Conclusions et objectifs du travail

Cette revue bibliographique nous a permis de faire un bilan de l’état de l’art des différentes problématiques à traiter pour pouvoir appréhender le comportement au jeune âge des ouvrages en béton armé à base de ciments au laitier. Il ressort de cette synthèse bibliographique que la prévision du comportement des ouvrages en béton armé au jeune âge sous sollicitation TCHM nécessite la maîtrise du comportement chimique et ses couplages avec la réponse mécanique du béton armé.

Dans ce travail de thèse on s’intéresse en particulier à la modélisation des matériaux cimentaires à base de laitier. La chimie des bétons en cours d’hydratation abordée dans la première partie de ce chapitre a montré que les hydrates formés par l’hydratation des ciments aux laitiers sont différents de ceux formés par l’hydratation des ciments portland sans ajout. Les interactions entre l’hydratation du clinker et celle du laitier se traduisent par la formation de C-S-H dont le rapport molaire C/S est plus élevé que celui mesuré sur les C-S-H formés par le laitier pur activé par la soude ou plus faible que celui mesuré sur les C-S-H formés par le clinker seul. Il sera donc important dans notre modélisation de pouvoir prendre en compte ces phénomènes à l’échelle macroscopique.

La démarche de modélisation adoptée dans ce travail sera celle proposée par [BUFFO- LACARRIERE, 2007] qui consiste à modéliser dans un premier temps l’hydratation de la structure puis à utiliser les évolutions de l’état hydrique, de l’état thermique et des degrés d’hydratation pour prédire le comportement mécanique du béton. La première partie de la revue bibliographique a montré plusieurs échelles de modélisation dans la littérature scientifique. Dans le cadre de ce travail de thèse, l’objectif est de disposer d’un modèle d’hydratation des ciments au laitier à l’échelle macroscopique avec des durées de calcul réduites pour pouvoir l’utiliser dans l’ingénierie. Les modèles microstructuraux qui cherchent à décrire précisément la microstructure, tels que DUCOM proposé par [MAEKAWA et al, 1996], HYMOSTRUCT développé par [VAN BREUGEL, 1997] ou CEMHYD3D proposé par [BENTZ et al, 2000], ne sont donc pas adaptés à notre besoin de modélisation. De plus le modèle d’hydratation des ciments au laitier doit être capable de prendre en compte la différence de cinétique entre le clinker et le laitier ainsi que les interactions entre les deux constituants du liant. Contrairement à la plupart des modèles d’hydratation présentés dans cette revue bibliographique qui ne s’appliquent qu’en conditions endogènes, il est nécessaire

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d’intégrer un couplage entre teneur en eau et hydratation aussi et la possibilité de prendre en compte les échanges hydriques avec l’environnement extérieur.

Au vue de toutes ces exigences, il apparait clairement que l’approche de modélisation d’hydratation multiphasique à l’échelle des grains anhydres proposée par [BUFFO- LACARRIERE, 2007] représente l’axe de travail le plus prometteur pour atteindre nos objectifs. Le modèle d’hydratation multiphasique des liants pouzzolaniques proposé par [BUFFO-LACARRIERE, 2007] devra donc être étendu aux liants cimentaires à base de laitier.

La seconde partie de la revue bibliographique a mis en évidence différentes données permettant de caractériser le comportement mécanique du béton induit par le développement des réactions d’hydratation. Il s’agit de pouvoir rendre compte d’un point de vue mécanique du murissement du béton qui se traduit par le développement des résistances en compression et en traction, du module de Young, du fluage et du retrait du béton ainsi que de son énergie de fissuration. Le modèle de comportement mécanique du béton développé par [SELLIER, 2006 ; BUFFO-LACARRIERE, 2007] utilise l’ensemble de ces données physiques pour prédire la réponse mécanique du béton aux sollicitations TCHM. De plus, comme dans ce travail on s’intéresse aux structures réelles en béton armé, la gestion de l’interface acier-béton est primordiale car c’est elle qui assurera une bonne prédiction du nombre de fissures et de l’espacement entre les fissures. Notre revue bibliographique sur le sujet a montré que l’interface acier-béton peut être caractérisée par plusieurs essais dont les essais d’arrachement, qui permettent de s’affranchir de toute sollicitation et de se concentrer sur le comportement de l’interface, ou les essais tirants, dont la sollicitation appliquée est plus proche de celle rencontrée dans les structures. Compte tenu du rôle déterminant joué par l’interface acier- béton dans le comportement du béton armé, il sera important d’éclaircir la prise en compte des armatures dans la modélisation des structures réelles.

Ainsi, pour prédire le comportement des ouvrages en béton armé à base des ciments au laitier, on propose de :

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• rechercher une méthode de prise en compte des armatures dans les ouvrages en béton armé. La méthode proposée devra être validée sur une structure réelle soumise à des sollicitations TCHM. Pour ce faire une campagne expérimentale de caractérisation complète du béton sera indispensable. Ce travail fera l’objet du Chapitre II ;

• développer un modèle d’hydratation des liants cimentaires à base de laitier permettant de prendre en compte les particularités du laitier. Les indicateurs du développement de l’hydratation tels que les teneurs en eau, les teneurs en Portlandite, les degrés d’hydratations et la stœchiométrie des hydrates formés devront être validés sur des résultats expérimentaux. Ce travail fera l’objet du Chapitre III.