La dégradation des bétons

Couplage fissuration-dégradation chimique

Collectif d'auteurs - Collection Communications en mécanique

216 pages, parution le 21/01/1999

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Résumé

Les structures classiques du génie civil en béton sont conçues pour durer quelques dizaines d'années.

Dans certains cas particuliers, comme le tunnel sous la Manche ou le pont Vasco de Gama, l'ouvrage peut être garanti pour une centaine d'années. L'emploi des bétons dans les stockages de déchets radioactifs fait appel à des échelles de temps bien plus importantes, de quelques centaines d'années pour les stockages de surface à quelques dizaines de milliers d'années, voire plus, pour le projet de stockage en formation géologique profonde.

Ces échelles de temps rendent nécessaire une connaissance des mécanismes physico-chimiques qui sont à l'origine de la dégradation des bétons. L'évaluation de sûreté associée à l'utilisation d'un béton suppose alors une maîtrise des évolutions couplées des propriétés chimiques, des propriétés de transport et des propriétés mécaniques dans le contexte d'un stockage. Ainsi, pour une approche précise du comportement du béton dans le temps, il convient d'évaluer l'influence d'une fissuration préexistante sur les processus de transport des espèces en solution dans un ouvrage en béton, et corrélativement, sur sa dégradation chimique dans le temps et dans l'espace.

C'est dans ce contexte que s'inscrit cet ouvrage, fruit du travail collectif de plusieurs laboratoires au sein d'un projet GEO financé par l'ANDRA et EDF. Les résultats présentés concernent, d'une part, l'étude expérimentale de l'effet d'une fissuration (d'origine mécanique) sur la dégradation chimique des bétons et sur leurs propriétés de transfert (diffusion notamment), et d'autre part, sa modélisation.

Les résultats acquis peuvent bien sûr être étendus au génie civil, domaine d'application classique des bétons.

L'auteur - Collectif d'auteurs

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Sommaire

1. Introduction
- 1.1. Le contexte
- 1.2. Les bétons dans la gestion des déchets radioactifs
- 1.2.1. Rappel
- 1.2.2. Les applications dans les bétons
- 1.2.3. Les besoins en connaissances sur le couplage entre les propriétés chimiques, les propriétés de transport et les propriétés mécaniques des bétons
- 1.3. Le programme du projet
- 1.4. Les acteurs du projet
- 1.5. Références
2. Etat de l'art
Frederic ADENOT - Bruno GERARD - Jean Michel TORRENTI
- 2.1. La dégradation du béton : mécanismes mis en jeu
- lors de l'altération d'un béton par l'eau
- 2.1.1. Généralités
  - 2.1.2. Quelques résultats expérimentaux de dégradation dans une solution maintenue quasi-déminéralisée à pH 7
  - 2.1.2.1. Dégradation d'un pâté de ciment CPA-CEM 1
  - 2.1.2.2. Dégradation d'un mortier a base de ciment
  - 2.1.3. Action du pH en l'absence d'ions agressifs
  - 2.1.4. Action des différents ions et de la température de la solution agressive sur la cinétique d'altération
  - 2.1.5. Essais accélérés
  - 2.1.5.1. Altération par le nitrate d'ammonium
  - 2.1.5.2. Altération par application d'un champ électrique : l'essai LIFT
  - 2.1.5.3. Dégradation accélérée par perméation
- 2.2. Modélisation de l'altération chimique des matrices cimentaires
  - 2.2.1. Les approches complètes de type géochimie
  - 2.2.2. Les approches simplifiées
- 2.3. Influence de la fissuration sur la diffusion
  - 2.3.1. Fissuration et diffusion, résultats expérimentaux
  - 2.3.2. Un début de modélisation
- 2.4. References
3. Construction du plan d'expériences
Bruno SOULIER
3.1. Problématique
3.2. Description du problème expérimental
- 3.2.1. Lixiviation du matériau
- 3.2.2. Fissuration du matériau
- 3.2.3. Formalisation du problème expérimental
3.3. Introduction à la méthode des plans d'expériences
- 3.3.1. Modélisation de l'expérimentation
- 3.3.2. Choix des expériences
3.4. Construction du plan d'expériences
- 3.4.1. Option 1 dite " minimale "
- 3.4.2. Option 2 dite " nominale "
3.5. Estimation des coefficients du modèle
3.6. Conclusion
3.7. Références
4. Expériences de fissuration
4.1. Fissuration en compression
Jean Michel TORRENTI - Claire TOGNAZZI
4.2. Fissuration en traction
Bruno GERARD - Olivier DIDRY
- 4.2.1. Description de la procédure d'essai
- 4.2.2. Résultats
- 4.2.3. Conclusion
4.3. Synthèse comparative des essais de fissuration
4.4. Références
5. Caractérisation de la fissuration et de ses effets
5.1. Caractérisation par analyse d'images multi-échelles de la fissuration d'éprouvettes de mortier et de béton soumises à un chargement mécanique
Abdelkrim AMMOUCHE - Denis BREYSSE
- 5.1.1. Introduction
- 5.1.2. Algorithme de traitement de la microfissuration
- 5.1.3. Application a des éprouvettes soumises a un chargement mécanique
- 5.1.3.1. Essais mécaniques - identification des échantillons
- 5.1.3.2. Caractérisation de la microfissuration
- 5.1.3.3. Caractérisation de la macrofissuration
- 5.1.4. Conclusion
5.2. Perméabilité au gaz
Claire TOGNAZZI - Myriam CARCASSES
- 5.2.1. Méthode expérimentale
- 5.2.2. Résultats et analyse
- 5.2.3. Définition d'une ouverture de fissure équivalente
5.3. Remontées capillaires
Daniel QUENARD - Dominique BERNARD
- 5.3.1. Procédure expérimentale
- 5.3.2. Résultats
- 5.3.4. Modélisation de la remontée capillaire
- 5.3.4.1. Modèle classique d'interprétation des données expérimentales
- 5.3.4.2. Analyse critique du modèle classique
- 5.3.4.3. Propositions pour la construction d'un modèle interprétatif
- 5.3.5. Conclusion
5.4. Variations de la perméabilité et comportement sous chargement déviatorique
Frédéric SKOCZYLAS
- 5.4.1. Introduction
- 5.4.2. Principe des essais
- 5.4.3. Résultats expérimentaux
- 5.4.3.1. Comportement mécanique seul
- 5.4.3.2. Comportement mécanique et hydraulique
- 5.4.4. Conclusion et commentaires
5.5. Références
6. Expériences de dégradation et de diffusion
Claire TOGNAZZI - Olivier DIDRY - Myriam CARCASSES - Jean Pierre OLLIVIER - Frédéric ADENOT - Jean Michel TORRENTI
6.1. Expériences de dégradation
6.1.1. Protocole de lixiviation simple
- 6.1.2. Dégradation chimique dans une solution de nitrate d'ammonium 6 molaire
- 6.1.3. Dégradation LIFT
- 6.1.4. Comparaison des trois essais de dégradation
- 6.1.5. Influence de la fissuration sur la dégradation
- 6.1.6. Essais supplémentaires de dégradation au nitrate d'ammonium sur des pates de ciment entaillées
6.2. Résultats de diffusion
- 6.2.1. Influence de la fissuration sur la diffusion
- 6.2.2. Influence de la dégradation sur la diffusion
- 6.2.3. Influences couplées de la fissuration et de la dégradation sur la diffusion
6.3. Références
7. Modélisation
- 7.1. Analyse du plan d'expériences
- Bruno SOULIER
  - 7.1.1. Réponses mesurées
  - 7.1.2. Estimation des coefficients du modèle
  - 7.1.2.1. Modèle matriciel
  - 7.1.2.2. Estimation des effets moyens des facteurs et des interactions
  - 7.1.2.3. Répartition du plan
  - 7.1.3. Précision sur l'estimation des coefficients du modèle
  - 7.1.3.1. Normalité du coefficient de diffusion
  - 7.1.3.2. Tests d'hypothèse sur l'estimation des coefficients du modèle
  - 7.1.3.3. Classification des actions
  - 7.1.4. Estimation de la précision du modèle
  - 7.1.4.1. Coefficient de corrélation
  - 7.1.4.2. Analyse de la variance
  - 7.1.4.3. Adéquation du modèle
  - 7.1.5. Conclusion
- 7.2. Modélisation de la dégradation chimique
- Claire TOGNAZZI - Marc MAINGUY - Frédéric ADENOT
- Jean Michel TORRENTI
  - 7.2.1. Détermination des paramètres du modèle
  - 7.2.1.1. Détermination de la concentration de calcium en phase solide Sca en fonction de la concentration de calcium en solution Cca
  - 7.2.1.2. Détermination de la porosité totale en fonction de la concentration en calcium en solution
  - 7.2.1.3. Détermination du coefficient de diffusion
  - 7.2.2. Résolution numérique par une méthode de volumes finis
  - 7.2.2.1. Application a la lixiviation simple de la pate de ciment de rapport E/C=0,4
  - 7.2.2.2. Application a la lixiviation accélérée de la pate de ciment de rapport E/C=0,4
- 7.3. Modélisations de la diffusion dans des milieux poreux fissures et/ou dégradés chimiquement
  - Claire TOGNAZZI - Frédéric ADENOT - Bruno GERARD
  - Frédéric SAULIN - Jean Michel TORRENTI
  - 7.3.1. Modélisation de la diffusion a travers des milieux fissures
  - 7.3.3. Modélisation des influences couplées de la fissuration et de la dégradation sur la diffusion
  - 7.3.4. Etude de l'influence des granulats sur l'attaque par l'eau pure d'une pate cimentaire fissurée
  - 7.3.4.1. Introduction
  - 7.3.4.2. Géométrie des éléments étudiés
  - 7.3.4.3. Résultats
  - 7.3.4.4. Conclusion
- 7.4. Références
8. Couplage dégradation - diffusion
Alain SELLIER - Claire TOGNAZZI - Stéphane POYET - Bruno CAPRA - Jean Michel TORRENTI
- 8.1. Modélisation de la dégradation mécanique du mortier et de ses effets sur les coefficients de diffusion
- 8.2. Essais réalisés
- 8.3. Loi de comportement mécanique : relations contraintes - déformations
  - 8.3.1. Relations contraintes - déformations élastiques
  - 8.3.2. Méthode de régularisation
  - 8.3.3. Expression des endommagements
  - 8.3.4. Expression des probabilités de fissuration
  - 8.3.5. Identification des paramètres
  - 8.3.6. Expression des déformations anélastiques dues aux compressions
  - 8.3.6.1. Fissuration diffuse
  - 8.3.6.2. Fissuration localisée
  - 8.3.7. Expressions des déformations anélastiques dues aux tractions
  - 8.3.7.1. Fissuration diffuse
  - 8.3.7.2. Fissuration localisée
- 8.4. Déformations totales
- 8.5. Loi d'évolution du coefficient de diffusion : relation diffusion - déformation
- 8.6. Simulations numériques
  - 8.6.1. Récapitulatif des données numériques issues des essais de compression
  - 8.6.2. Simulations numériques des essais réalisés
  - 8.6.3. Autres simulations numériques
  - 8.6.3.1. Simulation d'un essai biaxial
  - 8.6.3.2. Objectivité de la méthode de régularisation et effet d'échelle
  - 8.6.3.3. Localisation mécanique en présence d'une dégradation par lixiviation
- 8.7. Conclusion
- 8.8. Références

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Caractéristiques techniques

	PAPIER
Éditeur(s)	Hermès - Lavoisier
Auteur(s)	Collectif d'auteurs
Collection	Communications en mécanique
Parution	21/01/1999
Nb. de pages	216
Format	15.5 x 23.5
Couverture	Broché
Poids	331g
Intérieur	Noir et Blanc
EAN13	9782746200098
ISBN13	978-2-7462-0009-8