1.4 Propriétés poro-mécaniques et de transport de gaz
1.4.4 Etat de l’art
Couplage poro-élasticité et perméabilité au gaz Peu de recherches ont été menées sur
mécanique ou hydrique. Une telle étude a été menée par X.T. Chen [29] sur un mortier nor-malisé de rapport (E/C)=0,5 traité thermiquement à 105, 200, 300 et 400oC. Les paramètres poro-élastiques ont été mesurés à l’état résiduel, en même temps que l’évolution de leur perméa-bilité au gaz, sous chargement en pression hydrostatique (confinement) croissante. Il a été montré expérimentalement qu’en dessous de 105oC, il n’y a pas de variation significative du module d’in-compressibilité drainé Kb (qui représente la rigidité du squelette solide, considéré avec ses pores connectés), du fait de micro-fissures d’une influence négligeable. Par contre à partir de 200oC, et jusqu’à 400oC, le module d’incompressibilité Kb diminue significativement avec l’augmenta-tion de Pc, et il est démontré qu’en parallèle, un grand nombre de micro-fissures se produisent et la perméabilité au gaz devient sensible aux variations de la pression hydrostatique appliquée [28].
Effet de la dessiccation sur la résistance mécanique et sur les propriétés poro-élastiques Selon [88], les performances mécaniques d’un matériau cimentaire sont influencées par son degré de saturation en eau. Ainsi, un matériau uniformément séché est plus résistant que lorsqu’il est uniformément humide. Une augmentation de 25% de la résistance est observée après séchage à 110 oC dans [136]. Néanmoins, à l’échelle de la structure, le séchage donne un effet inverse, c’est-à-dire que la résistance à la compression d’un échantillon pluri-centimétrique de matériau cimentaire séché est plus faible que celui du même échantillon saturé. Cela s’explique par l’existence de contraintes internes et de fissures causées par le séchage, qui affaiblissent la tenue de l’échantillon [10].
Pour les propriétés poro-élastiques, Sibai et al. [117] ont montré expérimentalement que pour un grès, le Ks reste stable même jusqu’à 800 oC, et qu’il s’accompagne d’une diminution peu significative de Kb. Pourtant, dans [71] le Kb de la roche calcaire diminue significativement après un traitement thermique à 250 oC, et la même tendance est observée pour Ks.
Description des matériaux et des
échantillons
Ce chapitre décrit la fabrication des bétons et des échantillons qui permettent de mener les études expérimentales justifiées dans l’Introduction Générale à ce manuscrit.
2.1 Matériaux étudiés
Cette thèse concerne deux bétons référencés par l’ANDRA : ils sont nommés CEM I et CEM V à partir du ciment dont ils sont constitués. Leurs compositions et la formulation des deux bétons ont été données au Chapitre I.
Dans cette thèse, nous étudions essentiellement la porosité, la rétention d’eau à haute HR, les propriétés poro-mécaniques et de transfert de gaz et la microstructure associée des bétons CEM I et CEM V. Les propriétés connues de ces bétons, référencées par l’Andra, sont résumés dans le Tableau 2.1[22,69].
Pour cette thèse, nous avons réalisé une gâchée de chaque béton CEM I et CEM V (les 24/11/2011 et 05/12/2011 respectivement) : ils ont commencé à être préparés sous forme d’échan-tillons le 20/07/2012. Des échand’échan-tillons tirés d’autres gâchées ont également été utilisés :
- pour étudier la rétention d’eau à haute HR, la gâchée de M’Jahad [79] pour le CEM I (date de réalisation 13/05/2009), et la gâchée de V. Leplat pour le CEM V (date de réalisation 25/09/2008). Les matériaux issus de ces gâchées ont été conservés dans l’eau saturée en chaux (à 20oC) depuis leur fabrication (mise dans l’eau queques jours après le malaxage), et jusqu’au 10/01/2012 (date de préparation des échantillons). - pour étudier les propriétés poro-élastiques et de transport de gaz, des échantillons du béton CEM I de F. Brue ont été soumis à l’essai couplé. Ces échantillons ont été préparés par F. Brue et ont été séchés pendant près de 5 ans en enceinte climatique à 20 ou 80oC (phase 3 ou 4 dans le diagramme retrait/perte de masse).
- pour étudier le microstructure du béton, des échantillons des gâchées de CEMI et CEMV de Brue, G. Camps [20] et H. Ranaivomana [96, 97] ont été préparés et observés au MEB. Les échantillons de G. Camps et H. Ranaivomanana nous ont été fournis par J. Verdier du LMDC : il s’agissait de prismes 4x4x16cm3 conservés sous film aluminium et fabriqués au LMDC pour les thèses citées [20,97].
Le recours à des échantillons issus de différentes gâchées permet une évaluation de l’effet de la gâchée sur les résultats obtenus.
Table2.1 – Propriétés du béton Andra [22,69] 12 345436758968*+79, 37-,8, 37-,., 3/01237-,32/04,158,64472, 840197,:;7<, 3/01232/04,1564472, 37-,., 840197,:;=<,
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