Academic literature on the topic 'Mortier – Plasticité'

Ce travail propose un modèle d’homogénéisation permettant de prédire le comportement élastoplastique de mortiers de résine. L’influence de la géométrie des granulats, de leurs orientations et des porosités sont étudiées. Dans la phase élastique, les comparaisons entre résultats numériques et expérimentaux (propagation des ondes ultrasonores) montrent que le modèle permet une prédiction satisfaisante du comportement de ces mortiers. Dans la phase plastique, la méthode des modules tangents est adoptée et une approximation isotrope du tenseur des rigidités de la matrice est construite pour évaluer le tenseur d’Eshelby. Les écrouissages isotrope et cinématique sont pris en compte. Des essais ont été réalisés sur des composites à matrice organique et renforts courts. Les comparaisons avec ces résultats et d’autres issus de la littérature (composites à matrices métalliques) montrent que le modèle non linéaire implémenté prédit de façon convenable l’ensemble des valeurs expérimentales
This work presents an homogenization model to simulate the elastoplastic behavior of resin mortars. The influence of the geometry and the spatial orientations of aggregates was introduced as well as the presence of porosity. In the elastic phase, comparisons between simulations and experimental results (ultrasonic wave propagation method) show that the model provides satisfactory predictions of the behaviors of epoxy resin-based mortars. In plastic phase, the equivalent behavior has been implemented using the tangent modulus approach and an isotropic approximation of the matrix tensor rigidities was build in order to compute the Eshelby tensor. Isotropic and kinematics hardening laws have been implemented. In order to validate the model, tests were performed on organic matrix composites and short reinforcements. Comparisons were also made with results from the literature on metal matrix composites. The proposed modeling adequately predicts the overall experimental results

La dessiccation sur les matériaux cimentaires affecte les propriétés mécaniques des matériaux : la résistance, le module d'Young, la fragilité, etc. L'objectif était ici de proposer un modèle qui a la capacité de décrire les principaux aspects des matériaux cimentaires sous compression et dessiccation. Nous avons proposé un modèle élastoplastique couplé à l'endommagement dans le cadre de la mécanique des milieux partiellement saturés. Une attention particulière est accordée aux effets de la pression de confinement sur l'écoulement plastique et l'évolution de l'endommagement. Deux différentes approches ont été utilisées pour prendre en compte l'effet de la pression capillaire. Pour valider notre modèle de comportement, plusieurs essais réalisés par Yurtdas Ismail et Pihlajavaara S. E. Sont simulés, les simulations numériques ont été comparées avec les données expérimentales. La comparaison des simulations numériques et les données expérimentales montre que le modèle reproduit les principaux aspects du comportement mécanique et poromécanique d'un mortier en fonction de la dessiccation : la dégradation des propriétés élastiques, les déformations plastiques, le couplage plasticité -endommagement et l'effet de la pression capillaire.

Ce mémoire de thèse a pour objectif de caractériser et de modéliser le comportement mécanique du béton sous fort confinement, à l'échelle mésoscopique, celle des granulats et de la matrice cimentaire. Le cadre plus général de cette étude est la compréhension du comportement du béton sous chargement dynamique de type impact, pouvant générer des pressions moyennes de l'ordre du GPa. Mais la caractérisation de la réponse d'un matériau, dans un état de contraintes homogène, ne peut se faire que par des essais quasi-statiques. Les essais déjà réalisés au laboratoire 3S-R ont mis en évidence l'importance des granulats dans la réponse en compression triaxiale du béton. La modélisation du béton à l'échelle mésoscopique, sous la forme d'une phase mortier et d'une phase granulats, permet une représentation de l'effet des granulats. Une étude expérimentale du comportement de la phase mortier est réalisée. Des essais usuels et des essais hydrostatiques et triaxiaux entre 60 et 650MPa de confinement permettent d'identifier les paramètres d'un modèle de comportement de type plasticité couplée à l'endommagement. Celui-ci reproduit la compaction non-linéaire du mortier, l'endommagement des essais de compression ou de traction simple et la plasticité sous fort confinement. Le modèle biphasique utilise la méthode des éléments finis, en utilisant un maillage cubique régulier. Une méthode de Monte-Carlo est utilisée pour placer sur cette grille des granulats quasi-sphériques selon la granulométrie mesurée sur le béton de référence. Les simulations numériques sont comparées aux essais expérimentaux sur ce béton. Ces simulations, dont les paramètres sont identifiés par les essais expérimentaux sur mortier, reproduisent les différentes phases observées lors de la compaction hydrostatique. L'évolution des raideurs axiales avec le confinement est soulignée, ainsi que la bonne reproduction des états-limites des essais triaxiaux sous fort confinement. Les faciès de rupture des essais numériques sont comparables à ceux des essais expérimentaux. Les chargements d'extension triaxiale mettent en évidence les limites du modèle biphasique

Ce travail a pour objet l'application a un composite fortement heterogene d'un modele micro-macro variationnel pour les materiaux heterogenes a comportement non lineaire et a repartition aleatoire des heterogeneites. Ce modele, dit modele extremal heterogene, realise, a l'aide d'un parametre d'heterogeneite r, une transition continue entre les deux bornes, inferieure et superieure, de reuss-voigt-hill. Le modele est applique a la recherche du critere de resistance d'un mortier renforce de fibres metalliques (m. F. M. ). Le comportement des materiaux constitutifs est considere rigide-plastique et le calcul s'effectue en contraintes planes. On est amene a definir successivement deux modelisations du m. F. M: (i) une modelisation a fraction volumique, simple a mettre en uvre, et (ii) une modelisation plus complete integrant la forme de la fibre et le comportement a l'interface fibre-mortier. La modelisation (ii) necessite le couplage de la theorie de l'homogeneisation des milieux periodiques et du modele extremal heterogene. Le calcul d'homogeneisation fournit une famille de criteres de resistance du m. F. M. Dependant du parametre d'heterogeneite r. Afin d'obtenir le critere definitif, nous pratiquons le calage d'un calcul numerique (charge limite d'une plaque en traction) sur les essais experimentaux correspondants. Les previsions numeriques sont ensuite comparees a des essais experimentaux de plaques en compression et de poutrelles en flexion

Cette étude concerne des modélisations du comportement hydromécanique des géomatériaux semi- fragiles. Le travail est principalement composé de deux parties, dans lesquelles les géomatériaux semi-fragiles isotropes et anisotropes sont étudiés respectivement. Dans la première partie, l’accent est mis sur l’influence du processus de dessiccation sur le comportement mécanique des géomatériaux isotropes. On établit un modèle élastoplastique couplé à l’endommagement pour les géomatériaux isotropes saturés et partielle saturés employant le concept du tenseur des contraintes effectives généralisées. Un nouveau critère d’endommagement est proposé pour prendre en compte les mécanismes distincts de rupture sous l’état de contrainte différente. Une série de simulations sont réalisées et comparées à des essais expérimentaux sur une argilite et un mortier. Dans la deuxième partie, afin de décrire le comportement mécanique des roches anisotropes, deux modèles anisotropes sont proposés. L’attention du premier modèle est mise sur l’influence de l’anisotropie inhérente sur le comportement mécanique. Un paramètre directionnel, qui est décrit par un tenseur de fabrique, est induit dans la formulation de la plasticité pour prendre en compte la dépendance du comportement mécanique à l’orientation de chargement des roches initialement anisotropes. Afin d’étudier le couplage entre les anisotropies inhérente et induite, un modèle basé sur l’approche thermodynamique discrète est aussi proposé. En prenant en compte le couplage entre la plasticité et l’endommagement dans chaque famille de plan de faiblesse, le couplage entre les anisotropies inhérente et induite est bien produit par le modèle proposé. Enfin, le modèle discret proposé est étendu à la formulation poroélastoplastique. Une analyse qualitative est réalisée sur le comportement hydromécanique des roches anisotropes
This work is devoted to the constitutive modelling of hydromechanical behaviours of semi-brittle geomaterials. In the first part, the attention is mainly paid on the hydromechanical behaviours of initially isotropic materials, especially on the influence of desiccation process on the mechanical responses. An elastoplastic damage model is proposed in unsaturated condition, a generalized effective stress concept is used for poroplastic coupling. Damage by microcracks is coupled with plastic deformation. In the second part, two coupled elastoplastic damage models are proposed for the description of strongly anisotropic sedimentary materials. In the first model, in order to describe the inherent anisotropy of the material, a scalar anisotropy parameter is introduced using the concept of fabric tensor. In purpose of studying the coupling phenomenon between the inherent and induced anisotropies during the loading process, a model based on the discrete approach is constructed in the following. In the framework of plastic discrete approach, the macroscopic plastic deformation and material degradation are considered as the result of frictional sliding along weakness planes distributed randomly in the material. In the last chapter, the proposed discrete model is extended to poroelastoplastic modelling. Based on a series of numerical simulation, an analysis of hydromechanical behaviour of anisotropic materials is realised

La construction en terre est considérée comme une construction verte en utilisant des matériaux disponibles localement avec un faible impact environnemental et une performance thermique supérieure. Malgré les avantages de ce matériau de construction, le processus de coulage est très consommateur de temps et d'énergie à cause de l’application de la compaction dynamique. Cette étude a pour but d'évaluer la faisabilité de formuler un béton de terre autoplaçant (BTAP) tout en étudiant ses performances rhéo-thermomécaniques et en identifiant les différents défis. Le premier défi est la présence de particules fines dans la terre, en particulier les particules argileuses, qui peuvent entraver la fluidité du BTAP. L’augmentation du temps de prise est le deuxième défi en raison de la faible teneur en ciment. Le dernier défi vient de la diversité des terres avec des comportements différents, ce qui rend difficile la proposition d'une ligne directrice complète pour la conception des BTAP.Des solutions potentielles ont été introduites pour réaliser le BTAP afin de remédier à l'inefficacité des matériaux en terre. Il s’agit essentiellement de comprendre l'efficacité de différents adjuvants chimiques en présence des systèmes de poudre ternaire (c'est-à-dire l'argile, le limon et le ciment). Une nouvelle approche de mortier du béton équivalent (MBE) a été introduite à la Phase 3. En conséquence, le MBE et les formulations de béton ont été étudiés pour vérifier la faisabilité du BTAP. Les caractéristiques hygrothermiques et microstructurales des BTAP optimisés ont été étudiées. Ce nouveau matériau offre une microstructure conduisant à une performance hygrothermique différente de celle des matériaux en terre conventionnels
The earth construction is identified as a green construction by using locally available materials with low environmental impacts and superior thermal performance. Besides all the advantages of this construction material, the casting process can be very time and energy consuming due to the nature of dynamic compaction. This study aimed to evaluate the feasibility of achieving self-consolidating earth concrete (SCEC) with introduction of its potential challenges and investigating its rheo-thermomechanical performance. As the first challenge, the presence of fine particles in earth, especially clay, can hinder the flowability of SCEC. Promoting the setting time is the second challenge due to the low cement content. The last challenge comes from the diversity of earth with different behaviors which makes it difficult to propose a comprehensive guideline to design SCEC.Potential solutions were introduced to achieve SCEC and address the inefficiency of earth materials. The main objective was to understand the efficiency of different chemical admixtures in presence of various ternary powder systems (i.e., clay, silt, and cement). A new concrete-equivalent mortar (CEM) approach was introduced in the Phase 3. Accordingly, the CEM and concrete mixtures were investigated to verify the feasibility of SCEC. The hygrothermal and microstructural characteristics of the selected SCEC mixtures were investigated. This novel material offers a new microstructural system, hence leading to a different hygrothermal performance compared to conventional earthen materials

Les technologies de mélange de sol en profondeur (« deep mixing ») pour le soutènement des excavations sont de plus en plus utilisées dans le monde. Le mélange de sol en profondeur devient une alternative plus économique aux systèmes traditionnels de soutènement pour les travaux d'excavation, pour la conception des fondations superficielles, l'analyse de la stabilité des talus et de la liquéfaction des sols. Ceci nécessite un développement plus poussé des modèles décrivant le comportement mécanique des sols ainsi améliorés, comme base pour accroitre la sécurité et diminuer les coûts économiques. Cette thèse est basée sur l'étude en laboratoire des caractéristiques de résistance au cisaillement d’un sable siliceux modifié avec du ciment de Portland, seul ou en combinaison avec des liants à réactions lentes (pouzzolaniques) comme des fumées de silice et de la chaux. Les effets de la cimentation sur la résistance, la rigidité et le comportement contractant-dilatant du sable cimenté sont étudiés au cours d’essais de compression simple, de traction, de cisaillement direct et de compression triaxiale drainée pour des éprouvettes maturées jusqu'à 180 jours. Plus précisément, les modes de rupture, les paramètres de résistance au cisaillement pour le sable lâche et dense, le module de cisaillement et les réponses volumétriques, l'état critique des sols cimentés sont décrits. En outre, cette étude vise à développer une formulation « Ready Mix », où le type de liant utilisé et le rapport eau/ciment ou eau/liant jouent un rôle fondamental dans l'évaluation de la résistance visée pour une utilisation en « deep mixing » de sols granulaires de type SM (resp SP) dans la classification LPC (resp USCS). Le comportement contrainte-déformation des sables cimentés est non linéaire avec une alternance contractance-dilatance. Une augmentation de l'angle de résistance au cisaillement et de la cohésion avec l'augmentation de la teneur en ciment a été observée de façon uniforme. Pour le sable sans ciment, la résistance au pic correspond au taux maximum d'expansion volumétrique, alors que pour le sable cimenté elle représente une condition où la sommation de toutes les composantes prend son intensité maximale. Finalement, la corrélation entre la résistance à la compression simple et l'indice lié à la réaction pouzzolaniques de la chaux et de la fumée de silice a été discutée
The use of deep soil mixing technology for excavation support is growing worldwide. As soil deep mixing becomes a more economical alternative to traditional support systems for excavation, shallow foundation design and analysis of slope stability and liquefaction of soil, the amelioration of models describing the mechanical behavior of improved soil is required, as a basis for cost-effectiveness and a safer design. This work features a laboratory study of shear strength of a loose silica sand modified with Portland cement only or in combination with high curing time binders (due to pozzolanic reactions) such as lime and silica fume. The effects of cementation on the stress–strain behavior, stiffness and strength of treated sand are investigated through unconfined compression tests, tensile strength tests, direct shear tests and drained triaxial compression tests, for curing times up to 180 days. More precisely, failure modes, shear strength parameters for loose and dense sand, volumetric responses and critical state of cemented sand are described. In addition, this study attempts to develop a « ready mix » design procedure, where the type of binder, water/cement or water/ binder ratios play a major part in the assessment of the targeted strength in deep soil mixing applications for loose granular soils (SP in the unified classification). The results show that the stress–strain behavior of cemented sands is nonlinear with contractive–dilative stages. The stress-strain response is strongly influenced by effective confining pressure and cement content. For uncemented sand, the peak strength occurs for a maximum rate of volumetric expansion, whereas for cemented sand it represents a condition where the summation of all components the maximum intensity become. Finally, the correlation of unconfined compression strength with the index of pozzolanic reaction of lime and silica fume is discussed

Les superplastifiants sont des adjuvants développés pour conférer aux matériaux cimentaires une plus grande fluidité pour un même rapport eau/ciment (E/C) en favorisant la dispersion des particules. De nombreuses études ont été réalisées pour approfondir la compréhension de leur mode d'action. La plupart du temps, elles relient directement la quantité adsorbée au comportement rhéologique des matériaux dans lesquels ils sont incorporés. Cependant, à une échelle intermédiaire, l'organisation mésostructurale de la pâte cimentaire contrôle non seulement sa fluidité, mais également son homogénéité et sa stabilité physicochimique.Ces travaux de thèse portent sur une dernière génération de superplastifiant : les polycarboxylates (PCE). Une approche expérimentale multi-échelles a été développée en intégrant les caractéristiques mésostructurales de la pâte de façon à faire le lien entre les interactions organo-minérales, notamment l'adsorption des PCE, et les propriétés macroscopiques (comportements en sédimentation et rhéologique). L'identification et la caractérisation granulaire de la pâte a été abordée à l'échelle de la particule, par une approche morpho-granulométrique. Des indices de dispersion ont été définis de façon à quantifier l'influence des PCE sur l'organisation mésostructurale des particules (particules unitaires ou agglomérées). Dans un second temps, l'évolution de cette organisation a été étudiée par l'analyse des colonnes de sédimentation. Un indice de séparation de phase a été défini, mettant en évidence l'existence de plages de stabilité en fonction du dosage et de la structure moléculaire du PCE incorporé.La mise en relation de ces observations avec l'étude des interactions organo-minérales a permis d'approfondir la compréhension du mode d'action et de l'influence des PCE. Cette démarche analytique représente un outil potentiel au développement de superplastifiants novateurs
Superplasticizers are admixtures developed to give the cementitious materials greater fluidity for the same water to cement ratio (w/c), promoting the particles dispersion. Many studies were conducted to deepen the understanding of their mode of action. Usually, they connect directly the amount adsorbed with the rheological behavior of the materials in which they are incorporated. However, at an intermediate scale, mesostructurale organization of the cement paste controls not only its fluidity, but also its homogeneity and physicochemical stability.This work focuses on a new generation of superplasticizers: polycarboxylates (PCE). A multi-scale experimental approach has been developed by integrating mesostructural characteristics of cement paste to make the link between the organo-mineral interactions, particularly PCE adsorption, and the macroscopic properties (sedimentation and rheological behavior). Identification and granular characterization of cement paste was discussed, at the level of the particle, by a morpho-granulometric approach. Dispersion indices were defined to quantify the influence of PCE on mesostructural organization of particles (unit particles or agglomerates). In a second step, the evolution of this organization has been studied by analysis of sedimentation columns. A phase separation index has been defined, highlighting the existence of stability ranges as a function of the dosage and molecular structure of the PCE incorporated.Linking these observations with study of organo-mineral interactions has allowed to deepen the understanding of the mode of action and influence of PCE. This analytical approach is a potential tool to the development of innovative superplasticizers

La connaissance de la cinétique d'hydratation est un facteur majeur pour la compréhension du comportement mécanique et rhéologique des bétons durant leur prise et leur durcissement. Deux calorimètres isothermes (9x9x16 cm et 11x22 cm) ont été développés au sein de notre laboratoire basés sur l'instrumentation fluxmétrique. Ils ont amené des avancées significatives pour l'étude des cinétiques d'hydratation. Pour des mélanges classiques et des conditions normales de cure, la condition d'isothermie de la réaction est correctement assurée. Cependant, dans le cas des mélanges très réactifs ou pour des températures de réactions élevées, les processus d'hydratation sont fortement exothermiques et la condition d'isothermie n'est plus assurée. Nous avons donc développé un nouveau calorimètre isotherme plan de faible épaisseur de base 15x15 cm et de hauteur modulable. Il permet l'étude de matériaux très réactifs tels que les coulis de ciment ou des bétons contenant des ciments à prise rapide et permet également des essais à haute température. Le second objectif du travail est de prospecter les principaux apports et applications de ce calorimètre pour l'étude de l'hydratation. Ces études ont tout d'abord pour but la compréhension de la cinétique d'hydratation en fonction de la température mais aussi des paramètres de formulation des bétons. D'autre part, ces mesures calorimétriques permettent de calculer un paramètre essentiel des études maturométriques à savoir l'énergie d'activation apparente. La première application concerne une étude à températures usuelles entre 10 et 40°C. De part sa géométrie variable, une des applications possibles est de comparer la cinétique d'hydratation et l'énergie d'activation apparente à différentes échelles à savoir sur béton, sur son MBE et sur mortier CEN. Une autre application possible est l'étude de bétons en conditions quasi-isothermes à haute température entre 40 et 80°C. L'objectif est de montrer si la loi d'Arrhénius est encore applicable à très haute température
The knowledge of the kinetics of hydration is a major factor to highlight the mechanical and rheological behaviour of the concrete during setting and hardening. Two isothermal calorimeters were developed within our laboratory. Whereas usual adiabatic or semi adiabatic calorimeters are based on temperatures measurements, heat flux is monitored on 110x220 mm cylindrical or 90x90x160 mm prismatic samples. They brought significant advances in the study of the kinetics of hydration. For traditional mixtures and normal curing conditions, the isothermy is correctly assured. However, in the case of very reactive mixtures or for high curing temperatures, the processes of hydration are strongly exothermic and the isothermy is no more assured. Thus, new 150x150 mm plane calorimeter with low basic thickness and flexible height was developed and presented herein. It allows the study of very reactive materials such as concrete or grouts containing quick-setting cements and allows high test temperature. Then, the main contribution and application of this newly developed calorimeter was prospected. The purposes of these studies are, first, to highlight the effect of temperature of the hydration process and the mix design of concrete. In addition, these calorimetric measurements enable to determinate the apparent activation energy which is an essential parameter for maturometry. Results of a study at temperatures ranging from 10 to 40°C are presented. Of share its variable geometry, one of the possible applications is to compare the kinetics of hydration and apparent activation energy at various scales (concrete, concrete equivalent mortar "CEM" and CEN mortar). Then, another possible application is the concrete study in quite isothermal conditions at high temperature (40 to 80°C), to verify if the Arrhénius law is still accurate for cement-based materials cast at high temperature

Dans cette étude, les structures en maçonnerie armée des produits creux ont été étudiées. Les armatures sont noyées dans les joints horizontaux. Une campagne expérimentale est mise au point dans le but d'identifier le comportement des composants de la maçonnerie armée. Un essai original a été effectué sur un ensemble de blocs creux inclinés par rapport à la sollicitation pour déterminer les caractéristiques de cisaillement. Le comportement des joints de mortier est identifié en compression et en cisaillement. Un critère de frottement non linéaire est proposé pour l'interface bloc-joint, qui rend compte correctement des informations expérimentales La troisième partie est consacrée à la modélisation. Nous considérons la maçonnerie armée comme un matériau à deux composants : les joints de mortier (armés ou non armés) d'une part , et les éléments creux considérés comme homogènes d'autre part. Un élément de contact spécifique a été développé, il possède une rigidité élastique dans le plan du joint. Les éléments de maçonnerie ont été modélisés comme un matériau orthotrope équivalent. Des équations mathématiques décrivant le comportement de chaque matériau ont été développées. La non linéarité apparente du comportement des éléments de maçonnerie est traitée dans le cadre du formalisme de l'élastoplasticité. Enfin, une validation du modèle est menée en confrontant les résultats expérimentaux avec ceux du calcul numérique. Les résultats obtenus concordent qualitativement et quantitativement de manière satisfaisante avec l'expérimentation, le modèle peut donc être utilisé comme un outil de prédiction et d'estimation des charges ultimes supportées par les structures.

Ballastless track slab offers excellent stability and durability and has been well accepted in high-speed railways worldwide. Rails are typically laid on precast concrete slabs that are subjected to dynamic load transferred from the rails. Cracks can be induced by shrinkage and mechanical loading in concrete, which accelerates the degradation and affects the performance of the track slab. As tens of thousands of miles of ballastless track are constructed, effective and efficient maintenance for the concrete slabs has become an issue. In this paper, ultra-high performance concrete (UHPC) is proposed to fabricate ballastless track slab. UHPC is a superior fiber-reinforced, cementitioius mortar, which has greatly-improved mechanical strengths and durability. A recently-developed UHPC is evaluated in terms of the flowability, durability, shrinkage, and mechanical properties. A functionally-graded slab design is proposed with the consideration of initial material cost. The slab is cast with two layers: a layer of conventional concrete at the bottom, and a layer of UHPC on the top. A three-dimensional finite element model is developed for ballastless track slab whose flexural performance is investigated and compared with that of slab made with conventional concrete. Concrete damage plasticity model is incorporated to consider the post-cracking behavior. The results indicate that the proposed UHPC is promising for fabricating ballastless track slab with superior performance.