Endommagement du VER

10C/min 50C/min

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

A

A

A

A

Figure 3.35 —Iso-valeurs de l’endomagement du VER 3D et d’une coupe courante

dans le plan de chauffage quand la temp´erature au bord est ´egale `a 150

C: Chauffage

1

C/min (gauche) - Chauffage 5

C/min (droite).

La figure 3.35 montre les iso-valeurs de l’endommagement du VER 3D et d’une

coupe courante dans le plan de chauffage pour les deux vitesses consid´er´ees (1◦C/min

et 5◦C/min) quand la temp´erature au bord est ´egale `a 150◦C.

La valeur ajout´ee de cette analyse 3D est notamment de montrer comment les

fis-sures peuvent se d´evelopper (de fa¸con latente) `a l’int´erieur du sp´ecimen, autour des gros

granulats comme dans l’analyse 2D, pour se propager ensuite et ´emerger en surface.

L’´emergence de fissures en surface se fait selon des chemins pr´ef´erentiels contrˆol´es par

la distribution granulaire. L’´emergence de plusieurs fissures de surface (ici la

configu-ration ´etudi´ee a donn´e lieu `a une seule fissure en surface) peut constituer le crit`ere de

d´elimitation d’une ´ecaille. Ceci pose donc les pr´emices d’une approche m´esostructurale

de l’´ecaillage du b´eton en plus de l’effet combin´e des gradients thermiques et des

pres-sions de pores.

3.6 Conclusions

Une ´etude num´erique param´etrique sur les effets de la morphologie et de la

distribu-tion des granulats ainsi qu’une analyse comparative entre une approche bi-dimensionelle

et tri-dimensionelle sur le comportement THM du b´eton ont ´et´e men´ees.

Les r´esultats obtenus montrent que l’h´et´erog´en´eit´e n’a pas d’impact significatif ni

sur le comportement global du mat´eriau (donn´e par la perte de masse globale) pourvu

qu’un VER est consid´er´e, ni sur l’´evolution et la distribution spatiale de la temp´erature

au sein du VER. Ce r´esultat sugg`ere qu’il est possible d’adopter une approche

macrosco-pique homog`ene pour le champ de temp´erature coupl´ee `a une approche m´esoscomacrosco-pique

pour les transports de masse.

Pour ce qui est des champs hydriques, notamment de la pression de gaz

compo-sante essentielle de la pression dans le pore capillaire sous hautes temp´eratures, une

fluctuation importante a ´et´e mise en ´evidence de fa¸con quantitative (aussi bien en

2D qu’en 3D). Ces fluctuations d´ependent de la distribution (essentiellement) et de

la morphologie (de fa¸con relativement secondaire) granulaires. Ces fluctuations sont

plus importantes dans les zones proches des surfaces chauff´ees, l`a o`u ont lieu de forts

gradients. Elles montrent ´egalement que des “poches” de surpressions peuvent avoir

lieu dans des zones de concentration de gros granulats. Pour une mˆeme configuration

d’essai, la variabilit´e des mesures peut ainsi ˆetre li´e `a la localisation du capteur par

rapport aux gros granulats.

L’utilisation de configurations id´ealis´ees, avec des maillages plus simples `a

construire, donne des r´esultats relativement satisfaisants pour le champ de pression.

Cependant, il convient de faire des comparaisons pour d’autres vitesses de chauffage.

Cet aspect sera ´egalement abord´e au chapitre 4.

En outre, l’analyse quantitative de ces fluctuations met en ´evidence l’existence d’une

exigence sur la taille des capteurs de pression devant ˆetre utilis´es lors des essais. Le

capteur mesure une valeur moyenne qui d´epend de la taille de sa base de mesure. Selon

cette taille, la mesure peut donner lieu `a un effacement plus ou moins partiel des pics

de pression localement pr´esents.

Concernant le comportement m´ecanique, la morphologie granulaire joue un rˆole

aussi important que la distribution. En effet, la fissuration induite par

l’incompatibi-lit´e inclusion-matrice se propage et percole selon des chemins pr´ef´erentiels contrˆol´es

par la localisation et l’orientation des granulats. Cette fissuration prend naissance `a

l’interface inclusion-matrice puis se propage dans la matrice. Il n’a pas ´et´e observ´e de

fissuration traversant les granulats pour les configurations ´etudi´ees. En outre,

l’ana-lyse 3D a montr´e l’´emergence d’une fissuration de surface essentiellement due `a la

m´esostructure (pour contraster avec la fissuration induite par les gradients

macrosco-piques) qui pose la question de son rˆole sur l’occurrence de l’´ecaillage et notamment

de sa forte nature al´eatoire.

4

Analyse d’un essai

PTM - Confrontation

entre approche

macroscopique et

m´esoscopique

4.1 Introduction

Il s’agit dans ce chapitre de mod´eliser l’essai PTM (P pour la pression, T pour

la temp´erature et M pour la masse, grandeurs mesur´ees durant l’essai) du CSTB [96]

avec le mod`ele THM macroscopique puis celui m´esoscopique. Un premier objectif est

de valider la mod´elisation m´esoscopique et notamment la d´emarche d’identification

des propri´et´es `a cette ´echelle. Le second objectif et de mettre en ´evidence l’effet de la

morphologie et distribution granulaire sur la r´eponse THM, et notamment en termes

de fluctuations des champs.

L’essai PTM, r´ealis´ee par Mindeguia dans le cadre de son travail de th`ese [96] avec

un chauffage mod´er´e et un b´eton B40C (b´eton ordinaire avec des granulats calcaires),

est choisi pour la mod´elisation. La raison pour laquelle nous avons choisi cet essai est

que le B40C est le b´eton r´ef´erence du travail de th`ese de Mindeguia [96] avec une base

de donn´ees exp´erimentales relativement compl`ete (formulation, param`etres mat´eriels,

temp´erature, pression et permet de masse).

Concernant le comportement m´ecanique, nous avons utilis´e dans cette partie le

mod`ele d’endommagement MODEV [130, 102, 123] pour l’ensemble des deux phases

(granulats et mortier) en sp´ecifiant les param`etres m´ecaniques pour chaque phase. Par

ailleurs, l’interface entre les agr´egats et la matrice de mortier est consid´er´ee parfaite.

Ceci est relativement r´ealiste pour un b´eton avec des granulats calcaires, lesquels

per-mettent une bonne adh´erence de la pˆate cimentaire.