Dissertations / Theses on the topic 'Béton de résine'

Ce travail traite de l'optimisation de la formulation et de la durabilité des micro-bétons de résine. Ces matériaux peuvent être utilisés en substitution aux bétons cimentaires pour la réalisation d'éléments structuraux exposés à des agressions chimiques et/ou climatiques. Ils résultent de l'association entre un polymère, le plus souvent thermodurcissable, et des granulats. Le béton qui en résulte est connu sous la dénomination anglo-saxonne “ Polymer Concrete (PC) ”. On le désignera béton à matrice organique “ BMO ” également connu sous l'appellation de “ Béton Résineux ”. Ces matériaux souffrent de leur coût élevé qui constitue un frein quant à leur développement. Aussi, la première partie de ce travail a consisté à étudier le comportement mécanique et physique de ces matériaux formulés avec des fractions massiques en polymère jouant le rôle de liant qui varient entre 5 et 13%. Le polymère est un époxyde de type DGEBA réticulée avec une diamine aliphatique. L'objectif est de trouver une formulation de micro béton résineux (MBR) économique alliant résistance mécanique, durabilité et coût. On montre qu'une fraction massique de 9% de polymère «est un optimum. Au-delà de ce pourcentage les caractéristiques mécaniques et physiques des MBR ne varient plus et en dessous elles diminuent. Afin de diminuer encore le pourcentage d'époxyde, des fillers calcaires ont été incorporés dans la formulation des MBR. On montre qu'une formulation avec une fraction massique en époxyde de 7% et un dosage en fillers de 10% et de 83% en granulats conduit à un MBR ayant des propriétés physiques et des résistances mécaniques plus importantes que celles du MBR formulé avec 9% d'époxyde. La résistance des MBR à base d'époxyde optimaux avec incorporation de fillers calcaires et sans aux attaques chimiques et au gel/dégel modéré a été étudiée et comparée à celle d'un micro béton hydraulique (MBH). Les résultats ont montré que les deux formulations de MBR ont une durabilité meilleure que celle de MBH<br>X

Dans le cadre du développement d'un nouveau procédé de réparation , l'étude concerne l'analyse du comportement mécanique d'un assemblage tubulaire acier-résine permettant la liaison d'une nouvelle barre à une structure métallique off-shore endommagée. La liaison doit être réalisée sur le site, sous l'eau. L'approche est effectuée essentiellement au moyen d'expérimentations sur un assemblage en Té constitué d'une membrure ou élément à renforcer, d'une entretoise ou barre rapportée et d'un anneau métallique soudé à 1'entretoise permettant la liaison à la résine. Les résultats d1essais obtenus en statique montrent un comportement mécanique très satis faisant grâce à l'effet e structure sandwich formée par association. Membrure-Résine-Anneau. Par contre, les essais sous efforts permanents et cycliques montrent une influence des propriétés visco-élastoplastiques de la résine utilisée et des pertes de liaison acier-résine aux interfaces, qui conduiront à envisager l'usage d'une autre résine<br>To develop a new reparation procedure, this study deals with the analysis of mechanical behaviour steel-resin tubular joint, which connects a new bar to an damaged metallic off-shore structure. This connection should be realised in the site under water. The approach is effectuated essentially by means of the experiments on a T-joint consisting of a chord or a reinforcing element, of a brace or an added element and metallic ring welded to the brace which allows the resin connection. The results of the effect of the sandwich structure composed of the chord resin-ring association. But the permanent and cyclic charged experiments show an influence of visco-elastoplastic resin properties and loss of adhesion between the steel-resin interface. This suggest the selection of the resin to be used in this procedure

L'objectif de cette thèse est de faire émerger une méthode de conception de multimatériaux, à partir de la reconception d'un composant de machine-outil, dont le cahier des charges fonctionnelles, conduit à des requis au niveau du cahier des charges matériaux, que les matériaux monolithiques actuellement disponibles ne peuvent satisfaire. La démarche proposée à été validée à partir de la conception et de la mise en oeuvre d'un multimatériaux pour un composant de machine outil. L'analyse fonctionnelle des composants d'une rectifieuse a permis de sélectionner l'organe pour lequel la conception d'un multimatériaux s'avère la plus justifiée, en raison de certaines incompatiblités entre propriétés requises : amélioration des comportements thermique et dynamique. La réalisation d'un plan d'expériences numériques a permis de faire émerger les attendus au niveau des indices de performances définissant les comportements thermique et dynamique. La recherche d'une solution monolithique montre que seul le béton dydraulique permet les améliorations recherchées. Cependant cette solution ne répond pas à d'autres requis tels que le délai de fabrication et la résistance aux fluides de coupe. L'analyse de la solution trouvée conduit à la partition du cahier des charges matrice et renfort de façon à résoudre l'incompabilité. Cette approche s'est concrétisée dans une solution béton polymère. Une formulation de béton polymère à partir des modèles de homogénéisation a été développée. Des essais de caractérisation ont permis l'obtention des caractéristiques du matériau développé. La comparaison entre ces caractéristiques et celles obtenues par simulation numérique a permis d'apprécier l'efficacité de l'approche. L'amélioration thermique n'étant pas assez significative, une nouvelle application de la méthode proposée a conduit à l'intégration d'éléments de renforcement basés sur l'utilisation de fibres de carbone.

Rappel bibliographique sur les tensioactifs; synthese de cotelomeres sequences comportant une chaine perfluoree et une chaine hydrophile et utilisation de telogenes fluores comportant une extremite iode ou thiol; telomerisation des iodures de perfluoroalkyles avec divers monomeres; cotelomerisation statistique de l'acrylamide et de l'acrylate de 1,1,2,2-tetrahydroperfluorooctyle par amorcage radicalaire et par catalyse redox; etude bibliographique sur les betons legers contenant des matieres plastiques; optimisation du beton leger de polystyrene expanse : variables de melange et variables externes du melange

Les objectifs de ce travail sont l'etude theorique et numerique du comportement des betons de resine, et l'optimisation des cycles de fabrication des structures moulees. Dans l'approche macroscopique, un modele thermo-chimique a 3d, prenant en compte la cinetique de la reaction chimique et permettant le calcul des evolutions temporelles du champ chimique et des champs de temperature de la matrice et des agregats, est developpe, identifie, puis mis en uvre dans un premier code en elements finis. Un modele thermo-viscoelastique thermo-rheologiquement complexe est propose, identifie, et mis en uvre dans un deuxieme code en elements finis 3d. Une optimisation du cycle de fabrication des batis de machines-outils de haute precision, minimisant les contraintes internes et residuelles grace a un chauffage externe controle des moules, est realisee a l'aide des deux codes numeriques developpes. Dans l'approche microscopique, un mailleur automatique 3d est construit pour la simulation de la structure interne du beton de resine. La granulometrie, la forme ellipsoidale et la distribution aleatoire des positions et des orientations des agregats sont correctement simulees. Les applications suivantes concernant les proprietes effectives du materiau heterogene sont presentees: conductivite thermique avec et sans resistance aux interfaces, coefficients elastiques sous trois differentes conditions aux limites, champs de micro-contraintes, champs de temperatures

Le scellement chimique est une technique d’assemblage structural permettant de connecter et d’assurer le transfert d’efforts entre deux éléments adjacents en béton, à travers le collage d’une armature en acier à l’aide d’une résine polymère. Les scellements chimiques ont été initialement utilisés dans les ouvrages en béton armé pour la rénovation, l’extension et la réparation des structures à travers l’ajout de nouvelles sections de béton aux éléments existants. L’évolution, au fil du temps, des propriétés mécaniques et des propriétés d’adhérence des résines polymères a permis d’améliorer le comportement mécanique des scellements chimiques, leur permettant d’atteindre des propriétés équivalentes ou même supérieures à celles des ancrages mécaniques classiques, à des températures normales de service. Ainsi, les scellements chimiques ont pu progressivement substituer les ancrages mécaniques classiques dans certaines applications, en proposant des solutions plus avantageuses et en offrant plus de flexibilité pour répondre aux exigences architecturales. Cependant, le comportement mécanique des scellements chimiques est principalement gouverné par celui des résines polymères, qui demeurent très sensibles à la variation de la température. Par conséquent, l’augmentation de la température au niveau des scellements chimiques présente un risque potentiel affectant leur sécurité d’utilisation. Par ailleurs, une situation d’incendie présente un danger sérieux qui doit être considéré lors du dimensionnement des scellements chimiques. Récemment, la technique des scellements chimiques, exclusivement utilisée dans les ouvrages en béton armé, a été transférée à la construction des ouvrages bois, sous l’appellation de « goujons collés ». Cette technique, originellement utilisée dans la rénovation et le renforcement des monuments historiques, est aujourd’hui employée dans la construction neuve grâce à la bonne tenue mécanique et séismique et aussi à la possibilité qu’elle offre pour réaliser des assemblages invisibles. Cependant, les goujons collés sont aujourd’hui confrontés aux mêmes problématiques que les scellements chimiques, notamment vis-à-vis l’augmentation de la température. L’objectif de cette thèse est d’étudier l’évolution du comportement mécanique de ces deux systèmes d’assemblages dans le but de proposer une méthode de dimensionnement permettant d’assurer leur tenue structurale en situation d’incendie. L’étude est répartie sur quatre niveaux :i. Etude du comportement des ancrages chimiques à l’échelle des matériaux à travers des essais de caractérisation des constituants de l’ancrage, avec une focalisation particulière sur l’étude des phénomènes se produisant à haute température dans la résine polymère.ii. Etude du comportement global de l’ancrage par le biais d’essais d’arrachement à haute température, à effort constant et à température stabilisée, réalisés sur des scellements chimiques dans des cylindres en béton et des goujons collés dans des parallélépipèdes en lamellé-collé d’épicéa.iii. Etude du comportement mécanique à haute température des ancrages chimiques à l’échelle de la structure à travers la réalisation d’un essai au feu à l’échelle 1 sur une dalle en console ancrée chimiquement dans un mur en béton par 8 scellements chimiques. Les résultats de cet essai ont permis de valider la méthode de dimensionnement proposée pour prédire la durée de résistance au feu des scellements chimiques lors d’une situation d’incendie.iv. Etude théorique portant sur l’évolution de la distribution des contraintes le long de l’ancrage lors d’une variation de la température, à travers le développement d’un modèle non linéaire de cisaillement différé « Shear-lag », permettant d’obtenir les profils théoriques des contraintes pour une distribution thermique quelconque, à partir des données d’entrée expérimentales obtenues par des essais d’arrachement<br>Post-installation of rebars is a structural joining technique allowing the connection and the load transfer between two neighboring structural elements using steel rebars and adhesive polymers. Post-installed rebars were initially used in concrete constructions in retrofitting, extension and in repairing structures by adding new concrete sections to existing elements. Over the time, the improvement in mechanical and adhesion properties of polymer adhesives have allowed to enhance the mechanical behavior of post-installed rebars and led to achieve equivalent or even higher mechanical responses than cast-in place rebars at normal operating temperatures. Thus, post-installed rebars have gradually replaced cast-in place rebars in new constructions for some applications by offering advantageous solutions and flexibility allowing meeting the high architectural requirements. However, the mechanical behavior of post-installed rebars is essentially governed by the mechanical properties of polymer resins, which remain highly sensitive to temperature variation. Consequently, the temperature increase of the post-installed rebars presents a potential risk affecting their safety use. Therefore, fire presents a serious hazard that should be considered when designing post-installed rebars. Recently, the technique of post-installed rebars, exclusively used in reinforced concrete structures, has been transferred to wood structures construction, and called "glued-in rods". This technique, initially used in the retrofitting and the reinforcement of historical monuments, is today used in new construction thanks to its good mechanical and seismic behavior in addition to the possibility it offers to make invisible connections. However, glued-in rods face the same problems as post-installed rebars, especially concerning the temperature increase. The aim of this thesis is to study the evolution of the mechanical behavior of these two connection techniques in order to suggest a design method allowing ensuring their safe use in a fire situation. The study is divided into four levels:i- Study of the behavior of chemical anchors at the scale of materials through characterization tests performed on the anchor components, with a particular emphasis on the study of phenomena occurring at high temperature in the polymer resin.ii- Study of the global behavior of chemical anchors by means of pull-out tests performed at high temperature, at constant load and at stabilized temperature, carried out on post-installed rebars in concrete cylinders and on glued-in rods in parallelepipeds of spruce glulam.iii- Study of the mechanical behavior at high temperature of chemical anchors at the scale of the structure through a full-scale fire test carried out on a cantilever concrete slab connected to a concrete wall using eight post-installed rebars. Test results were also used to validate the suggested design method to predict the fire resistance duration of post-installed rebars in a fire situation.iv- Theoretical study on the evolution of the stress distribution along the anchor during a temperature variation, through the development of a non-linear shear-lag model, allowing to obtain the theoretical stress profiles for any thermal distribution, from the experimental input data obtained by pull-out tests

La durabilité des matériaux employés en génie civil est remise en question par le vieillissement physico-chimique de ces matériaux pouvant engendrer des dégradations significatives qui peuvent mettre en péril la stabilité des structures du génie civil. Pour pallier à certains inconvénients des bétons hydrauliques, l'utilisation des matériaux composites à l'instar des bétons de résine, qui possèdent des qualités remarquables par rapport aux matériaux de construction conventionnels, s'avère très intéressant.À l'heure actuelle, les freins majeurs quant aux développements des bétons résines sont d'une part le coût de la résine dont le taux varie, selon l'application industrielle, de 5% à 25% et d'autre part leurs comportements aux températures élevées et au feu puisque les liants dans ces bétons sont des substances organiques qui résistent beaucoup moins à la chaleur que les matières inorganiques. L'objectif de l'étude est de favoriser le développement des bétons résines par la diminution du taux de la résine en optimisant les constituants du béton et l'amélioration de leurs ténues aux températures élevées par l'ajout des additions tout en assurant des performances mécaniques raisonnables. L'optimisation de la formulation du béton est menée sur deux étapes ; la première vise à optimiser le squelette granulaire (sable 0/4 et Gravier 4/10, silico-calcaires) expérimentalement en confrontant les résultats à ceux issus du modèle d'empilement compressible. La deuxième étape vise à optimiser la fraction massique du liant époxydique (6%, 9%, 13% et 16%) sur la base des essais de caractérisation mécaniques et physiques. Le deuxième objectif de l'étude a était menée par l'ajout des ignifugeants appartenant à deux familles différentes c'est-à-dire les hydroxydes de métal et les produits phosphorés inorganiques. Les propriétés physiques, thermiques et mécaniques des bétons additionnées et témoins, avant et après exposition à un cycle de chauffage-refroidissement de la température ambiante à une température de consigne de 100°C, 150°C, 200°C, 225°C et 250 °C avec une vitesse de montée fixée à 0.5°C/min, ont été évaluées par les techniques de caractérisation usuelles en plus des essais d'analyses chimiques et thermiques.Cette étude aboutit à la formulation d'un béton optimal en terme de composition et à évaluer l'effet de l'addition des ignifugeants surtout sur les propriétés thermiques et mécaniques.Mots clés : béton de résine, optimisation, température élevée, ignifugeants, propriétés mécaniques, propriétés physiques, propriétés thermiques<br>The material used in civil engineering applications must be re-evaluated because of their physicochemical ageing which can generate significant damages and hence put the stability of civil engineering structures in danger.The replacement of the hydraulic concrete by composite materials as the polymer concrete which offer higher properties compared to conventional construction materials seems to be very interesting. At the present time, the major restrain for the development of polymer concrete are on one hand the cost of the polymer whose ratio varies according to the industrial applications between 5% and 25%, and on the other hand their behaviour when exposed to high temperatures or fire since the resin acting as binder in these polymer concretes are organic substances which are more sensitive to heat than the inorganic matters as cement.The aim of this study was to help the development of polymer concrete by optimizing the formulation and improving their behaviour when exposed the high temperatures by incorporating additions while keeping acceptable mechanical performances.The optimisation of the formulation is done in two steps; the first step consists of optimising the aggregates content (Natural River sands 0/4 mm and crushed gravels 4/10 mm). Experimental results are compared to those given by means Compressible Packing Model. The second step consists of optimizing the amount of polymer (6%, 9%, 13% et 16%) based on mechanical and physical tests.The second aim of this work was fulfilled by the incorporation of two flame retardants belonging to metal hydroxide and phosphorous components types. Physical, thermal and mechanical properties of concretes with or without flame retardant, before and after heating-cooling cycle from ambient temperature to exposure temperature of 100°C, 150°C, 200°C, 225°C et 250 °C with a rate of 0.5°C/min, are evaluated by common characterisation tests besides chemical and thermal ones. This study has leading to obtaining an optimum polymer concrete and evaluates the effect of flame retardant particularly on the thermal and mechanical properties.Keywords: polymer concrete, optimization, high temperatures, flame retardant, mechanical properties, physical properties, thermal properties

Ce travail présente une analyse de l’endommagement en statique et en fatigue des matériaux granulaires à base polymère. Les signaux acoustiques ont été enregistrés lors d’essais effectués sur des éprouvettes modèles. Ces signaux ont été analysés par une méthode de classification multivarible. Suivant le type de constituants des éprouvettes, certains modes d’endommagement sont privilégiés. Ainsi, des signatures acoustiques provenant de trois modes d’endommagement ont été identifiées. Cette analyse a permis de suivre l’évolution de ces mécanismes d’endommagement dans le béton polymère au cours des essais. Enfin, un modèle d’endommagement de ce matériau en fatigue a été développé. Ce modèle est basé sur une réanalyse locale de la structure et utilise les résultats obtenus par éléments finis et une répartition statistique de la contrainte à rupture. Cette modélisation a permis d’analyser l’influence de plusieurs paramètres sur l’évolution de l’endommagement au cours de la fatigue<br>The aim of this work is to identify and characterize the damage in polymer concrete materials in static and fatigue tests. The several model concrete samples are experimented in order to match each cluster with the corresponding damage mechanism of the material. The recorded acoustic emission hits have been analyses and classified using unsupervised pattern recognition associated with a principal component analysis. Therefore, the signals due to the main three damage mechanisms are identified. This method provides the time dependency of each damage mechanism during static and fatigue tests of polymer concrete. Finally, model of damage in fatigue test is developed. This model is based on the evaluation of the stress and strain fields by the finite element method and fracture stresses distributed randomly through the volume of the specimens. The modelling is applied to investigate the influence of different parameters on the evolution of damage in fatigue of the material

La technique des ancrages par scellement chimique consiste à sceller une tige filetée dans un trou foré dans le béton durci grâce à une résine polymère. Les principaux avantages de cette technique sont la facilité d’installation et les propriétés mécaniques élevées de la résine à température ambiante. Grâce à l’adhérence de la résine, ce type d’ancrage peut être dimensionné pour avoir des performances similaires voire supérieures de celles des autres systèmes d’ancrages (mécaniques et coulés en place). En revanche, à hautes températures, e.g. incendie, l’adhérence de la résine se dégrade rapidement menaçant la capacité de l’ancrage à supporter les charges appliquées. Cela crée un risque sur les vies et les biens dans le bâtiment. Plusieurs accidents se sont produits comme l’effondrement du Big Dig Tunnel aux USA (2006) et le tunnel Sasago au Japon (2012) qui ont montré l’importance d’avoir des méthodes d’évaluation fiables de ce type d’ancrages. L’objectif de cette thèse est d’établir une méthode d’évaluation et une méthode de dimensionnement afin d’assurer la tenue structurale des ancrages par scellement chimique en situation d’incendie. L’étude est structurée en quatre parties :i. Protocoles expérimentaux pour les essais au feu des chevilles chimiques. Des essais d’arrachements au feu ont été réalisés sur des chevilles chimiques (résine époxy). Les profils de températures le long de l’ancrage ont été déterminés expérimentalement pour différentes configurations d’essais. Ensuite, ces profils thermiques ont été exploités comme données d’entrée pour calculer la résistance des chevilles par la méthode Pinoteau (intégration des résistances). Cette étude a permis de préciser les conditions expérimentales à utiliser pour l’évaluation des chevilles chimiques au feu.ii. Proposition d’un modèle de dimensionnement basé sur des calculs thermiques en utilisant la méthode des éléments finis en 3D. Les profils de température correspondant aux différentes configurations d’un ancrage dans le bâtiment ont été calculés à l’aide des propriétés thermophysiques des matériaux Eurocode pour le béton et l’acier. La modélisation en 3D a été comparée à la modélisation en 2D plane utilisée communément dans la littérature. Les deux approches ont été comparées aux mesures expérimentales et couplées avec la méthode Pinoteau pour évaluer l’influence de la méthode de modélisation sur le résultat de l’intégration des résistances. Suite à la validation du modèle 3D, des investigations thermiques ont été conduites sur d’autres paramètres pouvant influencer les essais au feu des chevilles chimiques. Cette étude a permis de valider la méthode de calcul en 3D comme la méthode la plus représentative du problème d’une cheville chimique au feu.iii. Validation de la méthode Pinoteau pour le dimensionnement des chevilles chimiques au feu en utilisant le modèle de dimensionnement proposé précédemment. Les calculs de la résistance au feu de trois chevilles chimiques différentes ont été comparés à des essais d’arrachement. Cette étude menée sur une large gamme de tailles de chevilles a permis de valider l’utilisation de l’intégration des résistances pour le dimensionnement.iv. Etude du comportement des chevilles chimiques dans le béton fissuré à hautes températures. Une méthode d’évaluation a été développée afin de déterminer la réduction de la résistance d’adhérence liée à la fissuration du béton, à hautes températures (chauffage électrique). Des essais ont été faits sur des chevilles chimiques (résine époxy) dans le béton fissuré et non-fissuré à température ambiante et à hautes températures. La réduction de la résistance avec l’augmentation de la température a été investiguée. Cette étude a permis d’obtenir une bonne répétabilité des résultats grâce à l’augmentation du nombre d’essais et le bon contrôle du scénario thermique appliqué<br>The technique of bonded anchors consists of fastening a threaded rod in a drilled hole in hardened concrete by polymer adhesives. The main advantages of this technique are ease of installation and the high mechanical properties of the adhesive at ambient temperature. Due to the adherence of the adhesive resin, this type of anchors can be designed to ensure similar or even higher performances compared to other anchor systems (mechanical and cast-in). However, at high temperatures, e.g. fire situation, the adherence of the adhesive degrades rapidly. Fire decreases the adherence of the adhesive and leads to the inability of the anchor to support the fixed objects. This creates a risk on the lives and goods inside the building. Several accidents occurred like the collapse of the Big Dig Tunnel in the USA (2006) and the Sasago tunnel in Japan (2012) and highlighted the importance of having reliable evalutation methods of this type of anchors. The objective of this thesis is to establish an assessment and a design method to ensure the structural resistance of bonded anchors in fire situations. This project is structured into four main parts:i. Experimental protocols for fire tests on bonded anchors. Pull-out fire tests were conducted on bonded anchors (epoxy adhesive). Temperature profiles along the embedment depth of anchors were determined experimentally for different test configurations. Then, these temperature profiles were used as entry data to calculate the fire resistance of anchors using Pinoteau’s method (Resistance Integration Method). This study allowed to precise the experimental conditions to be adopted for fire evaluation of bonded anchors. ii. Proposition of a design model based on transient thermal calculations using finite element method in 3D. Temperature profiles were calculated using the thermophysical material properties of concrete and steel in the Eurocode. 3D modelling was compared to 2D modelling commonly used in the literature. Both approaches were compared to measurements during fire tests and coupled with Pinoteau’s method to assess their impact on the calculation of fire resistance of anchors. Following the validation of the 3D model, thermal investigations were conducted on other parameters that could influence fire tests of bonded anchors. This study allowed to validate the 3D modelling approach as the most representative of the problem of bonded anchors exposed to fire.iii. Validation of Pinoteau’s method for the design of bonded anchors under fire by using the previously proposed design model. Calculations of fire resistance of three different bonded anchor products were compared to pull-out tests. This study conducted on a wide range of anchor sizes lead to the validation of the Pinoteau’s Method for the design of bonded anchors.iv. Study of the behavior of bonded anchors in cracked concrete at high temperatures. An assessment method was developed to determine the reduction of bond strength due to cracked concrete, at high temperatures (electrical heating). Tests were conducted on bonded anchors (epoxy adhesive) in cracked and uncracked concrete, at ambient and high temperatures. The evolution of the reduction with temperature increase was investigated. This study ensured a good repeatability of test results due to the increased testing potential and the good control of the applied heating scenario

Nous nous intéressons, dans cette étude, à la caractérisation d'un défaut en développe une méthode ultrasonore basée sur la diffusion multiple des ondes. Pour cela, nous avons utilisé un béton base polymère endommagé par un essai de flexion en trois points. La technique d’'Interférométrie par Onde de Coda (CWI) prend en compte les ondes issues de la diffusion multiple et qui parcourent de ce fait une distance très grande devant celle séparant la source et du récepteur. Cette technique montre la sensibilité de la coda quand le matériau est soumis en résonance non linéaire où l’ influence des conditions de l’ environnement est considéré comme limité par l’ utilisation d’ un signal différent de référence. Les résultats expérimentaux ont montré que l’ efficacité de la méthode dépend du plan de vibrations considérées. Dans le but d'étudier l’ anisotropie d’ un défaut créé dans un béton base polymère nous avons utilisé les données de l’'Emission Acoustique (EA) récoltées au cours d’ essais acoustiques en Résonance Non Linéaire pour les deux plans. L’ existence d'une différence entre les signaux enregistrés au cours de mesures de l’ EA montrent que nous produisons différents micro-mécanismes dont la présence et / ou l'absence ont un impact important important sur l'interaction entre l'onde ultrasonore et le défaut<br>Nonlinear Resonance (NR) and Coda Wave Interferometry (CWI) have proved to be efficient to detect and follow the evolution of micro-cracks within a strongly scattering media (concrete, rocks, etc.). Nevertheless, the localization of the cracks using the same techniques is not straight forward. In order to avoid the conditioning and its subsequent relaxation effect related to NR, CWI is simultaneously applied when concrete samples are vibrating in the linear regime. Based on a comparative study of the coda signals contents (non ballistic part) in the absence and under the weak linear vibration, the localization of the mechanically induced scatterers was possible depending on the scatterers' main direction with respect to the vibration plane. The latter point raises the issue of the generated types of vibration at the scatterers. Therefore, investigations were performed using the Acoustic Emission (AE) technique, which has served to verify that the acoustic activity during the linear vibrations does change depending on the considered experimental configuration. The latter, has also a direct effect on the frequency content of the recorded AE hits showing the potential link existing between the quantitative analysis of AE hits and the generated vibration mechanisms of the existing micro-cracks

Cette recherche s'inscrit dans le cadre des· études concernant la durabilité des structures en béton armé après une réparation par l'injection d'un liant époxydique au droit de sections fissurées. La première partie du mémoire résume les diverses méthodes de réparation des ouvrages et prend en considération la fatigue des matériaux lorsqu'ils sont soumis à une action clique. Des méthodes de calcul sont examinées prenant en compte ces phénomènes afin de prévoir l'évolution d'un élément fléchi. La deuxième partie concerne l'étude théorique et expérimentale de trois poutres en béton armé présentant un double défaut en leur milieu : une reprise de bétonnage et une interruption des armatures tendues. Les résultats obtenus sur la première poutre ont permis de fixer le mode de réparation ainsi que les paramètres d'essais pour les deux autres poutres. Suivant la nature du défaut ct le taux de chargement, deux méthodes de calcul pour prévoir le comportement de tels éléments sont adoptées au cours d'un premier chargement. L'étude expérimentale sur les poutres réparées a permis de mettre en relief le mode de fonctionnement de la section réparée, ainsi que d'examiner la tenue de la réparation sous un chargement cyclique à taux variable et puis jusqu' à rupture. Les résultats expérimentaux sont traduits par des expressions analytiques et pour le dernier taux de chargement cyclique correspondant à la sollicitation de service de la structure, une comparaison avec une prévision théorique est présentée<br>This research describes the studies that concern resistance and durability of reinforced concrete structures. Before and after being repaired by injection of an epoxy leant in cracked sections. The first part of this research summarizes different methods of repairing the structures and takes into consideration the fatigue of materials when they are under cyclic loading. The analytical methods are examined (considering these phenomena) to predict the evaluation of a bent element. The second part concerns theoretical and experimental studies of three reinforced concrete beams. These beams have two damaged parts in their central section : a concrete retaking and a failure of armature. The results obtained on the first beam allow us to determine the repairing method as well as the parameters of the tests for the two other beams. According to the nature of damage and the rate of loading for the first loading, two computing methods are adapted to predict the behaviour of these elements. The experimental study on these repaired beams has allowed us to determine the function of repaired sections as well as to examine the resistance, behaviour and appearance of the repaired section under a variable rate of cyclic loading, until the fracture point. The experimental results are interpreted by analytical expressions and for the final rate of cyclic loading, corresponding to the usual purposes of the structures, a comparison with the theoretical predictions is presented

Nous nous intéressons, dans cette étude, à la caractérisation d'un défaut en développe une méthode ultrasonore basée sur la diffusion multiple des ondes. Pour cela, nous avons utilisé un béton base polymère endommagé par un essai de flexion en trois points. La technique d’'Interférométrie par Onde de Coda (CWI) prend en compte les ondes issues de la diffusion multiple et qui parcourent de ce fait une distance très grande devant celle séparant la source et du récepteur. Cette technique montre la sensibilité de la coda quand le matériau est soumis en résonance non linéaire où l’ influence des conditions de l’ environnement est considéré comme limité par l’ utilisation d’ un signal différent de référence. Les résultats expérimentaux ont montré que l’ efficacité de la méthode dépend du plan de vibrations considérées. Dans le but d'étudier l’ anisotropie d’ un défaut créé dans un béton base polymère nous avons utilisé les données de l’'Emission Acoustique (EA) récoltées au cours d’ essais acoustiques en Résonance Non Linéaire pour les deux plans. L’ existence d'une différence entre les signaux enregistrés au cours de mesures de l’ EA montrent que nous produisons différents micro-mécanismes dont la présence et / ou l'absence ont un impact important important sur l'interaction entre l'onde ultrasonore et le défaut<br>Nonlinear Resonance (NR) and Coda Wave Interferometry (CWI) have proved to be efficient to detect and follow the evolution of micro-cracks within a strongly scattering media (concrete, rocks, etc.). Nevertheless, the localization of the cracks using the same techniques is not straight forward. In order to avoid the conditioning and its subsequent relaxation effect related to NR, CWI is simultaneously applied when concrete samples are vibrating in the linear regime. Based on a comparative study of the coda signals contents (non ballistic part) in the absence and under the weak linear vibration, the localization of the mechanically induced scatterers was possible depending on the scatterers' main direction with respect to the vibration plane. The latter point raises the issue of the generated types of vibration at the scatterers. Therefore, investigations were performed using the Acoustic Emission (AE) technique, which has served to verify that the acoustic activity during the linear vibrations does change depending on the considered experimental configuration. The latter, has also a direct effect on the frequency content of the recorded AE hits showing the potential link existing between the quantitative analysis of AE hits and the generated vibration mechanisms of the existing micro-cracks

L’installation d’armatures peut être effectuée en scellant chimiquement celles-ci dans le béton durci grâce à des adhésifs polymère. Cette technique permet un collage structural rapide et facilement mis en œuvre dans des structures en béton existantes. A température ambiante, la capacité résistante de ces ancrages est proche à celle des ancrages acier/béton. Cependant, certaines études montrent que la résistance en adhérence diminue rapidement avec la température. Ce travail de thèse s’inscrit dans la continuité des études menées au CSTB sur l’évaluation des ancrages chimiques en situation d’incendie. L’objectif est d’établir une méthode de dimensionnement permettant d’assurer la sécurité structurale d’un ouvrage à haute température. Le mémoire est composé de quatre parties principales.- Les propriétés mécaniques et physico-chimique des adhésifs polymère sont tout d’abord caractérisées en fonction de la température. - Des essais d’arrachement sont ensuite menés entre 20°C et 300°C sur des éprouvettes de béton (160 x 250 mm) dans lesquelles une armature est scellée. Des mesures de déformations permettent d’évaluer l’effet de la température sur la distribution de contraintes le long de l’ancrage.- Une étude théorique vient appuyer ce travail expérimental en adaptant le modèle du "Shear lag" à une situation de sollicitation thermique et mécanique. Ce modèle permet de décrire les profils de contraintes le long de l’ancrage lors d’un chauffage.- Finalement, deux types d’essais de validation sont effectués pour vérifier la validité du modèle. Un de ces essais est réalisé à l’échelle grandeur sur une connexion mur/console soumis à un incendie ISO 834-1<br>Rebar installation can be performed into cured concrete by bonding the rebar using polymer based adhesives. This technic allows a fast and easy structural gluing of rebars into already existing concrete structures. At ambient temperature, the load bearing capacity of these bonds is similar to the one of classic steel/concrete connections. However, studies show that the bond resistance drops rapidly with temperature. This research is part of the studies carried out by the CSTB on the evaluation of bonded rebars in a fire situation. The goal is to establish a design method in order to ensure structural safety in fire conditions. This project is divided into four main research activities.- The mechanical and physicochemical properties of the polymer adhesives are characterized with temperature. - Pull-out tests are performed on small concrete samples (160 x 250 mm) in which a rebar is bonded. Strain measurements are performed along the rebar on some tests in order to evaluate the effect of temperature on stress distribution - A theoretical study is carried out in support to experimental work by adapting the "Shear lag" model. The goal of this model is to describe stress profiles along the bond under thermal loading.- Finally, two types of validation tests are used to assess the accuracy of the model. One of these tests is performed on a full scale wall/cantilever connection thermally loaded with the ISO 834-1 fire curve

Le sujet de ce mémoire porte sur l'étude du contrôle non-destructif de structure de béton renforcé par collage de CFRP (carbon fiber reinforced polymer) par shearographie et thermographie active couplées. La méthode d'excitation utilisée conjointement lors de la mise en œuvre de ces deux méthodes est un rayonnement thermique conditionné temporellement par un signal carré. L'observation du champ des températures de surface et des déplacements hors plan de la surface permet la détection et la caractérisation de défauts. Dans un premier temps, des tests de faisabilité ont été conduits pour valider si l'utilisation d’une contrainte thermique de type créneau autorisait des mesures shearographiques (cela ayant été déjà validé dans le cas de la thermographie infrarouge active). Cette série de test s’étant avérée concluante, une étude numérique par modélisation aux éléments finis a été réalisée sous Comsol®. Cette étude numérique a permis de mieux appréhender les résultats obtenus expérimentalement mais aussi de conduire une étude de l’influence de différents paramètres. Des outils d'analyses ont été développés et ont permis de mettre en évidence, entre autre, qu'une évaluation quantitative des défauts était possible.

L'industrie du ciment est l'une des principales sources d'émission de dioxyde de carbone. L'industrie mondiale du ciment contribue à environ 7% des émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Afin d'aborder les effets environnementaux associés à la fabrication de ciment exploitant en permanence les ressources naturelles, il est nécessaire de développer des liants alternatifs pour fabriquer du béton durable. Ainsi, de nombreux sous-produits industriels ont été utilisés pour remplacer partiellement le ciment dans le béton afin de générer plus d'économie et de durabilité. La performance d'un additif de ciment est dans la cinétique d'hydratation et de la synergie entre les additions et de ciment Portland. Dans ce projet, deux sous-produits industriels sont étudiés comme des matériaux cimentaires alternatifs: le résidu de silice amorphe (RSA) et les cendres des boues de désencrage. Le RSA est un sous-produit de la production de magnésium provenant de l'Alliance Magnésium des villes d'Asbestos et Thedford Mines, et les cendres des boues de désencrage est un sous-produit de la combustion des boues de désencrage, l'écorce et les résidus de bois dans le système à lit fluidisé de l'usine de Brompton située près de Sherbrooke, Québec, Canada. Récemment, les cendres des boues de désencrage ont été utilisées comme des matériaux cimentaires alternatifs. L'utilisation de ces cendres comme matériau cimentaire dans la fabrication du béton conduit à réduire la qualité des bétons. Ces problèmes sont causés par des produits d'hydratation perturbateurs des cendres volantes de la biomasse quand ces cendres sont partiellement mélangées avec du ciment dans la fabrication du béton. Le processus de pré-mouillage de la cendre de boue de désencrage avant la fabrication du béton réduit les produits d'hydratation perturbateurs et par conséquent les propriétés mécaniques du béton sont améliorées. Les approches pour étudier la cendre de boue de désencrage dans ce projet sont : 1) caractérisation de cette cendre volante régulière et pré-humidifiée, 2) l'étude de la performance du mortier et du béton incorporant cette cendre volante régulière et pré-humidifiée. Le RSA est un nouveau sous-produit industriel. La haute teneur en silice amorphe en RSA est un excellent potentiel en tant que matériau cimentaire dans le béton. Dans ce projet, l'évaluation des RSA comme matériaux cimentaires alternatifs compose trois étapes. Tout d'abord, la caractérisation par la détermination des propriétés minéralogiques, physiques et chimiques des RSA, ensuite, l'optimisation du taux de remplacement du ciment par le RSA dans le mortier, et enfin l'évaluation du RSA en remplacement partiel du ciment dans différents types de béton dans le système binaire et ternaire. Cette étude a révélé que le béton de haute performance (BHP) incorporant le RSA a montré des propriétés mécaniques et la durabilité, similaire du contrôle. Le RSA a amélioré les propriétés des mécaniques et la durabilité du béton ordinaire (BO). Le béton autoplaçant (BAP) incorporant le RSA est stable, homogène et a montré de bonnes propriétés mécaniques et la durabilité. Le RSA avait une bonne synergie en combinaison de liant ternaire avec d'autres matériaux cimentaires supplémentaires. Cette étude a montré que le RSA peut être utilisé comme nouveaux matériaux cimentaires dans le béton.<br>Abstract : Cement manufacturing industry is one of the carbon dioxide emitting sources. The global cement industry contributes about 7% of greenhouse gas emission to the earth’s atmosphere. In order to address environmental effects associated with cement manufacturing and constantly depleting natural resources, there is necessity to develop alternative binders to make sustainable concrete. Thus, many industrial by-products have been used to partially substitute cement in order to generate more economic and durable concrete. The performance of a cement additive depends on kinetics hydration and synergy between additions and Portland cement. In this project, two industrial by-products are investigated as alternative supplementary cementitious materials (ASCMs), non-toxic amorphous silica residue (AmSR) and wastepaper sludge ash (WSA). AmSR is by-product of production of magnesium from Alliance Magnesium near of Asbestos and Thetford Mines Cities, and wastepaper sludge ash is by-product of combustion of de-inking sludge, bark and residues of woods in fluidized-bed system from Brompton mill located near Sherbrooke, Quebec, Canada. The AmSR is new industrial by-products. Recently, wastepaper sludge ash has been used as cementitious materials. Utilization of these ashes as cementitious material in concrete manufacturing leads to reduce the mechanical properties of concretes. These problems are caused by disruptive hydration products of biomass fly ash once these ashes partially blended with cement in concrete manufacturing. The pre-wetting process of WSA before concrete manufacturing reduced disruptive hydration products and consequently improved concrete mechanical properties. Approaches for investigation of WSA in this project consist on characterizing regular and pre-wetted WSA, the effect of regular and pre-wetted WSA on performance of mortar and concrete. The high content of amorphous silica in AmSR is excellent potential as cementitious material in concrete. In this project, evaluation of AmSR as cementitious materials consists of three steps. Characterizing and determining physical, chemical and mineralogical properties of AmSR. Then, effect of different rates of replacement of cement by AmSR in mortar. Finally, study of effect of AmSR as partial replacement of cement in different concrete types with binary and ternary binder combinations. This study revealed that high performance concrete (HPC) incorporating AmSR showed similar mechanical properties and durability, compared to control mixture. AmSR improved mechanical properties and durability of ordinary concrete. Self-consolidating (SCC) concrete incorporating AmSR was stable, homogenous and showed good mechanical properties and durability. AmSR had good synergy in ternary binder combination with other supplementary cementitious materials (SCMs). This study showed AmSR can be use as new cementitious materials in concrete.