Academic literature on the topic 'Béton – Microscopie'

L’examen pétrographique des matériaux rocheux utilisés en génie civil (pierres en œuvre, granulats pour béton) permet de mettre en évidence des éléments nuisibles ou des caractéristiques défavorables et, plus généralement, d’évaluer l’aptitude à une utilisation donnée, en complément d’essais pétrophysiques et mécaniques. L’accent est mis sur l’analyse pétrographique de lames minces au microscope optique polarisant, éventuellement complétée par l’examen au microscope électronique à balayage. Cette analyse peut être utilisée a priori, lors d’une recherche de matériaux, ou pour le diagnostic de désordres observés sur ouvrages. Plusieurs exemples sont donnés : dissolution ou gélifraction de calcaires, altération par lessivage des argiles dans un grès poreux, fissuration d’un marbre en œuvre sous l’effet des variations de température, aide au diagnostic de roches siliceuses vis-à-vis de l’alcali-réaction. Quelques normes ou recommandations relatives à l’examen pétrographique sont commentées. On insiste en conclusion sur les compétences, spécifiques aux questions de géologie de l’ingénieur, que doit posséder le pétrographe.

Tests results described in this paper show that it is quite easy to produce concrete paving blocks with excellent resistance to freezing–thawing cycles in water. Good resistance to frost-associated scaling in the presence of deicing salts is, however, much more difficult to obtain; and the problem is particularly difficult to analyse because two types of tests gave very different results. A freezing test in the presence of a saline solution (ASTM C672) showed positive influence of certain parameters (such as finer material), but freezing tests in a brine bath (ACNOR CAN3 A231.2 M85) did not show influence of any variable. In addition, the high number of compacting voids made it very difficult to interpret measurements of air-void characteristics made by examining ground sections under an optical microscope (ASTM C457). Key words: concrete paving blocks, scaling resistance, deicing salts, freezing–thawing cycles, air-void spacing factor. [Journal translation]

The Sartigan dam, a concrete ice-retention dam built in 1967 along the Chaudière River, near Saint-Georges de Beauce, Quebec, Canada, shows numerous megascopic and microscopic signs of alkali–aggregate reactivity of the alkali–silica type (expansion, polygonal map cracking, silico-alkaline gels, looseness of cement paste – aggregate bonds, characteristic rims on fracture surfaces through coarse reactive aggregate particles, etc.). Besides, the three conditions considered as essential to promote these reactions in concrete have been satisfied in this case: the use of a high-alkali cement, conditions of high humidity reinforced by frequent wetting–drying cycles, and aggregates considered as potentially alkali-reactive in concrete (rhyolitic tuffs with a devitrified matrix rich in microcrystalline quartz).

Les sollicitations mécaniques et environnementales subies par le béton peuvent entraîner l’apparition de fissures menaçant la durabilité des infrastructures. L’auto-cicatrisation, définie comme étant la capacité de refermeture des fissures sans intervention humaine, apparaît de plus en plus comme une solution prometteuse dans la durabilité des structures. Dans ce travail, l’intérêt s’est porté en premier lieu sur le processus physico-chimique de l’auto-cicatrisation autogène dans les mélanges composés de ciment et d’additions minérales de plus en plus utilisées dans l’objectif de diminuer l’empreinte carbone des bétons. Le potentiel de cicatrisation a été suivi sur différentes compostions en analysant leurs comportements mécaniques en flexion trois points. En parallèle, la nature chimique des produits formés au sein des fissures créées artificiellement a été suivi par différentes techniques d’analyses et d’imagerie microscopiques (MEB, DRX, ATG). L’interprétation fine des résultats a permis de dégager des conclusions claires sur la capacité de l’auto cicatrisation des matériaux et sur la minéralogie des produits de cicatrisation en fonction de la composition initiale. Dans un second temps, le comportement visco-élastique d’éprouvettes de mortier cicatrisées ou en cours de cicatrisation a été investigué. Il s’agit à notre connaissance d’un travail pionnier dans ce domaine dont l’objectif est de fournir des éléments de compréhension supplémentaires sur l’interaction entre la continuité d’hydratation du matériau cicatrisant et la présence d’un chargement mécanique. La démarche expérimentale a consisté à la fois dans le suivi du fluage en flexion de matériaux cicatrisés ainsi que leur comportement mécanique résiduel après déchargement. En combinant les deux résultats, nous avons conclu que l’aspect évolutif des propriétés mécaniques avec la continuité d’hydratation du ciment en cours de cicatrisation entraîne une relation entre les regains mécaniques et le taux de déformation de fluage. Puis, une modélisation à l’échelle microscopique a été établie pour identifier et évaluer les mécanismes physiques du couplage fluage-cicatrisation. Dans l’approche proposée, l’évolution des regains mécaniques par l’auto-cicatrisation des pâtes virtuelles a été simulée et a confirmé les hypothèses expérimentales de l’influence du regain mécanique sur le comportement différé des matériaux cicatrisés
The mechanical and environmental loads undergone by concrete can lead to cracking threatening the durability of infrastructure. Self-healing, defined as the ability of a structure to repair itself without human intervention, is increasingly emerging as a promising solution to increase the durability of structures. In this work, the focus was primarily on the physico-chemical process of autogenous self-healing for mixtures composed of cement and mineral additions increasingly used with the objective of reducing the carbon footprint of concrete. The healing potential has been evaluated on different compositions to analyze their mechanical behavior by three-point bending tests. In parallel, the chemical nature of the products formed within the artificially created cracks are monitored by various microscopic analysis and imaging techniques (SEM, XRD, TGA). The detailed interpretation of the results allowed clear conclusions to be drawn on the self-healing capacity of the materials and on the mineralogy of the healing products depending on the initial composition. Secondly, the visco-elastic behavior of healed or healing mortars have been investigated. To our knowledge, this is pioneering work in this field whose objective is to provide additional elements on the interaction between the continuity of hydration of the healing material and the presence of mechanical load. The experimental approach consisted both in monitoring the flexural creep of healed materials as well as their residual mechanical behavior after unloading. By combining the two results, we concluded that the evolutionary aspect of the mechanical properties with the continuity of hydration of cement during healing leads to a relationship between mechanical regains and the rate of creep deformation. Then, a microscopic scale modeling has been established to identify and evaluate the physical mechanisms of the creep-healing coupling. In the proposed approach, the evolution of mechanical regains by self-healing of virtual cement pastes has been simulated and confirmed the experimental hypotheses of the influence of mechanical regains on the creep displacement of healed materials

Le travail présenté dans ce mémoire est une contribution à l'étude des variations thermiques et hygrométriques des bétons de sable fluides et de leur influence sur les déformations de retrait de ces bétons. Nous avons d'abord cherché à faire le point sur les connaissances actuelles concernant le retrait des bétons de sable. Nous avons aussi recensé et analysé les trois principaux modèles existants, pour choisir si possible à la fois le plus efficace et celui pouvant être physiquement le mieux justifié. Des essais de conductimétrie, de calorimétrie, le suivi de la cinétique de séchage des matériaux, des observations d'échantillons au microscope électronique à balayage et l'analyse de leurs porométrie au moyen du porosimètre à mercure, ont été choisis pour caractériser la microstructure. L'étude expérimentale a concerné le retrait plastique, le retrait endogène, le retrait de dessication et les résistances respectives des bétons. Ont été suivies parallèlement, les déformations des bétons de sable pour différentes conditions de température (T=20°C et 30 °C) et d'hygrométrie (HR=50, 60, 70, et 90%) et leur perte de masse au cours du temps. Une approche de la modélisation du retrait est également proposée. La possibilité d'évaluer le retrait endogène en fonction des résistances et le retrait de dessiscation en fonction des compositions et des dosages, permet de réduire de manière conséquente le nombre d'essais préliminaires
The work presented in this thesis, compares the behavior of the fluid concrete to the ordinary one with the exactly the same strength of the free strain of concrete. The bibliographical study, presented in this work, had permitted to analyze the tree principal models used to describe the shrinkage The monitoring of the drying process of microscope and the analysis of their porometry, of the mono modal type, were thus shown. The drying shrinkage of sand concrete has a kinetic which does not greatly differ from of ordinary concrete, however the sand concrete amplitude is almost twice that ordinary concrete. The autogenously shrinkage of the two concrete are almost identical. We have study simu1tanemet the shrinkage at different conditions (T= 2 0° and 30°C) and humidity (HR=50, 60, 70, 9(0 %) and their lost of height. Another important result found is that the desiccation of the sand concrete occurs without major cracking. This is explaining by the velocity and essentially by the uniformity

La compréhension des propriétés mécaniques de la microstructure des bétons verts est l'un des principaux intérêts de recherche dans l'industrie du ciment et du béton. Ce rapport traite de l'étude de pâtes de ciment ordinaire et d'une pâte de ciment avec ajout de laitier en couplant un à un les réponses chimiques et mécaniques mesurées à l'échelle nanoscopique. Les techniques expérimentales utilisées sont la technique de la nanoindentation ainsi que l'analyse chimique quantitative par microscopie électronique à balayage couplée à un détecteur de rayons X à dispersion d'énergie (MEB-EDS). L'analyse mécanique comprend la mesure d'un coe_cient de relaxation basé sur un approfondissement de la théorie existante de la technique de la nanoindentation. Les résultats comportent une étude déterministe basée sur la chimie, une méthode permettant de déterminer la nature d'une surface indentée à partir des rapports des éléments atomiques mesurés à l'aide du MEB-EDS à cet endroit, et permettant de la lier directement la réponse mecanique mesurée à l'aide de la technique de la nanoindentation. Une étude statistique basée sur l'estimation du maximum de vraisemblance est aussi réalis ée pour déterminer les réponses mécaniques et chimiques des di_érentes phases présentes. On trouve que la majorité des microvolumes d'interaction des expérimentations mécaniques et chimiques est composée de plusieurs phases. Il a également été possible de déterminer les réponses mécaniques du monosulfoalumite et de l'hydrotalcite combiné à du C_S_H, des produits d'hydratation importants de la pâte de ciment avec ajout de laitier.
One of the main interests of the cement and concrete industries is to better understand the mechanical properties of green concrete systems. This report provides a nano-investigation approach with a one-to-one coupling of the mechanical and chemical responses of ordinary cement pastes and a cement paste with an addition of blast furnace slag. This is achieved by using the technique of nanoindentation and a quantitative investigation of the chemistry by using the scanning electron microscopy coupled with the energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS). The mechanical analysis includes the measurement of a relaxation coe_cient, an extension of the already known theory of the nanoindentation technique. The results are implemented with a deterministic analysis of the chemistry, a method allowing the determination of the nature of an indented area from the atomic ratios measured by using the SEM-EDS on this spot, and which can be directly linked to the mechanical responses measured by the nanoindentation tests. A statistical analysis based on the maximum likelihood estimation is also performed in order to identify the mechanical responses of the di_erent chemical phases present. It is found that the most of the microvolumes probed by the mechanical and chemical investigation are heterogeneous composites with intermixing. We could also determine the mechanical properties of monosulfoalumite and hydrotalcite combined with C_S_H, important hydration products of cements with slag additions.

Les liens qui unissent la structure et les propriétés physiques, chimiques des matériaux sont très importants. En particulier, le degré d’ordre, les défauts cristallins, l’hétérogénéité structurale ou chimique, s’avèrent être des paramètres très pertinents dans la réactivité des matériaux. Ce travail a porté sur l’étude de la réactivité de plusieurs formes de la silice, et permet de montrer l’influence de l’ordre et de la cristallinité sur les processus de vieillissement par la réaction alcali-silice. Dans cette objectif, la réactivité de trois matériaux différents : granulats (silex), quartz et verre de silice a été suivie par différentes techniques d’investigations.Le quartz réagit très lentement, le verre très vite et le granulat de manière intermédiaire. Une analyse plus fine montre que la fraction mal cristallisée, voire amorphe, du granulat réagit préférentiellement.Le caractère désordonné des matériaux suggère l’utilisation de techniques sensibles à l’ordre local : nous avons employé, la spectroscopie d’absorption X (XANES et EXAFS) complétée par la RMN du solide.Les cartographies chimiques obtenues par microscopie électronique (en balayage et en transmission) ou au synchrotron montrent que le potassium K+ diffuse le premier et que le calcium Ca++ pénètre difficilement la structure cristalline de la silice. A l’échelle locale la RMN du silicium montre la dépolymérisation du réseau permet la diffusion des cations Ca++.Le micro-XANES révèle la présence de plusieurs environnements autour des atomes de silicium. L’un consiste en un silicium avec quatre oxygènes premiers voisins et l’autre avec moins de quatre atomes d’oxygènes. D’autre part, l’EXAFS montre l’absence du Ca et/ou K au niveau de la deuxième couche de voisins de l’atome de silicium absorbeur dans un environnement ordonné
The relationships between the structure and the physical and chemical properties are very important in materials. In particular, the degree of order, the crystal defects and the structural heterogeneities or chemical parameters appear to play a key role in the reactivity of materials. This work is devoted to the study of the reactivity of silica-based materials, and shows of the influence of ordering and crystallinity on the sensitivity to the alkali silica reaction. In this perspective, the reactivity of three different materials: silica glass, aggregates (Flint) and quartz was followed by various techniques. Quartz reacts very slowly whereas the silica glass reacts very quickly, the aggregate exhibiting an intermediate behavior. A closer analysis shows that the amorphous or poorly crystalline fraction of the aggregate reacts preferentially. The role played by these poorly crystalline fractions suggests the use of techniques sensitive to short and medium range order such as: X-ray absorption spectroscopy (XANES and EXAFS) and solid state NMR. Chemical maps obtained by electron microscopy (scanning or in transmission) or at the synchrotron, show that the potassium K+ is the first to diffuse and that penetration of calcium Ca++ is more sluggish in crystalline silica. Locally, silicon NMR analysis shows that depolymerization of the crystalline lattice allows further penetration of calcium. The micro-XANES reveals the presence of several environments around silicon atoms. One exhibits four oxygen first neighbours and the other has less than four oxygen atoms around the silicon. On the other hand, the EXAFS shows the absence of Ca or K in the second layer of neighbouring silicon atom absorber. These results help to advance the understanding of reaction mechanisms occurring in the aggregate altered by the reaction

Ce travail est une contribution à la compréhension des processus d'altération de matériaux cimentaires par des eaux de pluie et des eaux sulfatées. Il est le fruit d'une collaboration entre géochimistes et cimentiers, les bétons pouvant être considérés comme des roches. Pour les eaux de pluie, les conditions envisagées en laboratoire ont été l'altération par de l'eau sous atmosphère inerte, sous atmosphère carbonatée et de l'eau acidifiée à pH égal à 4. Les échantillons testés ont été des pâtes, des mortiers et un béton à ultra hautes performances. Concernant les eaux sulfatées, des échantillons de mortier à base de ciment Portland ordinaire et de ciment Portland résistant aux sulfates ont été immergés dans une solution de Na₂SO₄ dissous. Les zonations chimiques et minéralogiques survenues dans les échantillons altérés ont été étudiées par microscopie électronique à balayage, diffraction aux rayons X et microsonde électronique. Pour comprendre l'origine des modifications survenues dans les échantillons près expérience, nous avons adopté une approche thermodynamique à l'équilibre. Le système chimique exploré a été le système CaO-SiO₂-Al₂O₃-SO₃-CO₂-H₂O à 25°C sous une atmosphère. D'après nos résultats expérimentaux, les constituants CaO, SO₃ et CO₂ se sont comportés comme en système ouvert, et SiO₂ et Al₂O₃ comme en système fermé. Des diagrammes de phases en potentiels chimiques ont été construits avec le logiciel "Zen+K" basé sur la minimisation de l'enthalpie libre de Gibbs. Pour chaque condition d'altération expérimentée, nous proposons un cheminement dans les diagrammes permettant de retrouver les zonations. Ces cheminements sont compatibles avec des modèles existants. De plus, ils montrent l'influence de l'activité de l'eau sur la présence du monosulfoaluminate de calcium. Enfin, ce travail a validé une démarche analytique et thermodynamique applicables à des conditions d'altération plus complexes.

L'utilisation de ressources lignocellulosiques renouvelables connaît à l'heure actuelle un indéniable regain d'intérêt pour l'élaboration de matériaux de construction. Partant de ce constat, un premier axe de travail a vu l'élaboration de bétons de végétaux constitués de granulats de végétaux lignocellulosiques et d'un liant pouzzolanique. Les broyats de tige de chanvre et de tournesol ont ainsi été sélectionnés pour leurs similarités et leur disponibilité dans la région Auvergne. En parallèle, un liant pouzzolanique constitué de 80% en masse de sable de ponce volcanique provenant d'une carrière locale, de 20% de chaux aérienne et d'un activateur a été formulé. Les résultats obtenus montrent la similitude des caractéristiques des granulats de chanvre et de tournesol ainsi que des performances mécaniques et thermiques des bétons légers (<500kg.m-3) constitués de ces végétaux. Les matériaux formulés satisfont aux critères fixés dans les règles professionnelles de la construction en chanvre. Dans un deuxième axe de travail, l'analyse bibliographique réalisée a permis d'identifier la qualité d'interface entre les particules végétales et le liant minéral comme un des principaux verrous scientifiques concernant les bétons de végétaux. Les problèmes de prise à cœur de ces matériaux mériteraient en effet d'être reliés avec ceux observés à l'interface liant/bois. Deux voies d'amélioration sont ainsi explorées dans une approche multi-échelles mêlant analyses physico-chimiques et essais mécaniques: le traitement préalable des particules végétales et l'adjuvantation spécifique du liant. La première stratégie a consisté à réaliser sur les granulats végétaux deux types de modifications: un recouvrement à l'huile de lin et un traitement en solution aqueuse de Ca(OH)2. Afin d'analyser à court terme l'interaction entre les particules ainsi modifiées et le liant frais, un dispositif de mesure spécifique dit de la plaque immergée est utilisé. Les résultats montrent une amélioration de l'interphase liant/végétal après le traitement des granulats en solution de Ca(OH)2. De façon surprenante, les performances mécaniques des bétons de végétaux chutent lorsque les granulats sont préalablement traités. Cette approche, en plus d'être contraignante d'un point de vue industriel, ne résout donc pas de façon satisfaisante les problèmes d'interfaces liant/bois. La seconde stratégie mise en place a nécessité l'intégration dans le liant d'un adjuvant rétenteur d'eau de type éther de cellulose dans des proportions variant de 0,5 à 1,5% par rapport à la masse des poudres. Les observations d'échantillons réalisées au MEB et couplées à une analyse EDX soulignent l'aptitude de l'éther de cellulose utilisé à améliorer les interfaces liant/bois. Une explication de l'action de ces molécules polymères sur les interfaces, basée sur la bibliographie et l'analyse du liant, est proposée. Cette approche a permis l'élaboration de bétons de végétaux immédiatement démoulables, à la compactabilité et la cohésion accrue et dont les propriétés mécaniques sont améliorées par rapport aux solutions en usage. Notons que cette amélioration n'est pas effectuée au détriment des propriétés thermiques. L'utilisation dans les bétons de végétaux d'un rétenteur d'eau ouvre dès lors des perspectives de développement : blocs préfabriqués, enduits légers, murs de béton projeté.

L'utilisation des Bétons autoplaçants (BAP) s'est considérablement développée au cours des dernières années et une attention grandissante est portée à l'étude de leurs propriétés mécaniques à l'état durci. Les spécificités de formulation de ces bétons (volume de pâte important, dosage élevé en additions minérales, rapport G/S (Gravillons/Sable) proche de 1,. . . ) liées à leurs exigences de mise en oeuvre pourraient modifier leur comportement mécanique à l'état durci, comparativement aux bétons traditionnels vibres. Le comportement des BAP à haute température doit en particulier être évalué. Les matériaux testés sont 3 bétons de résistance courante dont 2 BAP et un BV. La particularité des BAP est le volume de pâte important. Des essais mécaniques (résistance à la compression, à la traction par flexion 4 points et mesure du module d'élasticité) ont été réalisés. Parallèlement à cela, la détermination de la porosité à l'eau, de la densité apparente, de la perte de masse ainsi que de la perméabilité aux gaz ont été étudiées. De plus, des observations microscopiques couplées à des analyses d'image et des analyses thermiques aident à préciser les causes physico-chimiques des phénomènes macroscopiques observes. Les résultats expérimentaux montrent des comportements significatifs entre les BAP et BV. Les essais de résistance à la compression ont permis de distinguer un gain de résistance entre 150 et 300°C. Ce gain est expliqué par une réhydratation de la matrice cimentaire due à la migration de l'eau à travers les pores pour les BAP, mais aussi à de meilleures propriétés liantes des hydrates formés. La réhydratation concerne les éléments anhydres de la pâte de ciment. Parallèlement à cette étude, un travail en collaboration avec l'Université d'Alabama concernant le comportement à haute température des bétons autoplaçants de granulats légers a été réalisé. Cette étude a permis de caractériser les propriétés mécaniques et les propriétés physico-chimiques de BAP de granulats légers (fabriques a Université d'Alabama (USA). Pour cela, des éprouvettes prismatiques et cylindriques ont subi deux traitements thermiques différents : un chauffage de type incendie ISO-834 et un chauffage lent à 1°C/min. A travers cette étude, les BAP GN ont présenté une meilleure stabilité thermique a un incendie ISO-834. En ce qui concerne les propriétés physico-chimiques, nous avons constaté une similitude des comportements entre BAP GL et BAP GN du point de vue de la porosité, densité, analyses thermiques. Néanmoins, une diminution de la porosité est observe à 400°C. Elle peut être attribuée à un retrait des éprouvettes causant une diminution de volume. D'un point de vue mécanique, les BAP GL présentent une meilleure résistance résiduelle à la compression et à la flexion que le BAP GN. Donc, l'utilisation de GL améliore le comportement mécanique résiduel
The use of Self-consolidating concrete (SCC) has considerably developed during the last years and a growing attention has been brought to the study of its mechanical properties at hardened state. The mixture proportions of SCC (large paste volume, high content of mineral admixtures, coarse to fine aggregates ratio close to 1,. . . ) in relation with its placing conditions could modify its mechanical behaviour, comparatively to traditional vibrated concrete. The behaviour of SCC subjected to high temperature has in particular to be evaluated. The materials tested are 3 concretes which 2 SCC and a TC (Traditional concrete). The characteristic of SCC is the important volume. Mechanical tests (Compressive strength, flexural strength and modulus of elasticity) were realized. Alongside that, the water porosity, apparent density, loss of mass as well as gas permeability allowed having additional parameters to characterize the behaviour. But, microscopic observations coupled with images analyses and thermal analyses help to have a vision more physical and chemical of the behaviour. The experimental results show significant behaviours between the SCC and TC. The compressive strength allowed distinguishing an increase in compressive strength between 150 and 300°C. This increase is explained by a rehydration of the cement paste due to water migration through the pores for the SCC, and also by the creation of stronger hydrates. The rehydration concerned the anhydrous elements of the cement paste. Alongside this study, a work in collaboration with the University of Alabama concerning the behaviour at high temperature of lightweight self-compacting concrete (LW-SCC). This study allowed characterizing the mechanical properties and the physico-chemical properties of lightweight self-compacting concrete (made in University of Alabama (USA). For that, prismatic and cylindrical specimens underwent two different thermal treatments : a fire ISO-834 and a slow heating to 1°C/min. Through this study, the LW-SCC presented a better thermal stability to a fire ISO-834. About physico-chemical properties, we noted a behaviour similarity between LW-SCC and SCC in water porosity, density, thermal analyses. Nevertheless, a decrease in porosity is observed at 400°C. It can be attributed to a shrinkage due to a decrease in volume. About mechanical properties, LW-SCC present a better residual compressive and residual flexural strength than SCC. Therefore, lightweight aggregates improves the residual mechanical behaviour

Le béton armé (BA) a été largement étudié, surtout à travers son comportement mécanique et ses capacités physico-chimique. Par contre la notion de réparation des ouvrages de génie civil par des solutions composites est plus rarement traitée. Cette recherche porte essentiellement sur : l'analyse de l'influence du degré de fissuration sur la résistance ultime des éprouvettes réparées et l'application des concepts de fiabilité afin d'estimer la probabilité de défaillance. Dans ce but, des poutres en BA ont été pré fissurées par des essais en flexion 3 points jusqu'à 2 niveaux différents d'endommagement puis réparées. L'insertion d'une tige en composite (soit fibre de carbone, soit fibre de verre) et le collage d'une plaque en carbone sur la face tendue de la poutre courte, ont été utilisés comme méthodes de réparation. Lors des essais en flexion de poutres réparées, leur comportement a été évalué à l'aide d'un microscope à longue distance et par la technique d'émission acoustique. A partir des résultats obtenus, nous avons constaté que les deux méthodes de réparation sont très efficaces. En effet, les éprouvettes réparées ont considérablement augmenté leurs résistances ultimes. Une approche probabiliste utilisant les méthodes Monte Carlo et FORM pour déterminer la probabilité de défaillance de l'éprouvette testée en flexion trois points a été utilisée. Ces résultats nous ont permis d'élaborer des abaques qui mettent en relation la force résistante de l'éprouvette, le coefficient de variation et la probabilité de défaillance.

Ce travail allie une approche théorique, basée sur la mécanique des milieux poreux réactifs, à une approche expérimentale importante, afin de mieux comprendre le fonctionnement d'un béton atteint d'alcali-réaction (plus précisément, de réaction alcali-silice). L'intérêt de la modélisation se manifeste dès la conception du programme d'essais, en orientant le choix des principaux paramètres - apports d'eau, température et contraintes - et en induisant une méthodologie d'étude qui établit un parallèle entre les effets macroscopiques et les causes microscopiques de l'alcali-réaction. Le volet expérimental a porté sur les déformations, fissurations, variations de poids et caractéristiques mécaniques de plus de six cents éprouvettes, en gonflement libre ou sous contrainte uniaxiale. Parallèlement, l'évolution de la microstructure du matériau a été étudiée par différentes techniques: microscope électronique à balayage, visualisation des produits de réaction par fluorescence des ions uranyle, calculs minéralogiques. Les principaux résultats expérimentaux ont été établis sur des bétons ordinaires à base de granulats calcaires (réactifs ou non) et de ciment Portland artificiel. Ils concernent principalement : - l'absence d'influence de l'état de contrainte du matériau sur l'évolution des processus physico-chimiques constituant l'alcali-réaction, ce qui permet d'envisager un calcul d'ouvrage par une approche de type 'déformations chimiques imposées', - le caractère secondaire, sur le plan du gonflement macroscopique, des phénomènes de nature osmotique, et la prépondérance de l'effet de la localisation des produits de réaction, - le rôle primordial, vis-à-vis du gonflement, de la quantité d'eau disponible au moment de la formation des produits de réaction, - la possibilité d'obtention de déformations atteignant 0,1% à partir de la seule eau de gâchage non utilisée par l'hydratation du ciment, - l'indépendance des phénomènes de transport d'eau par rapport à la présence d'alcaliréaction, - l'existence d'un seuil de dessiccation en dessous duquel l'alcali-réaction est bloquée jusqu'à l'arrivée de nouveaux apports d'eau, - la quantification de l'hétérogénéité intrinsèque, justifiant l'introduction d'un aléa sur le gonflement asymptotique, - le suivi de l'évolution des caractéristiques mécaniques, montrant le maintien des résistances en compression et en traction par fendage et une chute de l'ordre de 30% du module d'Young, liée à la fissuration des éprouvettes, - l'explication de l'origine de l'anisotropie du gonflement libre, due au sens du coulage et à l'anisotropie du béton, indépendamment de l'alcali-réaction, - la compréhension des causes de la forme sigmoïdale des courbes de gonflement, résultant de l'augmentation de l'espace poreux au fur et à mesure du développement de l'alcali-réaction et donc de la plus grande facilité de diffusion, - la mise en évidence de l'importance de la phase d'accélération des phénomènes (notion de temps de latence), dont la durée dépend des apports d'eau extérieurs, mais surtout de la température (dont l'effet est essentiellement cinétique). Ces résultats ont permis d'identifier les ordres de grandeur des paramètres fondamentaux d'une loi de comportement décrivant l'évolution d'un béton du même type que celui de plusieurs ouvrages atteints d'alcali-réaction, dans le Nord de la France.