Mesure de la perm´eabilit´e au gaz

La perm´eabilit´e au gaz a ´et´e mesur´ee `a l’aide d’un perm´eam´etre `a charge constante de type Cembureau [Kollek89]. En fig.7.9 on donne un sch´ema du principe du perm´eam`etre.

N2

Bouteille de gaz

R´egulation de la pression d’injectionManom`etre

Disque de b´eton dans la cellule D´ebit-m`etre `a bulles

Fig.7.9 – Dispositif exp´erimental de mesure de perm´eabilit´e au gaz : perm´eam`etre `a charge

constante

La pression relative pinj − patm (avec pinj la pression d’injection et patm la pression

atmosph´erique de sortie) appliqu´ee `a l’´echantillon est mesur´ee `a travers un manom`etre

analogique. Les mesures de perm´eabilit´e ont lieu en salle climatis´ee `a 20±1◦_{C et HR=50±5%,}

avec de l’azote pour gaz percolant. L’´echantillon est dispos´e dans une cellule appropri´ee ; les deux faces planes reposent sur une plaque stri´ee permettant une r´epartition homog`ene de la pression. La face circulaire est entour´ee d’un manchon en gomme ´etanche, plaqu´e par la pression d’une chambre `a air `a la pression d’environ 0.7MPa. Cette pr´ecaution assure l’´etanch´eit´e lat´erale des cellules. L’efficacit´e du syst`eme a ´et´e test´ee `a l’aide d’un disque de mˆeme dimension en PVC massif.

Entr´ee du gaz `a la pression d’injection

Sortie du gaz `a la pression atmosph´erique Boulon pour la fixation du bouchon

Chambre de confinement

Cellule en aluminium Manchon souple en PVC

Plaque stri´ee Disque de b´eton

7.4 Mod´elisation num´erique 165

7.4.3.1 Protocole de mesure

Les essais de perm´eabilit´e au gaz effectu´es comprennent plusieurs mesures de perm´eabilit´e apparente `a diff´erentes pressions d’injection (voir sec.3). Lorsque cela est possible, quatre pressions d’injections sont appliqu´ees dans cette ´etude exp´erimentale, de mani`ere `a pouvoir v´erifier le fait que les mesures se trouvent align´ees (voir chapitre 3). Les d´ebits sont mesur´es `a pression atmosph´erique `a l’aide d’un d´ebit-m`etre `a bulle ; le perm´eam´etre dispose pour cela de plusieurs tubes de diff´erents calibres, de telle fa¸con qu’une bulle de savon parcourre la longueur d’un tube pendant une dur´ee comprise entre 20 et 60 secondes conform´ement aux recommandations [Kollek89].

Comme on a remarqu´e au chapitre 3, il est n´ecessaire d’attendre un temps suffisamment long entre deux mesures afin que l’´ecoulement puisse s’´etablir en r´egime permanent `a tra- vers l’´echantillon. G´en´eralement un temps de 30 minutes suffit pour que l’´ecoulement soit stable. Si les d´ebits mesur´es diff`erent de mani`ere significative (de l’ordre de 5%), un temps suppl´ementaire est attendu avant de proc´eder aux mesures de d´ebit pour la mˆeme pression d’injection.

7.4.3.2 Pr´econditionnement

On a d´ej`a remarqu´e au chapitre 3 l’importance du pr´econditionnement des ´eprouvettes avant la mesure de la perm´eabilit´e. Pour la mesure de la perm´eabilit´e au gaz il est donc n´ecessaire de faire subir aux ´echantillons un s´echage pr´ealable. D’ailleurs le s´echage peut faire varier la perm´eabilit´e au gaz des b´etons de plusieurs ordres de grandeur : il est donc tr`es important de savoir quel s´echage il convient d’appliquer pour ´evacuer uniquement l’eau libre des ´echantillons. La difficult´e r´eside dans le fait qu’il faut ´etablir quel est le s´echage qui modifie ou d´egrade au minimum la structure poreuse du mat´eriau.

Les ´echantillons ont ´et´e donc soumis `a un s´echage mod´er´e dans un four ventil´e `a la

temp´erature de 50◦_{C pendant un mois avant que la premi`ere mesure ne soit effectu´ee. On}

peut consid´erer que ce type de chauffage n’engendre quasiment aucun endommagement dans le b´eton, permettant en mˆeme temps un drainage suffisant pour initier la percolation du gaz `a travers les ´echantillons. Un chauffage `a une temp´erature plus ´elev´ee endommage la microstructure du b´eton ; le probl`eme est que, `a des temp´eratures faibles, la dur´ee de stabilisation et d’homog´en´eisation du degr´e de saturation est tr`es longue, notamment dans le cas d’un BHP. Apr`es la mesure de perm´eabilit´e, le s´echage des ´echantillons a continu´e pendant deux mois suppl´ementaires. Enfin, la perm´eabilit´e a ´et´e v´erifi´ee `a nouveau sur des ´echantillons choisis au hasard pour v´erifier les mesures pr´ec´edentes. Aucune diff´erence de perm´eabilit´e n’a ´et´e remarqu´ee lors de la deuxi`eme session de mesures.

En ce qui concerne le r´esultat des mesures, la perm´eabilit´e intrins`eque a ´et´e ´evalu´ee `a

2 × 10−17_m2_.

On dispose alors de toutes les donn´ees pour pouvoir simuler l’exp´erience du laboratoire. Dans la suite on donnera les r´esultats num´eriques obtenus `a l’aide des mod`eles THC et THCM. En particulier, on portera attention `a l’´evolution des variables qui ont ´et´e mesur´ees pendant l’essai, la temp´erature et la pression du gaz. Dans le cadre du mod`ele THCM, les r´esultats num´eriques concernant l’´evolution de l’endommagement seront aussi pr´esent´es. Les r´esultats num´eriques sont donn´es aux pas de temps t = 10h, 20h, 30h, 40h, 50h, 60h. Au del`a de ce pas de temps, les r´esultats exp´erimentaux ne sont pas significatifs.

Fig. 7.11 – R´esultat d’un essai de perm´eabilit´e au gaz sur un ´echantillon vierge