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La Recherchev2

Propositions de thèses 2017

Approche par changement d’échelles du vieillissement des bétons. Expérimentations et simulations numériques

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​Discipl​ines : sciences pour l'ingénieur, physique

Lieux de thèse : LMGC à Montpellier (34), IRSN à Cadarache (13) et IUT de Nîmes (30)

Date de début : octobre 2017



Compétences recherchées


  • Ingénieur et/ou Master 2 recherche en génie civil, mécanique des matériaux ou mécanique numérique
  • Compétences en développement numérique
  • Goût pour l’expérimentation



Sujet de thèse


Contexte

Le vieillissement du béton est un facteur menaçant pour l’intégrité des structures à longue durée de vie comme les barrages, les viaducs ou encore les enceintes de confinement des centrales nucléaires. Avec le vieillissement, les propriétés mécaniques des bétons subissent des dégradations qui peuvent être de nature physico-chimique, thermique, ou mécanique, favorisées le plus souvent par l’altération des propriétés d’interfaces. La réaction sulfatique interne (RSI) est une des causes potentielles de dégradation, attribuée à la formation d’ettringite différée provoquant un gonflement du matériau et une fissuration diffuse dans la structure.

Problématique scientifique

Le développement d’outils de prédiction de la dégradation nécessite une bonne connaissance du comportement multi-physique et multi-échelle du béton. Ceci passe notamment par une phase expérimentale de caractérisation des tenues mécaniques interfaciales qui font aujourd’hui défaut dans les prédictions de fissuration aux échelles micromécaniques. Le projet de thèse s’insère dans une thématique large du vieillissement des bétons au sein du laboratoire MIST, mettant en œuvre une méthodologie générale associant des expérimentations multi-échelles (locale et Volume Elémentaire Représentatif - VER), des modélisations multi-physiques et des développements numériques d’outils de prédictions qui constituent l’objectif ultime.

Déroulement de l’étude

Une phase bibliographique permettra de se familiariser avec l’environnement scientifique du sujet de thèse et de s’approprier la thématique de recherche. Elle portera sur les mécanismes de dégradation du béton, les procédés d’accélération de ces mécanismes au laboratoire et leur adéquation avec les mécanismes réels, la modélisation multi-physique de la RSI et les modèles de zones cohésives pour l’endommagement et la fissuration des matériaux hétérogènes. Il s’agira ensuite de développer un modèle numérique rendant compte du changement d’échelle du comportement mécanique du béton sain et de sa dégradation. Le modèle devra s’appuyer sur l’analyse des résultats d’essais de traction et de cisaillement d’échantillons locaux (échelle de l’interface) sains et dégradés par la RSI.

L’implémentation du modèle développé pourra se faire au sein de la plateforme logicielle LMGC90.

L’aptitude de l’outil prédictif développé à restituer un comportement réaliste sera validée par des expérimentations réalisées sur des éprouvettes 11x22 cm (VER) saines et à différents taux de dégradation. Par ailleurs, compte tenu du caractère multiphasique du béton, une caractérisation hydromécanique complète pourra être réalisée sur des échantillons sains de référence et sur des échantillons dégradés, afin de mieux cerner les évolutions des propriétés de transport (diffusivité et perméabilité) qui peuvent également être indicatrices du taux de fissuration ou de dégradation du matériau.

Laboratoire IRSN impliqué

Contact

Céline Pélissou (IRSN) Tél. : +33 (0) 4 42 19 97 68
Saïd El Youssoufi (LMGC)

Tél. : +33 (0) 4 67 14 35 46

Mob : +33 (0) 6 74 16 64 99

Fax : +33 (0) 6 67 14 45 55