Academic literature on the topic 'Constructions en béton – Perméabilité'

In an attempt to apply the concepts developed by Carman and Klinkenberg for the measurement of permeability of a porous media using a gas, a permeameter for the in-situ measurement of intrinsic permeability of skin concrete has been developed. The established technique allows concentration of gas percolation through a well-defined zone in the superficial layer of concrete. The instrument, the measurement method, and the calculation procedure are described in details in this paper. Several series of tests have been performed in laboratory on concrete blocks (300 × 300 × 400 mm) to simulate measurements on the construction site. Three types of concrete, with different porosity, have been tested. The measurement of permeability performed on the concrete blocks have been accomplished both on shaped surfaces, which are representative of skin concrete, and on sawed surfaces, which are representative of mass concrete. Results show that the relationship between the water/cement ratio and the permeability of skin concrete varies distinctively compared with that of mass concrete. The permeameter allows quantification of what has been for a long time qualified as a determining element in terms of the durability of concrete against the corrosion of reinforcement, that is, the distinct permeability of skin concrete from that of mass concrete.Key words: skin concrete, in-situ permeability, intrinsic permeability, apparent permeability, permeameter, Klinkenberg.[Journal translation]

Dans ce travail, le concept de vulnérabilité sismique est utilisé afin de prédire le niveau moyen des dégâts pouvant se produire à grande échelle dans les bâtiments sous l’action d’une secousse sismique d’intensité connue. L’emploi de la notion de vulnérabilité est considéré dans le contexte de la typologie particulière des constructions en béton armé communément rencontrées au Nord du Maroc et n’ayant pas fait l’objet d’une conception parasismique assurant une protection adéquate. L’échelle de vulnérabilité est adaptée à partir de la méthode italienne dite « Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti » (GNDT), où un recalage des coefficients de pondération est effectué afin de mieux coller aux caractéristiques architecturales locales de ce type de constructions. Une corrélation est ensuite proposée entre l’indice des dégâts considéré comme l’effet principal recherché et les causes schématisées formellement à travers la notion de vulnérabilité. Les résultats d’une enquête menée sur le terrain après le fort tremblement de terre de magnitude 6,3 qui a frappé la région d’Al Hoceima au Nord du Maroc en 2004 ont montré que la méthode proposée permet d’évaluer correctement la vulnérabilité. Les courbes de fragilité relatives à cette typologie de bâtiments ont été enfin dressées.

An experimental study was carried out to assess the stabilizing action of the friction between concrete slab and steel beams in noncomposite constructions. Slender beams, sensitive to lateral torsional buckling, were used in the experimental work. The results show that the friction is sufficient to prevent lateral torsional buckling of the steel beams. However, the flexural stiffness was not significantly increased so that friction alone is not sufficient to develop a composite action. To increase the frictional effect, the concrete slab was linked to the steel beams by two types of connectors. Additional tests were carried out to verify the efficiency of these connectors. Key words: steel bridges, lateral torsional buckling, composite action friction, reinforcement.

Le présent travail vise à valoriser les déchets issus de l’industrie des matériaux de construction à savoir les débris des briques en terre cuite des briqueteries et les déchets de marbre. Pour atteindre cet objectif de valorisation des déchets inertes, non dangereux issus de l’industrie des matériaux de construction, il est impératif de développer des systèmes de recyclage de ces déchets. C’est dans cette optique que nous proposons, dans ce travail, de recycler les déchets de briques en terre cuite ainsi que les déchets de marbre. Il s’agit d’une étude expérimentale où différentes formulations des bétons ont été préparées à partir d’une formulation de référence avec des granulats naturels. Une substitution partielle avec des taux de 20 %, 40 %, 60 % jusqu’à une substitution totale de 100 % a été réalisée. Les bétons ainsi fabriqués ont été caractérisés afin d’évaluer leurs performances en comparaison avec celles du béton de référence. Les résultats de cette étude ont prouvé que les meilleures performances du béton sont obtenues pour un taux de 20 % et 40 % de substitution. Ces résultats ont été améliorés par l’ajout des déchets de marbre sous forme de poudre, avec différents taux (5 %, 10 % et 15 %). La qualité des bétons ainsi fabriqués a été améliorée. Ainsi, ces granulats recyclés peuvent être employés à la place de granulats naturels dans de nouvelles constructions en suivant la norme EN 206 qui réglemente leur utilisation selon leurs caractéristiques et la classe d’exposition des ouvrages construits.

Exposées au problème de la rareté de l’eau, les populations des régions arides et semi-arides ont développé des techniques traditionnelles de collecte et de stockage des eaux pluviales pour diverses utilisations en périodes sèches. Au Maroc, les réservoirs traditionnels connus sous le nom de « notfia » figurent parmi les techniques les plus fréquemment rencontrées. Leur usage est exclusivement domestique. L’irrégularité croissante des précipitations en partie liée au changement climatique incite à repenser ce type d’aménagement et à l’améliorer dans une perspective d’utilisation pour l’irrigation des cultures. La plupart des travaux de recherche réalisés sur ce sujet se limitent généralement à une description de leur fonctionnement hydraulique. Cet article a pour originalité de s’intéresser à la conception structurelle et aux procédés de construction de ces « notfias » en vue d’étudier la possibilité de leur usage en irrigation. L’état de l’art qui a été réalisé dans ce but révèle une tendance au remplacement des matériaux locaux et des techniques de constructions durables par des procédés de construction en béton conventionnel de ciment et en béton armé. En plus de son impact négatif sur l’environnement, l’utilisation de ciment n’est pas toujours économiquement rentable par rapport aux techniques traditionnelles. Cet article propose, comme perspectives de recherche, de valoriser les méthodes anciennes de construction de ces ouvrages, généralement moins onéreuses et plus durables, tout en adaptant leur conception, notamment les propriétés de l’impluvium (surface, pente, texture) et du réservoir (capacité de stockage, possibilité de vidange gravitaire sans coût énergétique) pour un usage agricole. Le potentiel et les limites de valorisation agricole de l’eau stockée devraient également être explorés (surfaces et cultures irrigables en fonction de l’eau disponible et de sa variabilité interannuelle et saisonnière).

Le travail décrit dans ce manuscrit s'inscrit dans les programmes de recherche consacrés à l'étude du vieillissement des ouvrages de génie civil nucléaire, initiés par l'Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) et menés au sein du Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions (LMDC) de Toulouse. Cette recherche s'inscrit dans le cadre du projet visant à prolonger la durée d'exploitation des centrales nucléaires françaises. L'objectif de cette étude est de contribuer à l'acquisition de connaissances relatives à l'impact du développement de certaines pathologies internes au sein des ouvrages non-remplaçables des centrales nucléaires, telles que les enceintes de confinement, sur les caractéristiques de transport des bétons. Il convient de souligner que le comportement au niveau du confinement de ces matériaux revêt une importance cruciale dans l'évaluation de la sûreté des installations nucléaires, car les enceintes de confinement représentent la troisième et dernière barrière de protection contre toute éventuelle libération de produits radioactifs dans l'environnement. Les professionnels responsables des essais de durabilité du béton sont confrontés à un défi majeur : évaluer les caractéristiques de transfert des bétons affectés par les Réactions de Gonflement Interne (RGI). Ces pathologies sont généralement associées à deux types de réactions chimiques : la Réaction Sulfatique Interne (RSI) et la Réaction Alcali-Granulats (RAG). Lorsque ces réactions se développent, des contraintes de traction apparaissent dans le béton et conduisent à la formation de fissures dans les structures touchées par ces pathologies. Dans ce contexte, la recherche réalisée dans le cadre de cette thèse se concentre sur deux aspects principaux : la mesure de la perméabilité à l'air des bétons sujets aux réactions de gonflement interne, en couvrant une gamme de taux de saturation allant d'un état partiellement saturé (80% Sr) à un état complètement sec. De plus, toutes les structures de génie civil nucléaire sont renforcées par des armatures passives et actives, cette étude tient donc compte de la présence d'armatures dans différentes dispositions. Les données collectées dans cette étude permettent d'évaluer l'évolution des propriétés de transfert de bétons atteints de RGI en fonction de l'expansion générée, des fissures induites et du degré de saturation du béton. Un dispositif innovant a été spécialement conçu pour cette recherche. Ce nouveau protocole permet la mesure de la perméabilité à l'air en offrant la possibilité d'évaluer l'anisotropie de cette propriété en la quantifiant dans deux directions sur un même échantillon, sans pression de confinement qui peut affecter les données de perméabilités. De plus, il permet d'analyser comment la perméabilité à l'air évolue en relation avec la présence d'armatures dans différentes configurations, tout en prenant en compte le développement des réactions de gonflement interne. Les résultats obtenus pendant cette étude ont permis d'améliorer la connaissance des propriétés de transport dans des bétons fissurés par des RGI en présence ou non d'armatures et de générer des données expérimentales qui enrichiront les bases de données utilisées pour établir des modèles avancés capables de prédire le comportement à long terme des bétons affectés par les RGI, en tenant compte à la fois de l'expansion et de la modification des caractéristiques de transport. Ces modèles permettront de prévoir les éventuelles interventions nécessaires sur les structures, contribuant ainsi à réduire les coûts associés aux réparations différées
The work described in this manuscript is part of research programs dedicated to the study of the aging of nuclear civil engineering structures, initiated by the Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) and conducted within the Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions (LMDC) in Toulouse. This research falls within the framework of a project aimed at extending the operational lifespan of French nuclear power plants. The objective of this study is to contribute to the acquisition of knowledge related to the impact of the development of certain internal pathologies within irreplaceable components of nuclear power plants, such as containment structures, on the transport characteristics of concrete. It is worth noting that the behavior of these materials at the containment level is of crucial importance in the assessment of the safety of nuclear installations, as containment structures represent the third and final barrier of protection against any potential release of radioactive products into the environment. Professionals responsible for concrete durability tests face a major challenge: evaluating the transport characteristics of concrete affected by Internal Swelling Reactions (ISR). These pathologies are generally associated with two types of chemical reactions: Delayed Ettringite Formation (DEF) and Alkali-Aggregate Reaction (AAR). When these reactions develop, tensile stresses appear in the concrete, leading to the formation of cracks in structures affected by these pathologies. In this context, the research conducted as part of this thesis focuses on two main aspects: measuring the air permeability of concrete subjected to internal swelling reactions, covering a range of saturation levels from partially saturated (80% Sr) to completely dry. Furthermore, all nuclear civil engineering structures are reinforced with passive and active reinforcements, so this study takes into account the presence of reinforcements in various arrangements. The data collected in this study allow for the assessment of the evolution of transport properties of concrete affected by ISR based on the generated expansion, induced cracks, and the degree of concrete saturation. An innovative device has been specially designed for this research. This new protocol allows for the measurement of air permeability while providing the opportunity to assess the anisotropy of this property by quantifying it in two directions on the same sample, without confinement pressure that can affect permeability data. Moreover, it allows for an analysis of how air permeability evolves in relation to the presence of reinforcements in different configurations, while taking into account the development of internal swelling reactions. The results obtained during this study have improved our understanding of transport properties in concrete affected by ISR, with or without reinforcements, and have generated experimental data that will enrich the databases used to establish advanced models capable of predicting the long-term behavior of concrete affected by ISR, considering both expansion and modifications to transport characteristics. These models will help predict any necessary interventions on structures, thus contributing to reducing the costs associated with deferred repairs

La perméabilité du béton influence la durabilité des structures indirectement en gouvernant la vitesse de pénétration d'agents agressifs, mais aussi directement dans le cas où la structure joue un rôle d'étanchéité, ce qui est le cas des enceintes de confinement des centrales nucléaires. Dans le contexte industriel de la sûreté de ces structures, nous avons entrepris des travaux dont l'objectif est de caractériser l'évolution de la perméabilité du béton sous l'effet de la température et du chargement mécanique.
Les mesures de la perméabilité au gaz sont effectuées sur des éprouvettes cylindriques en béton soumises à des températures allant jusqu'à 150 °C et à une compression uniaxiale jusqu'à la rupture. Les résultats expérimentaux révèlent que les effets de la température et de l'endommagement peuvent être découplés pour l'estimation de l'évolution de la perméabilité. Ils nous ont permis de proposer une relation reliant la perméabilité à l'endommagement et à la température. Cependant, cette relation ne peut s'appliquer que dans le domaine pré-pic du comportement du béton où le béton demeure microfissuré. Afin de dépasser cette limite pour pouvoir modéliser également l'accroissement de la perméabilité en phase post-pic, un autre paramètre, qui est l'ouverture de fissure, est intégré dans la relation entre la perméabilité et l'endommagement.
Cette problématique, faisant l'objet d'une modélisation, est exploitée selon deux approches. La première se base sur la définition d'une loi de raccordement entre les lois existantes d'évolution de la perméabilité avec l'endommagement et l'ouverture de fissure. Avec cette approche les tendances observées expérimentalement sont retrouvées. La deuxième approche consiste à relier d'un point de vue mécanique l'endommagement avec l'ouverture de fissure puis d'appliquer la loi de Poiseuille pour déterminer la perméabilité. La validation expérimentale de cette approche, permettant de déboucher vers un modèle continu capable de reproduire les variations de perméabilité d'une structure, constitue une des perspectives de notre travail.

Cette thèse a pour objectif de caractériser et de modéliser le comportement mécanique du béton à l’échelle mésoscopique. Ce modèle consiste à représenter le béton comme un milieu biphasique pâte / granulats en respectant la courbe granulométrique. Les paramètres du modèle sont ceux qui décrivent les comportements mécanique et thermique de la pâte de ciment et des granulats. Un programme de tirage aléatoire de la structure granulaire valable en 2D et en 3D a été développé. Ce programme est interfacé avec le code de calcul Cast3M qui permet d’effectuer les simulations numériques. Le modèle de comportement utilisé est un modèle d’endommagement isotrope unilatéral. Une méthode de représentation numérique des inclusions du béton a été également développée et validée par projection de la géométrie sur les fonctions de forme, éliminant anisi les problèmes de maillage. Le modèle est d’abord utilisé pour optimiser le modèle géométrique et la plus petite taille des granulats à modéliser. Les résultats du modèle 2D et 3D sont analysés et comparés dans le cas de sollicitations de traction et de compression uniaxiale. Le modèle permet de simuler le comportement macroscopique mais aussi local avec des résultats intéressants sur la transition entre l’endommagement diffus et localisé, sur les ouvertures de fissures et reproduit les effets de dilatance en compression. Enfin, le modèle mésoscopique a été appliqué dans trois cas de simulations : le calcul de la perméabilité de bétons fissurés ; la simulation de l’hydratation du béton au jeune âge et enfin des calculs de structures avec la mise en évidence de l’effet d’échelle sur des poutres entaillées
This thesis aims at characterising and modeling the mechanical behavior of concrete at the mesoscopic scale. This model is to represent the concrete as a heterogeneous medium, taking into account aggregate and cement paste respecting the grading curve. The model parameters describe the mechanical and thermal behavior of cement paste and aggregates. A program of random granular structure valid in 2D and 3D has been developed. This program is interfaced with the Finite Element code CAST3M in order to compute the numerical simulations. A method for numerical representation of the inclusions of concrete was also developed and validated by projection of the geometry on the shape functions, thus eliminating the problems of meshing. Firstly, the model is studied in order to optimize the geometrical model of the inner structure of concrete in terms of the meshing strategy and the smallest size of the aggregate to be taken into account. The results of the 2D and 3D model are analyzed and compared in the case of uniaxial tension and uniaxial compression. The model used is an isotropic unilateral damage model. The model allows to simulate both the macroscopic behavior but also with the local studies of the distribution of crack and crack opening. The model shows interesting results on the transition from diffuse to localized damage and is able to reproduce dilatancy in compression. Finally, the mesoscopic model is applied to three simulations : the calculation of the permeability of cracked concrete ; the simulation of the hydration of concrete at early age and finally the scale effect illustrated by bending computation on notched beams

Une structure en béton doit assurer des fonctions structurales qui vont au delà de la simple résistance. Dans ce cadre, la fissuration du béton armé joue un rôle primordial sur la durabilité, l'étanchéité et même la sûreté des structures. La structure poreuse du béton rend naturellement possible la pénétration au cours du temps d'espèces délétères. En outre, sous l'effet des chargements mécaniques et des conditions environnementales au sens large, le béton se fissure. Les fissures constituent, elles aussi, des voies préférentielles pour la pénétration de fluides ou d'agents agressifs et ajoutent de manière significative leur contribution à la dégradation des performances structurelles. Dans la thèse une stratégie de modélisation macroscopique probabiliste du couplage entre fissuration et transferts de fluides dans les structures en béton est présentée. Le béton est modélisé comme un milieu poreux saturé d'eau tandis que la fissuration (mécanique) est modélisée au travers d'une approche numérique probabiliste tenant compte de l'hétérogénéité naturelle du matériau et des effets d'échelle qu'elle induit. L'hypothèse physique de base du modèle de fissuration est que chaque élément fini peut être considéré comme représentatif d'un volume de matière hétérogène dont le comportement est géré par son degré d'hétérogénéité, défini comme le rapport entre le volume élémentaire et un volume représentatif de l'hétérogénéité du matériau. Dans la formulation développée, les propriétés mécaniques du matériau sont considérées comme des variables aléatoires (non corrélés) distribuées dans les éléments du maillage selon des distributions statistiques validées expérimentalement. Une approche par analyse inverse permet d'accéder aux paramètres de fonctions de distribution qui, selon les hypothèses du modèle, varient en fonction de la dimension des éléments finis. Le couplage fissuration-transfert est traité de manière faible, sous l'hypothèse d'absence d'interaction entre les deux processus (à savoir que la fissuration de l'élément fini, d'origine mécanique, induit une variation locale de sa perméabilité). L'utilisation d'une loi de Poiseuille modifiée et adaptée expérimentalement selon un protocole développé dans le cadre de la thèse permet de mettre en relation une telle variation avec l'ouverture de fissure et de prendre en compte, de manière macroscopique, les principales causes d'écart entre l'écoulement idéalisé, représenté par la loi de Pouiselle, et l'écoulement dans des fissures réelles. Une approche de type Monte-Carlo permet de valider les résultats des simulations mécaniques et hydriques. Les capacités de la stratégie de modélisation proposée en termes de prédiction des débits d'eau en milieu fissuré sont explorées au travers de la simulation d'essais de perméabilité sous charge sur des éprouvettes cylindriques soumises à du fendage. Ces essais sont utilisés dans le cadre du protocole expérimentale. Une première validation à l'échelle d'un élément structurel multifissuré est presentée. Elle consiste en la simulation d'un essai (récemment proposé dans la littérature) developpé pour l'étude de l'impact de la fissuration sur les propriétés de transfert de tirants en béton armé

Le présent travail a pour objectif de comprendre l’influence des paramètres géométriques des éco-matériaux d’enveloppe, tels que le béton de chanvre, sur les mécanismes de transferts couplés de chaleur, d'air et d’humidité afin de prédire le comportement du bâtiment dans le but de le piloter et de l’améliorer dans sa durabilité. Pour cela, une approche multi-échelle est mise en place. Elle consiste à maîtriser les phénomènes physiques dominants et leurs interactions à l’échelle microscopique. S’ensuit, une modélisation à double échelle, microscopique–macroscopique, des transferts couplés de chaleur, d’air et d’humidité qui prend en compte les propriétés intrinsèques et la topologie microstructurale du matériau moyennant le recours à la tomographie rayon X conjuguée à la corrélation d’images 2D et 3D. Pour cela, une campagne de caractérisation fine des propriétés physiques et hygrothermiques du béton de chanvre confectionné au laboratoire a été réalisée. Elle s’est focalisée sur l’étude de l’impact du vieillissement, l’état thermique et hydrique du matériau sur ses propriétés intrinsèques. Les résultats montrent une excellente capacité d'isolation thermique et de régulation naturelle d’humidité du béton de chanvre. Puis, une caractérisation microscopique par différentes techniques d’imagerie a été effectuée. Les reconstructions 3D du matériau réel scanné au tomographe aux rayons X à différentes résolutions montrent que le béton de chanvre possède plusieurs échelles de porosité, allant de la microporosité au sein du liant et des chènevottes à la macroporosité inter-particulaire. Le comportement hygro-morphique sous sollicitations hydriques a été ensuite étudié. Les résultats de la corrélation d’image numérique 2D et de la tomographie aux rayons X couplés à la corrélation d’images volumiques, montrent la nature du comportement du béton de chanvre soumis à des hygrométries différentes. En effet, la chènevotte subit des déformations plus importantes que le liant, causant ainsi des modifications de la microstructure du matériau. Sur le volet de la modélisation, moyennant la technique d’homogénéisation périodique un modèle des transferts couplés de chaleur, d’air et d’humidité dans les matériaux poreux de construction a été développé. Les tenseurs de diffusion et de conductivité thermique homogénéisés ont été calculés numériquement. Ensuite, une confrontation entre les résultats du calcul des coefficients de diffusion macroscopique et ceux expérimentaux obtenus au LaSIE a été réalisée. Elle met en évidence la qualité de la prédiction. De plus, la conductivité thermique de la phase solide a été ainsi déduite. Les résultats obtenus dans le cadre de ce travail de thèse ont mis en exergue l’influence de l’état hydrique et thermique du béton de chanvre sur ces propriétés intrinsèques, et sa microstructure très hétérogène. Ils ont révélé aussi les limites des approches phénoménologiques basées sur l’établissement des bilans de masse, de quantité de mouvement et d’énergie
The aim of this work is to understand the influence of the geometric parameters of envelope eco-materials, such as hemp concrete, on the mechanisms of coupled heat, air and moisture transfers, in order to predict behavior of the building to control and improving it in its durability. For this a multi-scale approach is implemented. It consists of mastering the dominant physical phenomena and their interactions on the microscopic scale. Followed by a dual-scale modeling, microscopic-macroscopic, of coupled heat, air and moisture transfers that takes into account the intrinsic properties and microstructural topology of the material using X-ray tomography combined with the correlation of 2D and 3D images. A characterization campaign of physical and hydrothermal properties of the hemp concrete manufactured in the laboratory was carried. It focused on studying the impact of aging, thermal and hydric state of the material on these intrinsic properties. The results show an excellent thermal insulation and natural moisture regulation capacity of hemp concrete. Then, a microscopic characterization by different imaging techniques was performed. The 3D reconstructions of the real material scanned with X-ray tomography at different resolutions show that hemp concrete has several scales of porosity, ranging from micro-porosity within the binder and hemp shiv to the inter-particle macro-porosity. The hydromorphic behavior under hydric solicitations was studied. The results of the 2D digital image correlation and X-ray tomography coupled with the volumetric image correlation show the nature of the behavior of hemp concrete subjected to different relative humidities. In fact, the hemp shiv undergoes greater deformations than the binder, thus causing changes in the microstructure of the material. On the modeling part, a model of coupled heat, air and moisture transfer in porous building materials was developed using the periodic homogenization technique. The homogenized tensors of diffusion and thermal conductivity were determined numerically. Then, a confrontation between the results of the calculation of the macroscopic diffusion coefficients and the experimental results obtained at the LaSIE was carried out. It highlights the quality of the prediction. In addition, the thermal conductivity of the solid phase was thus deduced. The results obtained in the framework of this PhD thesis have highlighted the influence of the hydric and thermal state of the hemp concrete on these intrinsic properties and its very heterogeneous microstructure. They also revealed the limitations of phenomenological approaches based on the establishment of the balances of mass, amount of motion and energy

Les ouvrages du génie civil sont constamment soumis à des processus de désaturation/re-saturation en fonction des conditions environnantes. C'est notamment le cas des ouvrages en béton pour le stockage de déchets radioactifs en couche profonde. La connaissance des phénomènes de transfert hydrique qui ont lieu au cours de ces phases de rééquilibrage hydrique est d'une importance fondamentale pour évaluer la durabilité de ces ouvrages. Ce travail de thèse présente une étude à la fois expérimentale et de simulation numérique sur les principaux mécanismes qui entrent en jeu au cours du rééquilibrage au sein des matériaux cimentaires. Dans un premier temps, les expériences réalisées permettent de caractériser le comportement hydrique des matériaux à travers l'acquisition des principaux paramètres de transfert (porosité, isothermes de sorption, perméabilité au liquide à la vapeur et au gaz). Cela permettra de discuter de la pertinence des différentes approches numériques et/ou empirique pour leur prédiction dans le cas des matériaux cimentaires. Dans un second temps, l'étude se focalise sur les phénomènes entrant en jeu dans un processus de rééquilibrage hydrique entre deux échantillons, à travers diverses expériences de transfert hydrique (séchage, imbibition de vapeur et d'eau liquide). Une méthodologie basée sur l'évaluation non destructive des matériaux est mise au point pour la détermination des profils de teneur en eau. Une approche adéquate est proposée pour la modélisation des mécanismes de transfert d'humidité dans les matériaux cimentaires, basée sur un modèle de réseau poreux pour la prédiction des paramètres de transfert développé par Ranaivomanana et al. (Ranaivomanana et al., 2011, 2013) Une meilleure prédiction de ces phénomènes pris individuellement permettra d'obtenir les informations nécessaires pour la modélisation du processus global
Civil engineering structures are constantly subjected to desaturation/re-saturation processes depending on the surrounding conditions. This is particularly the case when it comes to concrete structures for the deep geological storage of radioactive waste. It is fundamental to understand the water transfer phenomena that occur during these water rebalancing phases to assess the sustainability of these structures. This thesis presents both an experimental and a numerical simulation study on the main mechanisms that are involved during the rebalancing process within cement-based materials. First, the experiments carried out make it possible to characterize the hydric behaviour of the materials through the acquisition of the main transfer parameters (porosity, sorption isotherms, permeability to liquid, vapour and gas). This will allow discussion of the relevance of different numerical and/or empirical approaches to their prediction in the case of cement-based materials. Then, the study focuses on the phenomena involved in a water rebalancing process between two samples, through various water transfer experiments (drying, soaking of steam and liquid water). A methodology based on non-destructive evaluation of materials is developed for the determination of moisture content profiles. A suitable approach is proposed for the modelling of moisture transfer mechanisms in cement-based materials, based on a porous network model for the prediction of transfer parameters developed by Ranaivomanana et al. A better prediction of these phenomena taken individually will provide the required information for the modelling of the global process

Two underground concrete manure reservoirs of 70 m$ sp3$ were tested for their infiltration rate to water as well as to 1% and 3% total solid dairy manure. Positive and negative infiltration were measured for the water test while only negative infiltration was measured with the manure.
Positive infiltration is met when the water table into the soil is above the liquid level into the reservoir. In that case, the water is moving from the outside to the inside of the reservoir. An opposite situation is met when the infiltration is negative.
From the results, the infiltration rate varied from 0.00 to 6.684 $ times$ 10$ sp{-7}$ m/s. The minimum value was recorded at the reservoir 55 with 1% of total solid manure and the maximum value was recorded with same reservoir with positive pressure to water.

Connaître la relation entre la dégradation du béton et sa perméabilité est un objectif central pour évaluer les conséquences d'un chargement mécanique sur l'étanchéité de structures sensibles comme les enceintes de confinement de centrales nucléaires. Une loi de comportement mécanique prenant en compte l'endommagement et la plasticité du matériau et s'appuyant sur la théorie des milieux continus est tout d'abord développée. Le modèle, validé sur des tests élémentaires, structurels et préindustriel s'appuie sur des outils numériquement robustes (opérateur tangent cohérent). Une loi reliant le degré de saturation (séchage), l'endommagement et la perméabilité est ensuite proposée. Enfin, les résultats sont rassemblés afin d'être appliqués au comportement hydraulique d'une partie courante d'enceinte de confinement. Une mise en pression de la structure est ainsi simulée pour mettre en évidence l'influence des chargements hydriques et mécaniques sur le comportement hydraulique
The relation between damage and permeability is of great importance to evaluate the consequences of a mechanical loading on the hydraulic integrity of sensitive concrete structures like containment buildings of nuclear power plants. An elastic plastic damage constitutive law for the mechanical behaviour is first developed. The model is validated on elementary and structural applications with a special focus on the efficiency of the numerical tools (tangent matrices). A relation between water saturation (drying), damage and permeability is then proposed, based on theoretical and experimental observations. Finally, a Representative Structural Volume of a containment vessel is studied to highlight the influence of hygro - mechanical loading on the hydraulic behaviour (distribution of gas pressure)

L’étude de l’étanchéité des enceintes de confinement des centrales nucléaires (1300 et 1450 MWe) est un enjeu majeur pour assurer la sécurité de la population. Lors d’un accident de type APRP (Accident par Perte de Réfrigérant Primaire), l’enceinte interne est soumise à une pression de 5 bars, 141°C de température et une humidité relative proche de 100%. Dans ces conditions extrêmes, elle doit rester étanche. Pour assurer cette protection, il est nécessaire d’étudier le matériau qui compose ces enceintes de confinement : le béton. Aujourd’hui, de nombreuses études permettent de caractériser la perméabilité du béton sec en utilisant l’azote comme fluide percolant, avec un chargement mécanique de compression et jusqu’à 150°C. Cependant, nous connaissons mal l’évolution de la perméabilité à l’azote du béton à différentes teneurs en eau couplé à un chargement mécanique. De Plus, le gaz utilisé pour la mesure de la perméabilité n’est pas de la vapeur d’eau contrairement aux conditions accidentelles précédemment décrites. Afin de nous rapprocher des conditions d’accident, nous mesurons la perméabilité à l’azote d’éprouvettes cylindriques creuses 11*22 en béton à différentes teneurs en eau soumises à la compression à température ambiante. Ensuite, nous avons conçu un banc expérimental permettant de soumettre des éprouvettes cylindriques en béton à un couplage thermo-hydro-mécanique en injectant différents mélanges azote-vapeur d’eau à pression contrôlée et en mesurant les débits de fuite en azote et en vapeur. Ces essais sont effectués sous chargement mécanique de compression en phase pré et post-pic
The study of sealing containment vessels of nuclear power station (1300 and 1450 MWe) is a major challenge to ensure the safety of the population. During a Accident with Loss Of Coolant, the containment is subjected to a pressure of 5 bar, 141 ° C temperature and relative humidity close to 100%. Under these extreme conditions, it should remain sealed. To ensure this protection, it is necessary to study the material that makes up these containments: concrete. Today, many studies are used to characterize the permeability of concrete using dry nitrogen as fluid percolating with mechanical loading (compression) up to 150 ° C. However, we know little about the evolution of the nitrogen permeability of concrete with different water contents coupled with mechanical loading. More, the gas used for the measurement of permeability is not steam as accident conditions described above. To be closer to accident conditions, we measure the nitrogen permeability of hollow cylindrical tubes 11 * 22 made of concrete with different percentages of water subjected to compression at ambient temperature. Then we designed an experimental bench to submit concrete cylindrical specimens coupling thermo-hydro-mechanical mixtures by injecting different nitrogen and water vapor, controlled pressure and measuring leakage rates in nitrogen and steam. These tests are performed under mechanical loading compression in pre and post-peak

La recherche a porté sur la valorisation d'un co-produit issu de l'hydrolyse de l'amidon comme adjuvant pour les les mortiers et bétons. Elle a montré que son emploi permettait d'assurer un temps de maniabilité prolongé, de limiter considérablement le ressuage, de diminuer le retrait plastique et la perméabilité et d'améliorer les résistances mécaniques à 16 heures sans nuire à celles à 28 jours. Cette étude a par ailleurs mis en évidence que la formulation du mortier normalisé n'était pas adaptée pour caractériser l'effet d'un plastifiant sur le maintien de maniabilité, que le taux de gâchage était un facteur essentiel pour assurer cette maniabilité. Dans la mesure où l'eau ne ressue pas, les performances du béton durci ne sont pas altérées
The aim of the present research was the valorization of a by-product coming from the hydrolysis of starch as an admixture for mortars and concretes. The use of this by-product allowed an extended time of workability, a limited bleeding, and reduced plastic shrinkage and permeability. The mechanical strenghts at 16 hours were improved and those at 28 days remained constant. Moreover, it was shown that the formulation of the standard mortar is not adapted to caracterize the effect of a plasticizer on the time of workability. The water/cernent ratio is a dominant factor to ensure this workability. As bleeding can be prevented, the performances hardened concrete does not decrease

À l’échelle de leur cycle de vie, toutes les constructions de Suisse – c’est-à-dire les bâtiments, les routes, les ouvrages d’infrastructure, etc. – représentent environ 50 % des besoins d’énergie finale de la Suisse. De plus, elles sont responsables de plus de 30 % des émissions de CO2, un gaz à effet de serre. Au cours des dernières décennies, les besoins énergétiques et les émissions de CO2 liées à l’utilisation des bâtiments ont fortement diminué. L’énergie grise contenue dans les bâtiments et les émissions de CO2 issues de la production des matériaux de construction, de la rénovation et du démantèlement sont cependant restées élevées. Le potentiel d’amélioration est considérable à cet égard. Le projet conjoint « Béton à basse énergie » jette les fondements d’une transformation de l’industrie de la construction en un secteur durable. Il se concentre notamment sur le béton en tant que matériau de construction engendrant des niveaux particulièrement élevés d’énergie grise et d’émissions de CO2. Les résultats de ce projet conjoint sont résumés et interprétés dans la présente synthèse « Constructions durables en béton ». Le projet conjoint s’est avant tout concentré sur les objectifs suivants : Réduire les émissions de CO2 et l’énergie grise par une diminution drastique du clinker dans le ciment. Réduire l’énergie grise en remplaçant l’acier d’armature et de précontrainte dans les structures en béton par du bois et des matériaux de synthèse. Allonger la durée de vie des ouvrages grâce à une surveillance professionnelle et des mesures de rénovation adéquates, ce qui réduit les moyennes annuelles d’énergie grise et d’émissions de CO2. Les recherches montrent que les émissions de CO2 causées par le béton et les structures en béton peuvent être réduites d’un facteur 4 et l’énergie grise mobilisée d’un facteur 3.