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IRSN, Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire

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Enhancing Nuclear Safety


Research

Theses in progress

Approach by changing scales of aging concrete. Experiments and numerical simulations


Host laboratory: Material Physics and Thermal-Mechanics Laboratory (LPTM)​

Beginning of the thesis: October 2017

Student name: Joffrey LHONNEUR



Subject description (in French)

Les phénomènes limitant la durabilité des ouvrages en béton du génie civil sont nombreux : corrosion des aciers, fatigue, irradiation, évolution microstructurelle des matériaux, etc. L’extension de la durée de vie des centrales nucléaires exige de quantifier l’impact de ces évolutions potentielles sur les caractéristiques de leurs enceintes de confinement en béton.


Cette thèse est réalisée dans le cadre du laboratoire commun MIST (IRSN / CNRS / UM) qui développe des méthodologies couplant études expérimentales, modélisations multiéchelles du comportement du béton et simulations numériques. Les recherches menées jusqu’à présent ont permis de développer un outil numérique d’études de l’initiation et de la propagation de fissures, ainsi que de multiples phénomènes post-rupture. Cet outil repose sur l’utilisation conjuguée de modèles de zones cohésives et d’éléments finis volumiques. Cette thèse vise à améliorer la compréhension et la simulation des phénomènes de vieillissement des bétons engendrés par certaines pathologies du béton par une étude multiéchelle, allant de l’échelle de l’interface pâte de ciment / granulats (échelle dite locale) à l’échelle de l’éprouvette (échelle dite mésoscopique).


La pathologie du béton étudiée dans cette thèse est la Réaction Sulfatique Interne (RSI). Cette pathologie est due à la croissance de cristaux d’ettringite différée engendrant des gonflements internes qui mènent à l’apparition et à la propagation diffuse de fissures dans le matériau. L’un des objectifs de cette thèse est la compréhension des mécanismes et des conséquences de la RSI à l’échelle locale en vue de mettre en place un outil numérique de prédiction des risques inhérents à ce phénomène.


La démarche envisagée consiste à s’appuyer sur des expériences réalisées au LMGC de Montpellier à l’échelle locale. Ces expériences ont pour but le déclenchement de la pathologie RSI dans l’objectif d’identifier tous les paramètres des modèles de zones cohésives pour un échantillon sain et un échantillon en cours de dégradation par cette pathologie. Les expériences serviront à la proposition de modèles et à leurs validations. Ces modèles seront ensuite implémentés dans les codes de calcul LMGC90 et XPER puis utilisés pour prédire la dégradation à l’échelle mésoscopique.


Enfin, des expériences à l’échelle des éprouvettes serviront à la validation globale de l’outil développé.



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