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Comportement des bétons ordinaire et à hautes performances

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Text of Comportement des bétons ordinaire et à hautes performances

THSE DE DOCTORAT

Prsent pour lobtention du grade de

DOCTEUR

DE

LUNIVERSIT DE CERGY-PONTOISE

Spcialit : Gnie Civil

Par

Van Thai NGUYEN

Sujet de la thse :

Comportement des btons ordinaire et hautes performances soumis haute temprature : application des prouvettes de

grandes dimensions

Soutenue le 19 Juillet 2013,

Devant le jury compos de :

Rapporteur M. Karim AIT-MOKHTAR Professeur lUniversit de La Rochelle

Rapporteur M. Sbastien RMOND Professeur lcole des Mines de Douai

Examinateur M. Ahmed LOUKILI Professeur lcole Centrale de Nantes

Examinateur M. Guillaume RANC Ingnieur de Recherche CEA

Directeur de thse M. Albert NOUMOW Professeur lUniversit de Cergy-Pontoise

Co-encadrant M. Prosper PLIYA Matre de confrence lUniversit de Cergy-Pontoise

Co-encadrant M. Norbert RENAULT Matre de confrence lUniversit de Cergy-Pontoise

Laboratoire de Mcanique et Matriaux du Gnie Civil - L2MGC- EA 4114

Remerciements

Ce travail a t effectu au Laboratoire de Mcanique et Matriaux du Gnie

Civil (L2MGC) de lUniversit de Cergy-Pontoise. Cette thse a t ralise sous la direction du Professeur Albert NOUMOW que je remercie trs vivement pour lintrt quil a port cette tude et sa disponibilit malgr toutes ses occupations professionnelles.

Monsieur Prosper PLIYA, Matre de Confrences lUniversit de Cergy-Pontoise, a encadr ce travail tout au long de son droulement. Toujours trs chaleureusement et avec patience, il ma fait bnficier de ses comptences dans mes tudes exprimentales, de ses conseils aviss et de ses encouragements permanents. Je lui en suis profondment reconnaissant.

Je voudrais galement exprimer mes remerciements Monsieur Norbert RENAULT, Matre de Confrences lUniversit de Cergy-Pontoise, a ainsi encadr ce travail tout au long de son droulement, pour ses conseils prcieux, ses remarques toujours pertinentes. Il ma fait bnficier de ses comptences dans la modlisation et dans des analyses numriques.

Je souhaite exprimer mes profonds remerciements Monsieur Karim AIT-MOKHTAR, Professeur lUniversit de la Rochelle et galement Monsieur Sbastien RMOND, Professeur aux Mines de Douai, pour avoir port un regard critique ce mmoire en tant que rapporteurs.

Jexprime mes remerciements Monsieur Ahmed LOUKILI, Professeur lcole Centrale de Nantes, pour avoir bien voulu accepter de prsider mon jury de soutenance, ainsi que lintrt quil a port sur le sujet de cette thse.

Je voudrais aussi exprimer mes remerciements Monsieur Guillaume RANC, Ingnieur de recherche au CEA, pour ses conseils prcieux sur l'tude de la thermo-hydrique et pour avoir accept de participer ce jury en tant quexaminateur.

Jexprime ma gratitude lensemble du personnel technique et administratif ainsi que lensemble des chercheurs du L2MGC pour sa disponibilit, sa gentillesse et tous ceux qui ont indirectement particip llaboration de cette thse pour quelle se soit droule dans un climat de sympathie et de convivialit.

Finalement, je remercie ma famille pour leur soutien permanent et je leur en suis infiniment reconnaissant.

Table des matires

- 1 -

TABLE DES MATIRES Liste des figures...................................................................................................5

Liste des tableaux .............................................................................................. 11

Liste des notations ............................................................................................. 13

Liste des abrviations........................................................................................ 15

Rsum............................................................................................................... 17

Abstract ............................................................................................................. 19

INTRODUCTION GNRALE ...................................................................... 21

Chapitre I - SYNTHSE BIBLIOGRAPHIQUE......................................... 23

I.1 Introduction ........................................................................................ 25

I.2 Instabilit thermique du bton ........................................................... 25

I.2.1 Diffrentes formes dendommagement thermique ....................................... 25

I.2.2 Mcanisme du phnomne dcaillage et de lclatement du bton chauff 26

I.2.3 Paramtres favorisant linstabilit thermique ............................................... 27

I.3 Phnomnes physiques et chimiques dans le bton chauff.............. 28

I.3.1 Matrice cimentaire ........................................................................................ 28

I.3.2 Granulats ....................................................................................................... 30

I.4 Proprits thermiques......................................................................... 33

I.4.1 Dformation thermique du bton .................................................................. 33

I.4.1.1 Dformation thermique de la pte cimentaire....................................... 33 I.4.1.2 Dformation thermique des granulats................................................... 34 I.4.1.3 Dformation thermique du bton .......................................................... 35

I.4.2 Conductivit thermique................................................................................. 37

I.4.3 Chaleur massique .......................................................................................... 38

I.5 Proprits physiques ........................................................................... 40

I.5.1 Porosit ......................................................................................................... 40

I.5.2 Permabilit .................................................................................................. 41

I.6 Proprits mcaniques des btons chauffs ....................................... 42

I.6.1 Rsistance la compression.......................................................................... 43

I.6.2 Rsistance la traction.................................................................................. 45

Comportement des btons ordinaire et hautes performances soumis haute temprature

- 2 -

I.6.3 Module dlasticit........................................................................................ 48

I.7 Transferts thermiques, hydriques...................................................... 51

I.7.1 Transferts thermiques.................................................................................... 51

I.7.2 Transferts hydriques...................................................................................... 54

I.7.2.1 Pression de vapeur ................................................................................ 54 I.7.2.2 Perte de masse....................................................................................... 59

I.8 Conclusion de ltude bibliographique .............................................. 62

Chapitre II - PROTOCOLE EXPRIMENTAL ....................................... 65

II.1 Introduction ........................................................................................ 67

II.2 Caractristiques des matriaux.......................................................... 67

II.2.1 Granulats ................................................................................................... 67

II.2.2 Ciment....................................................................................................... 68

II.2.3 Eau ............................................................................................................ 68

II.2.4 Superplastifiant ......................................................................................... 69

II.3 Compositions des btons..................................................................... 69

II.4 Dispositif exprimental ....................................................................... 70

II.4.1 Fabrication ................................................................................................ 70

II.4.1.1 Instrumentation ..................................................................................... 70 II.4.1.2 Gchage du bton.................................................................................. 71

II.4.2 Conservation des prouvettes ................................................................... 72

II.5 Cycle de chauffage refroidissement................................................. 73

II.6 Mesures de temprature, de pression et de masse ............................. 76

II.7 Mesure de la permabilit intrinsque............................................... 78

II.7.1 Prparation des chantillons ..................................................................... 78

II.7.2 Dispositif de mesure de la permabilit.................................................... 79

II.7.3 Mesure de la permabilit au gaz kg ......................................................... 80

II.7.4 Dtermination de la permabilit intrinsque ki ....................................... 81

II.8 Mesure de la masse volumique apparente et de la masse deau dshydrate .................................................................................................... 82

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