Stabilité des bétons de granulats légers à haute température : Approches expérimentale et numérique.

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Submitted on 2 Jul 2021

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Stabilité des bétons de granulats légers à haute

température : Approches expérimentale et numérique.

Georges Roufael

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Δ

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Δ

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φ

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Pumice Diatomite

Volcanic Slag _{Oil Palm Shell}

Expanded Clay Expanded Shale

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𝐸𝑑𝑦𝑛𝑔= 8000𝜌𝑔2

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𝜎 = 𝑏0+ 𝑏1𝑀1+ 𝑏2𝑀2

𝜎 𝑏0 𝑏1 𝑏2

𝑀1 𝑀2

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= 𝜌𝑎𝑏

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𝐷 =  𝐶 . 𝜌

𝐷  𝐶

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•

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𝑓𝑐90

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𝐾𝑎 𝑃𝑚𝑜𝑦

(76)

(a) (b)

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Δ

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𝑓𝑡 =

2 × F 𝜋 × 𝐿 × 𝑑

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Essais Type

d'éprouvettes

Quantité

d'éprouvette Traitement thermique

Propriétés mécaniques Résiduelles

Résistance à la compression 11φ22 cm 3 x 5

Mesure à la température ambiante + cycles de c /r pour chaque palier de température.

Résistance à la traction par

fendage 11φ22 cm 3 x 5

Module d’élasticité statique 11φ22 cm (2 à 3) x 5

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Module d'élasticité

dynamique 11φ22 cm 6 x 5

Propriétés thermiques à

chaud

Conductivité thermique, diffusivité thermique, chaleur spécifique

11φ22 cm

(coupée en deux) 2

Mesure à la température ambiante + Chauffage libre jusqu’à chaque palier de température et maintien pour

stabilisation Réponse thermique (suivie de

température entre le cœur et la surface) 15φ30 cm (avec un thermocouple inséré au cœur) 2 Cycles de c /r jusqu’à 600°C

Propriétés

Thermomécaniques

Déformation linéaire et coefficient de dilatation thermique 1φ5 cm 3 Chauffage à 10°C/min jusqu’à 1000°C

Propriétés physiques

Porosité sous vide

Quart de tranche d’éprouvette 15φ30 cm 4 x 5 Mesure à la température ambiante + cycles de c /r pour chaque palier de température.

Perméabilité Disque 15φ5 cm 2 x 5

Perte de masse Toutes les tailles

toutes les éprouvettes chauffées

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0.0E+00 5.0E-06 1.0E-05 1.5E-05 2.0E-05 2.5E-05 3.0E-05 0 100 200 300 400 500 600 Alpha [1/K] Temperature [ C]

NWC Mortar Black limestone

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 100 200 300 400 500 600 dL/L0[% ] Temperature [ C]

NWC Mortar Black limestone

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0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 100 200 300 400 500 600  [W/m.K] Température [ C] LWCC1 LWCC2 LWSC NWC Mortier

*La phase de refroidissement est représentée en pointillé

(a) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 100 200 300 400 500 600 /150[-] Température [ C]

(96)

𝐶𝑝𝑚 = 𝐶𝑝𝑣 × 1000 𝜌⁄ 𝑟𝑑 𝐶𝑝𝑚 𝐶𝑝𝑣 𝜌𝑟𝑑2 𝜌_𝑟𝑑 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 100 200 300 400 500 600 ρCp[MJ/m3.K] Température [ C] LWCC1 LWCC2 LWSC NWC Mortier 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 100 200 300 400 500 600 ρCp/ρCp150[-] Température [ C] (a) (b)

(97)

𝐶𝑝𝑚 𝐷 = 𝜆/𝜌𝐶𝑝 20 100 200 400 600 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 100 200 300 400 500 600 Cp[KJ.Kg-1.K-1] Température [ C] LWCC1 LWCC2 LWSC NWC Mortier

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0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 100 200 300 400 500 600 D [mm2_/s] Température [ C] LWCC1 LWCC2 LWSC NWC Mortier

(a) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 100 200 300 400 500 600 D / D150[-] Température [ C]

(99)

(100)

[Kg] [Kg] [Kg] [%] NWC 13.8 4.2 173.5 10.4 Mortier 21.9 0.9 159.4 14.3 LWCC2 13.8 8.9 142.6 15.9 LWSC 13.8 6.2 139.8 14.3 Formulation LWCC1 13.8 6.5 127.0 16.0

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(104)

LWCC1 LWCC1

Pas de fissures visibles à l'oeil nu

NWC

Pas de fissures visibles à l'oeil nu LWSC

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(108)

LWCC1 LWCC2

LWCC1

Matrice Gravillon

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0 2 4 6 8 10 -600 -400 -200 0 200 σ [M P a ] ε [µm/m] LWCC1 NWC 300°C 450°C

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(123)

𝑆𝑟 𝜌𝑏é𝑡𝑜𝑛

𝜌𝑠 𝑤

𝑛

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(125)

% surface ≈ 50%

Hmax = 5.5 cm Hmoy ≈ 1.8 cm

(126)

(b) (a)

Tsurface (°C) Tcentre (°C) Tsurface (°C) Tcentre (°C)

LWCC1 600 178 -

-LWCC2 580 et 600 192 500, 550 et 600 160 et 200

NWC 470 195 490, 540 et 600 185

Mortier 431 et 483 168 et 177 510 et 564 200 et 210

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Debut Entrées : Ebéton, EMortier,Eg Homogeneisation E.F (Eeff - Ebéton)² minimum? Correction Eg Sortie : Eg Fin Oui Non 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5.4 5.6 5.8 6 6.2 E r r e u r Egranulat [GPa]

(140)

(141)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 150 300 450 600 Es, T [GPa] Température [ C] AR LWCC1 Mortier 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 150 300 450 600 E_{s, T}[GPa] Température [ C]

Calcaire Noir NWC Mortier

(142)

(143)

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(150)

(a) (b)

(151)

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(153)

0.0E+00 5.0E-06 1.0E-05 1.5E-05 2.0E-05 2.5E-05 3.0E-05 0 100 200 300 400 500 600 Alpha (1/K) Température ( C)

(154)

φ

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Δ Δ A _B 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ΔT [-] 0.0E+00 5.0E-06 1.0E-05 1.5E-05 2.0E-05 2.5E-05 3.0E-05 0 100 200 300 400 500 600 A lp h a [1 /K ] Température de surface[ C] 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 D [-]

(157)

B 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 D [-]

(158)

Δ 0 10 20 30 40 50 60 ΔT [-] 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 D [-]

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

Tsurface = 150 C Tsurface = 550 C Tsurface = 600 C Tsurface = 600 C+1h

(170)

Tsurface = 150 C Tsurface = 300 C Tsurface = 600 C Tsurface = 600 C+1h

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