Mat´eriel exp´erimental

fissuration,

– d’alimenter les simulations num´eriques en donn´ees d’entr´ee, notamment pour le

mortier.

Pour cette fin, diff´erents formulations de b´etons et mortiers sont consid´er´ees avec

les nomenclatures suivantes : un b´eton `a granulats calcaires (B40C), un b´eton `a

granulats silico-calcaires (B40SC), un mortier commun `a ces deux b´etons (M40).

La raison motivant le choix de ces formulations rel`eve de l’existence d’une base de

donn´ees exp´erimentales relativement compl`ete (formulation, param`etres,...) pour ces

deux b´etons. [99, 96].

5.2 Mat´eriel exp´erimental

Le mat´eriel utilis´e dans le cadre de cette ´etude a ´et´e d´evelopp´e au CSTB par Kalifa

et al. [65, 64]. Ce mat´eriel a ´et´e utilis´e par Mindeguia et Pimienta [99, 96]. L’objectif

du mat´eriel est de mesurer la perte de masse en continu, la temp´erature et la pression

d’une ´eprouvette chauff´ee `a une face. Ainsi, les essais sont appel´es essais “PTM” (P

-Pression, T - Temp´erature et M - Masse). Les essais ont ´et´e r´ealis´es au CSTB par les

laboratoires de la division Etudes et Essais M´ecaniques.

5.2.1 Dispositif exp´erimental

OK

Figure 5.1 — Vue d’ensemble du dispositif “PTM” de caract´erisation

thermo-hydrique des b´etons.

thermique sur la face sup´erieure d’une ´eprouvette de b´eton prismatique (300×300×120

mm3), tandis que les 4 faces lat´erales sont entour´ees d’une isolation thermique. Il

fournit donc une sollicitation thermique qui s’approche de conditions unidirectionnelles.

Du point de vue de l’interface avec l’ext´erieur, les surfaces de l’´eprouvette sont libres

d’´echange hydrique (´eprouvette non ´etanch´ee).

Les ´eprouvettes sont instrument´ees lors de leur coulage des sondes permettant de

faire des mesures de pression et de temp´erature simultan´ement et au mˆeme endroit. Le

nombre maximal des sondes qui peut ˆetre mis dans l’´eprouvette est ´egale `a 5.

L’´eprouvette p`ese environ 25 kg. Durant l’essai, elle est plac´ee en ´equilibre sur

une balance de capacit´e 32 kg au moyen d’un tr´epied. Un bac de r´etention est plac´e

entre l’´eprouvette et la balance de fa¸con `a retenir l’eau sortant par la face arri`ere de

l’´eprouvette afin qu’elle ne s’´ecoule pas sur la balance et qu’elle ne soit pas prise en

compte dans la pes´ee de l’´eprouvette au cours du chauffage. Le bac de r´etention est

plac´e de fa¸con `a ne pas perturber la pes´ee de l’´eprouvette.

Le dispositif de chauffage est constitu´e d’un ensemble d’´el´ements radiants, couvrant

toute la surface de l’´eprouvette et situ´e `a 3 cm au-dessus de celle-ci. Sa puissance est

de 5 kW et peut monter jusqu’`a 800◦C. Une grille qui prot`ege des ´el´ements chauffants

et ´eventuellement ´eclatements du b´eton est mis en place.

5.2.2 Implantation des sondes dans l’´eprouvette

La dimension de l’´eprouvette PTM est de 300 ×300× 120 mm3. Il est possible

de placer au maximum cinq sondes `a l’int´erieur de l’´eprouvette. Comme nous avons

fait deux essais par cas, pour chaque cas nous avons r´ealis´e deux groupes de deux

sondes, chaque groupe plac´e `a la mˆeme profondeur mais `a deux endroits diff´erents d’une

mˆeme ´eprouvette. Dans l’autre ´eprouvette, nous avons r´ealis´e une mˆeme profondeur

de mesure que pour la premi`ere ´eprouvette pour un groupe de deux sondes et pour

l’autre groupe une profondeur non consid´er´ee pr´ec´edemment. Les profondeurs o`u nous

avons mis des sondes sont `a 20, 40 et 60 mm de distance de la surface chauff´ee. Ainsi,

chaque ´eprouvette prismatique est munie de quatre sondes plac´ees `a chaque sommet

d’un carr´e central de 100×100 mm2, deux de ces sondes sont plac´ees `a 20 mm de

la surface chauff´ee, les deux autres sont soit `a 40 mm soit `a 60 mm. En outre, pour

chaque ´eprouvette, nous avons ´equip´e un tube simple `a la profondeur de 2 mm de la

surface chauff´ee pour le passage d’un thermocouple. Ce thermocouple est utilis´e pour

contrˆoler la temp´erature `a la surface de l’´eprouvette.

La figure 5.2 pr´esente la position des capteurs dans deux ´eprouvettes de deux essais

pour chaque cas d’´etude.

5.2.3 Description des sondes

Les sondes pour la mesure de temp´erature et de pression sont constitu´ees `a l’une de

leur extr´emit´e d’un disque de m´etal fritt´e (taille maximale de pores 30µm) de diam`etre

158 5.2. Mat´eriel exp´erimental

OK

Figure 5.2 —Disposition des sondes dans l’´eprouvette.

12 mm et d’´epaisseur 1 mm, serti dans une capsule en acier, elle-mˆeme soud´ee `a un

tube inox de diam`etre ext´erieur 2 mm et de diam`etre int´erieur 1.6 mm (Fig. 5.3).

L’extr´emit´e du tube ´equip´ee de ce disque de m´etal fritt´e est plac´ee dans le b´eton lors

du coulage. L’autre extr´emit´e du tube, qui sort sur la face inf´erieure (non chauff´ee) de

l’´eprouvette, est munie d’un connecteur ´etanche permettant en premier lieu de relier la

sonde `a un transducteur de pression pi´ezo-´electrique fix´e sur le bˆati. Cette connexion

est faite via un tube flexible rempli d’huile silicone r´esistant `a haute temp´erature. Le

connecteur permet en second lieu de glisser un thermocouple chemis´e (φ 1.5mm) dans

le tube inox de fa¸con `a ce que la soudure chaude touche le disque en m´etal fritt´e.

De cette fa¸con, le dispositif permet de mesurer la pression de gaz et la temp´erature

simultan´ement et au mˆeme endroit dans l’´eprouvette de b´eton.

connecteur

capteur de

pression

12 mm

tube

thermocouple

métal

fritté

capsule en acier

OK

Figure 5.3 — Coupe de principe sur une sonde de mesure de pression et de

temp´erature.