thesis

Etude de l'endommagement et du renforcement de composites à matrice cimentaire

Defense date:

Jan. 1, 2004

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Institution:

Lyon, INSA

Disciplines:

Materials science and engineering

Authors:

Directors:

Abstract EN:

This PhD work comes within the scope of the study of the elaboration and characterisation of cement-based materials. In our case, we have chosen concrete as cement-based material. Concrete is the result of mixing cement, water, aggregate, adjuvant and fibres. I have tried to understand on the one hand, the influence of the sand to cement ratio and of the water to cement ratio on the microstructure and damage mechanisms, and on the other hand, the role of the interface aggregate-cement paste in the mixture. To achieve this, we have first done tensile and compression tests, while monitoring the acoustic emission and the tomography X, in order to identify the damage and reinforcement mechanisms. We have then done microscopic observations so as to examine the microstructure changes. We have also measured the porosity and done thermogravimetric analyses. Two systems were developed for these mechanical tests. One is a direct traction system, fitted to the conditions of the study and it was designed during this work. It consists of several articulations to facilitate the alignment of the specimen during the testing. The second system allows carrying out compression tests. We have used the segment of a sphere in order to optimise the parallelism defects of two surfaces of the specimen.

Abstract FR:

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre général des études sur l'élaboration et la caractérisation des composites à matrice cimentaire. Dans notre cas, nous avons choisi le béton comme composite à matrice cimentaire, ce dernier résulte du mélange de plusieurs éléments : ciment, eau, granulats, adjuvants et fibres. Mon travail se propose de mieux comprendre d'une part l'influence des rapports sable sur ciment (s/c) et eau sur ciment (e/c) sur la microstructure, les mécanismes de l'endommagement et le renforcement et d'autre part le rôle de l'interface pâte-granulat dans ce mélange. Pour atteindre ces objectifs, dans un premier temps des essais de traction et compression ont été effectués avec un suivi de l'activité acoustique. De plus, des analyses en tomographie X ont été réalisées afin d'identifier les mécanismes d'endommagement. Dans un deuxième temps des observations microscopiques ont été menées afin d'examiner les changements microstructuraux. Des mesures de porosités ainsi que des analyses thermogravimétriques ont été effectuées. Deux systèmes ont été conçus pour réaliser les tests mécaniques. Le premier est un système de traction direct, adapté aux conditions de l'étude, qui a été mis au point au cours de ce travail. Ce système consiste en plusieurs articulations pour faciliter l'alignement de l'éprouvette lors de l'essai. Un second système pour effectuer les essais en compression a été réalisé. Pour ce dernier nous avons utilisé une calotte sphérique afin d'optimiser les défauts de parallélisme de deux surfaces de l'éprouvette.