Etude expérimentale de la liaison entre l'acier et le béton autoplaçant : contribution à la modélisation numérique de l'interface
Institution:
Toulouse, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This research work is a contribution to the study of the connection between steel and self-compacting concrete (SCC). The change of proportioning and the casting of the concrete without vibration are two sufficient reasons to wonder about the quality of the connection steel-SCC. Indeed, the bibliographical study has shown that the absence of vibration, the use of admixtures, the incorporation of mineral additions have an incidence on the steel-concrete interface. The experimental study has been carried out by means of pull-out and reinforced concrete ties tests. The objectives were to quantify the influence of the intrinsic parameters of the connection on the anchorage and the cracking behaviour of self-compacting concrete, allowing a comparison with the known performances of the vibrated concrete. It has been shown that self-compacting concrete and vibrated concrete present identical performances in terms of bond strength and cracking behaviour. However, SCC seems to be more sensitive to bar roughness than vibrated concrete. A study of the aggregate distribution around the bar, given by image analysis, provides a satisfactory relationship between bond strength and the distribution isotropy. This study has shown that, in the case of SCC, the concrete layer located around the bar has a weak aggregate proportion. This layer is not observed in the case of vibrated concrete, which can explain the sensitivity of SCC to bar roughness. A numerical contribution to the interface modelling has been proposed. The present model consists on a bond-slip law associated with a concrete damage model. It has been shown that the model describes accurately the stress transfer between steel and concrete and allows to observe the cracking growth
Abstract FR:
Le travail décrit dans le présent mémoire est une contribution à l'étude de la liaison entre l'acier et le béton autoplaçant (BAP). Le changement de composition et surtout de mise en œuvre de ce type de béton sont des raisons suffisantes pour s'interroger sur la qualité de l'interface armature/béton. En effet, l'absence de vibration, l'utilisation de nombreux adjuvants et l'incorporation d'additions minérales ont une influence non négligeable sur la liaison acier-béton. C'est ce qu'a révélé l'étude bibliographique relative au béton autoplaçant. L'étude de la liaison acier-béton autoplaçant a été menée à partir d'essais d'arrachement (RILEM) et d'essais tirants avec pour objectif de quantifier l'influence des paramètres constitutifs de la liaison sur l'adhérence et la fissuration des bétons autoplaçants et détecter éventuellement les différences de comportement avec le béton vibré. Il a été établi que l'adhérence et la fissuration des bétons autoplaçants et des bétons vibrés sont régis par les mêmes phénomènes physiques. Cependant, il convient de noter la sensibilité du BAP à l'absence de rugosité. Une étude de l'arrangement géométrique des grains autour de la barre, conduite par analyse d'image et analyse linéaire, semble établir une corrélation satisfaisante entre la résistance à l'arrachement et la qualité (isotropie) de l'arrangement. Cette étude a permis, également, de montrer l'existence d'une couche fine de béton pauvre en gros granulats autour de la barre, dans le cas du béton autoplaçant. Cette couche est pratiquement inexistante dans le cas du béton vibré; ceci peut être à l'origine de la sensibilité du BAP à l'absence de rugosité. Une contribution à la modélisation numérique de l'interface acier-béton a été développée. Le modèle proposé consiste en une loi d'interface couplée avec un modèle d'endommagement du béton. Il a été montré que ce modèle permet de décrire correctement le transfert de contrainte entre l'acier et le béton et d'observer le développement de la fissuration d'une membrure tendue. C'est ce qu'attestent les résultats de la simulation de deux cas de base, essai d'arrachement et essai tirant, pour les armatures lisses et à haute adhérence