Mesures rhéologiques et modélisation de matériaux en cours de prise
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis deals with the study during setting of two categories of heterogeneous evolving materials: concretes and cold bitumen mixes. The setting of the first ones is governed by chemical phenomena, linked to the hydration of the cement components. The other ones have a setting mainly governed by physical phenomena such as water evaporation or electric attractions. The experimental approach is based on the use of a wave propagation device in low frequency. The wave velocity and two pressure ratios, linked to the wave damping and Poisson effect, are monitored during time. The evolution of rheological moduli during setting is then obtained by inverse analysis, by means of a viscoelastic behaviour law obtained from a periodic homogenisation modeling. Experiments with concretes were performed to follow up the general evolution of setting, to characterize the impact of admixtures (air antrainer, plasticizer, retarder) and to test the possibility of studying concretes by the means of mortars. Two categories of mortars are tested: some have the same thermal properties than the one of the relative concretes, others (called Equivalent Mortars of Concrete) have the same specific area. The general evolution of the setting of cold bitumen mixes is studied, in relation with the physical transformations of the material. The impact of the variation of various parameters such as compactness, bitumen content and water content is studied. An attempt to model the evolution of shear modulus during setting by a self consistent modeling is also proposed.
Abstract FR:
Cette thèse traite de l'étude de deux catégories de matériaux hétérogènes et évolutifs en cours de prise : les bétons et les graves émulsion de bitume. Les premiers ont une prise régie par des phénomènes chimiques, liés à l'hydratation des constituants du ciment. Les seconds suivent une évolution essentiellement liée à des phénomènes physiques tels que l'évaporation de l'eau ou les attractions électriques. L'approche expérimentale est basée sur l'utilisation d'un dispositif de propagation d'ondes en basse fréquence. La vitesse de propagation et deux rapports de pression, liés à l'amortissement des ondes et à l'effet Poisson, sont suivis au cours du temps. L'évolution des modules rhéologiques en cours de prise est ensuite obtenue par analyse inverse, en utilisant une loi de comportement viscoélastique obtenue par homogénéisation périodique. En ce qui concerne les bétons, les essais ont porté sur le suivi du déroulement général de la prise, sur la caractérisation de l'impact d'adjuvants (entraîneur d'air, plastifiant et retardateur de prise) et sur la possibilité de remplacer l'étude de bétons par celle de mortiers. Deux catégories de mortiers sont testées : les uns suivent une évolution thermique comparable à celle de leurs bétons associés, les autres (appelées Mortiers de Bétons Equivalents) présentent une même surface développée. Pour ce qui est des graves émulsion de bitume, le déroulement général de la prise est étudié, en relation avec les transformations physiques subies par le matériau. L'impact de la variation de différents paramètres tels que la compacité, la teneur en bitume et la teneur en eau est étudié. Une tentative de modélisation par homogénéisation autocohérente de l'évolution du module de cisaillement en cours de prise est également proposée.