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THÈSE - Etude expérimentale du comportement Thermo-Hydro- Mécanique à long terme des BHP destinés aux ouvrages de stockage des déchets radioactifs

stockage des déchets radioactifs
 DOCTORAT DE L’’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE
Délivré par l'Université Toulouse III - Paul Sabatier
Spécialité : GENIE CIVIL
JURY
M. A. Khelidj Rapporteur Pr Université de Nantes
M. J.M. Torrenti Rapporteur Pr ENPC ; Directeur de
recherche LCPC Paris
M. F. Benboudjema Examinateur Dr ENS Cachan
M. N. Burlion Examinateur Pr Université de Lille
M. G. Camps Examinateur Dr Ing de recherche Andra
Mme M. Carcassès Examinateur Pr Université de Toulouse
M. A. Sellier Examinateur Pr Université de Toulouse
M. T. Vidal Examinateur Dr Université de Toulouse

Ecole doctorale : Mécanique, Energétique, Génie Civil et Procédés
Unité de recherche : Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions
Directeur de thèse : Alain SELLIER
Co-directeur : Thierry VIDAL
Présentée et soutenue par Wahid LADAOUI

TABLE DES MATIERES

LISTE DES FIGURES 5
LISTE DES TABLEAUX 
INTRODUCTION GENERALE  
CHAPITRE I: SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE  
I.1 Introduction  

I.2 Composition des bétons a hautes performances 

I.2.1 Le ciment  
I.2.2 Les granulats  
I.2.3 Additions minérales  
I.2.4 Influence du rapport E/L  
I.2.5 Adjuvants superplastifiants  
I.2.6 Cas particulier des BHP fibrés  

I.3 Microstructure des BHP  

I.3.1 Composition et hydratation d’un ciment Portland  
I.3.2 Principaux hydrates de la pâte de ciment durcie  
I.3.2.1 Silicate de calcium hydraté C-S-H  
I.3.2.2 Portlandite  
I.3.2.3 AFt et AFm  
I.3.3 Particularité de l’hydratation des BHP  
I.3.4 Structure et morphologie des gels de C-S-H  
I.3.5 L’eau dans la pâte de ciment  
I.3.5.1 L’eau libre et capillaire  
I.3.5.2 L’eau adsorbée  
I.3.5.3 L’eau chimiquement liée  
I.3.6 L’eau dans les C-S-H  
I.3.7 Porosité de la pâte de ciment  
I.3.8 Influence de l’auréole de transition  

I.4 Déformations différées des BHP à température ambiante  

I.4.1 Le retrait  
I.4.1.1 Le retrait endogène  
I.4.1.2 Retrait de dessiccation  
I.4.2 Le fluage  
I.4.2.1 Fluage propre  
I.4.2.2 Mécanismes du fluage propre 
I.4.2.2.1 A court terme  
I.4.2.2.2 A long terme  
I.4.2.3 Fluage de dessiccation  
I.4.2.3.1 Effet structural du fluage de dessiccation  
I.4.2.3.2 Effet intrinsèque du fluage de dessiccation  
I.4.2.4 Liens entre retrait libre, perte de masse et fluage de dessiccation 
I.4.2.5 Facteurs influençant le fluage 
I.4.2.5.1 Age du béton et intensité du chargement  
I.4.2.5.2 Influence de la composition du béton  
I.4.2.5.3 Influence des ajouts  

I.5 Modélisation du fluage  

I.5.1 Modèles réglementaires  
I.5.2 Modèles rhéologiques incrémentaux pour le fluage propre 

I.6 Effet de la température sur le béton  

I.6.1 Influence de la température sur la microstructure et sur les propriétés d’usage  
I.6.1.1 Stabilité des hydrates en température  
I.6.1.2 Influence de la température sur les granulats  
I.6.1.3 Conséquence sur les propriétés physiques du béton 
I.6.1.3.1 Porosité et densité apparente  
I.6.1.3.2 Perméabilité  
I.6.1.3.3 Résistance en compression  
I.6.1.4 Module d’élasticité et coefficient de Poisson  
I.6.1.4.1 Module d’élasticité  
I.6.1.4.2 Coefficient de Poisson  
I.6.1.5 Coefficient de dilatation thermique  
I.6.2 Déformations différées des bétons en température  
I.6.2.1 Retrait en température  
I.6.2.1.1 Retrait d’auto dessiccation  
I.6.2.1.2 Retrait de dessiccation  
I.6.2.2 Fluage en température 
I.6.2.2.1 Fluage propre  
I.6.2.2.2 Fluage de dessiccation  
I.6.3 Fluage transitoire en température  
I.6.4 Modélisation du fluage en température  

I.7 Conclusion  

CHAPITRE II: MATERIAUX ET PROCEDURES EXPERIMENTALES  

II.1 Introduction  
II.2 Programme expérimental prévisionnel  
II.3 Matériaux d’étude  
II.3.1 Caractéristiques des constituants des bétons utilisés  
II.3.1.1 Ciment  
II.3.1.2 Granulats  
II.3.1.3 Fibres  
II.3.1.4 Fumée de silice  
II.3.1.5 Adjuvants  
II.3.2 Formulation de référence  
II.3.3 Fabrication et conditionnement  
II.3.3.1 Fabrication  
II.3.3.2 Conditionnement  
II.3.3.3 Echéances des essais  
II.3.4 Caractéristiques des BHP  
II.3.4.1 Caractéristiques des BHP à l’état frais  
II.3.4.1.1 Essai d’étalement  
II.3.4.1.2 Essai d’affaissement au cône d’Abrams  
II.3.4.1.3 Masse volumique du béton frais  
II.3.4.2 Caractéristiques des BHP à l’état durci  
II.3.4.2.1 Résistance mécanique en compression uniaxiale  
II.3.4.2.2 Module d’élasticité longitudinal et coefficient de Poisson  
II.3.4.2.3 Mesure de la porosité accessible à l’eau et de la masse volumique apparente du béton durci
 II.3.5 Comportement mécanique différée du béton  
II.3.6 Déformations différées du béton durci à température ambiante (20°C ±1°C) et humidité relative contrôlée (50% ±5%HR) [TC 107-CSP RILEM 1998 ; c 512-02 ASTM 2005]  
II.3.6.1 Retrait du béton durci à 20°C et 50%HR  
II.3.6.2 Déformation du béton durci sous charge à 20°C et 50%HR  
II.3.7 Déformations différées du béton durci en température  
II.3.7.1 Fluage propre et retrait endogène à 50°C et 80°C 
II.3.7.2 Fluage de dessiccation et retrait de dessiccation en température (50°C et 80°C) et humidité 50% ±5%HR contrôlées  
II.4 Conclusion  
CHAPITRE III: PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX  
III.1 Introduction  

III.2 Caractéristiques des BHP référence Andra:  

III.2.1 Analyse des résultats de caractérisation  
III.2.1.1 A l’état frais  
III.2.1.2 A l’état durci  
III.2.1.2.1 Résistance en compression  
III.2.1.2.2 Module d’élasticité et coefficient de Poisson  
III.2.1.2.3 Porosité à l’eau et masse volumique apparente  
III.2.2 Conclusions  

III.3 Fluage à 20°C  

III.3.1 Fluage propre et total du CEM I et CEM V non fibrés après la cure endogène 157
III.3.1.1 Retrait  
III.3.1.2 Fluage après la cure endogène  
III.3.2 Fluage propre du CEM I et CEM V fibrés et non fibrés saturés à 100%SR jusqu’au chargement

III.4 Fluage en température 50°C et 80°C  

III.4.1 Fluage propre des BHP à 50°C  
III.4.2 Fluage de dessiccation en température « 50°C et 50%HR » 
III.4.2.1 Fluage de dessiccation du béton CEM I  
III.4.2.2 Fluage de dessiccation du béton CEM V  
III.4.3 Fluage propre des BHP à 80°C  
III.4.3.1 Cas des éprouvettes ayant subi une cure dans l’eau  
III.4.3.2 Cas des bétons ayant subi une cure endogène  

III.5 Analyse comparative et modélisation des déformations différées  

III.5.1 Comparaison des fluages propres à 20°C, 50°C et 80°C  
III.5.2 Modélisation du fluage propre sur la plage 20-50°C  
III.5.2.1 Présentation du Modèle rhéologique  
III.5.2.2 Effet de la température 
III.5.2.3 Calage des paramètres du modèle 
III.5.3 Modélisation du fluage sur la plage de température allant de 20°C à 80°C  
III.5.4 Bilan de la partie modélisation du CEMI sur la gamme 20°C à 80°C  
III.6 Conclusion 
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES  
Conclusion générale  
Perspectives  
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES  
Annexe A : Fiches techniques des matériaux  
Annexe B : Fiches technqiues du materiel  
Annexe C : Courbes de retrait des bétons CEM I et V [CAMPS 2008].  

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Ditulis oleh: younes younes - vendredi 19 octobre 2012

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