Fissuration des mortiers - CSTB

Résumé
L’objectif de la thèse est d’identifier à l’échelle locale les phénomènes physiques et
chimiques liés aux variations volumiques (tensions capillaires, échauffement, hydratation,
dessiccation, carbonatation) afin de prévoir le risque de fissuration sur une géométrie d’enduit
donnée.
À l’échelle de la structure, l’essai à l’anneau développé depuis deux ans au LMT permet de
reproduire en laboratoire les conditions thermo-hydro-mécaniques réelles imposées au mortier
lors de son état de service. Ainsi, les couplages entre les phénomènes peuvent être identifiés
de manière expérimentale (retrait de dessiccation, altération par carbonatation, interaction
hydratation-séchage, etc.). Une campagne expérimentale sur deux mortiers industriels a permis
d’adapter et de valider l’essai pour les couches minces (10 mm d’épaisseur). Par ailleurs, un
modèle incrémental a été proposé afin de découpler les déformations d’origines élastiques des
déformations non-linéaires liées au fluage et à la microfissuration du matériau.
Dans un second temps, des investigations ont été menées afin de caractériser l’effet de
paramètres de formulations (organiques et minéraux), de la carbonatation et du temps de
démoulage sur un mortier modèle formulé par le CEReM. Cette dernière étude a révélé
la prédominance du couplage hydratation/séchage sur l’évolution des contraintes et la
macro-fissuration du mortier et la nécessité de la modélisation pour la quantification d’un tel
phénomène.
La dernière partie du travail concerne le développement d’un modèle numérique par
éléments finis « micro-macro » qui permet de prévoir les évolutions des propriétés hydriques,
physiques et mécaniques du matériau. A travers celui-ci, nous proposons une nouvelle
représentation de la distribution poreuse du mortier basée sur une somme de 3 sous-distributions
comprenant la porosité des C-S-H internes et externes (« inner » et « outer » products) et la
porosité capillaire. Une nouvelle loi d’hydro-activation est également utilisée pour traduire l’interaction
entre hydratation et dessiccation. Le modèle est implanté dans le code de calcul Castem2001
et a été validé sur les résultats de pertes en masse et de retrait libre du mortier CEReM.
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