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Le béton de terre est composé essentiellement de particules fines comme l'argile qui le rend très sensible au retrait plastique. De plus, la faible résistance de ce béton au jeune âge augmente le risque de fissuration. Dans ce travail, l'effet des fibres de lin sur la fissuration des bétons de terre au jeune âge a été étudié selon la norme ASTM C1579-13. Le pourcentage et la longueur des fibres ont été variées de 0,6 à 1,2 et de 12, 24 à 50 mm respectivement. Le béton testé, est constitué d'un sol artificiel composé de sable du béton recyclé et d'argile avec 8% de ciment et 3% de chaux. Les champs de déplacement dans la zone de fissuration ont été mesurés à l’aide de la technique de traitement d'images. Le temps de fissuration et l’évolution de l’ouverture de la fissure ont été ainsi évalués. Les résultats montrent l'efficacité des fibres de lin dans la réduction de la largeur de fissuration dû au retrait plastique., Academic Journal of Civil Engineering, Vol 36 No 1 (2018): Special Issue - RUGC 2018 St Etienne

L’objectif de ce travail est de valoriser des sédiments non traités dans la formulation d’un béton allégé. Pour cela, un béton mousse innovant a été développé en remplaçant le sable fin par des sédiments. Plusieurs essais expérimentaux ont été réalisés pour, dans un premier temps, caractériser les sédiments et dans un second temps déterminer les propriétés du béton de mousse à l’état frais et à l’état durci. Le pourcentage en masse de ciment et le pourcentage volumique de mousse ont été variés de 12% à 18% et de 0, 30 à 50% respectivement. Des essais de compression ont été effectués sur des éprouvettes à 7 et 28 jours. La technique non destructive des ultrasons a été aussi utilisée pour suivre le durcissement du béton allégé. Les résultats ont montré que les propriétés mécaniques comme la résistance à la compression, le module de Young et la vitesse des ondes ultrasonores augmentent avec l’ajout du ciment et diminuent avec le % de mousse avec des valeurs acceptables pour des travaux de remplissage., Academic Journal of Civil Engineering, Vol 36 No 1 (2018): Special Issue - RUGC 2018 St Etienne

International audience; Les bétons présentent une rupture quasifragile du fait de la présence d'une zone d'élaboration de la fissure (FPZ), principalement microfissurée, se développant en avant du front de fissure. La puissance de calcul actuelle a permis le développement de modèles mésoscopiques ayant pour objectif de représenter la participation de la géométrie dans le comportement du matériau hétérogène. Ces modèles s'appuyant sur des approches de type élément fini ou lattices, ont montré leur intérêt dans la description détaillée de la rupture ainsi que pour celle des phénomènes couplés. Cependant pour des raisons souvent liés à la difficulté de mailler différentes tailles d'hétérogénéités, la plupart des modèles se contente de représenter les plus grosses hétérogénéités. Cette étude montre l'influence de l'exhaustivité de la représentation du squelette granulaire du béton sur la réponse du modèle mésoscopique. Suite à différentes simulations où nous mêlons progressivement les plus petits granulats à la pâte de ciment dans un mortier dont les caractéristiques sont homogénéisées numériquement, nous soulignerons l'importance de l'exhaustivité des classes d'inclusions lors d'une modélisation.

International audience; Le suivi d'endommagement du béton par émission acoustique (EA) est parmi les seules techniques qui permettent de détecter et de localiser les micros-endommagements qui surviennent lorsque les capacités de résistance locales du matériau sont dépassées. Cette localisation s'effectue à partir de l'analyse des temps de vol des ondes élastiques reçues par un ensemble de capteurs disposés sur la surface du matériau. L'utilisation de différentes hypothèses pour effectuer cette localisation conduit à une importante incertitude sur la position des micros-endommagements. Nous proposons ici de corriger deux de ces problèmes. Enfin, un traitement statistique des cartes de micros-fissurations basé sur la densité spatiale d'endommagement est proposé dans le but de reconstruire le profil de fissuration du béton.

International audience; Le comportement à long terme des structures en béton est conditionné par la viscoélasticité de la pâte de ciment et l'évolution des fissures. La prédiction des déformations différées est donc primordiale pour l'étude de l'aptitude à la fonctionnalité pérenne des structures. Une investigation expérimentale est proposée ici pour étudier l'effet des granulats sur l'évolution des propriétés de rupture du béton sous fluage. Pour cela, des essais de fluage propre ont été menés sur des poutres en béton et en mortier avec de fort niveau de chargement. L'influence du fluage sur la résistance résiduelle et l'énergie de fissuration a été étudiée en soumettant à la rupture les poutres chargées préalablement en fluage de flexion. En parallèle, la technique d'émission acoustique (EA) a été exploitée afin de suivre l'évolution de l'endommagement. Afin d'avoir plus d'informations sur l'effet de l'hétérogénéité du béton, des essais de fluage de dessiccation ont été aussi réalisés avec un suivi continue par la technique d'EA. Les résultats montrent que les granulats jouent alors un rôle important dans le développement des microfissurations et augmentent ainsi le risque de rupture sous fluage.

In order to design reliable concrete structures, prediction of long term behaviour of concrete is important. In fact, creep deformation can cause mechanical deterioration and cracking, stress redistribution, loss in presteressed members and rarely ruin the structure. The aim of this research is to have a better understing of the interaction between creep and crack growth in concrete. An experimental investigation on the fracture properties of concrete beams submitted to creep bending tests with high levels of sustained load is reported. The influence of creep on residual capacity and fracture energy of concrete is studied. In parallel, the acoustic emission technique (AE) was used to monitor crack development. The results give wealth information on damage evolution and show a decrease in the width of the fracture process zone (FPZ) characterizing a more brittle behaviour for beams subjected to creep. The AE shows that this may be due to the development of microcracking detected under creep Based on those experimental results, a mesoscopic numerical study was proposed by coupling a damage model based on the microplan theory and a viscoelastic creep model defined by several Kelvin-voigt chains. The numerical results on concrete specimens in tension and in bending confirm the development of microcracks during creep at the mortar-aggregate interface.; La prédiction des déformations différées est d'une très grande importance pour l'étude de la durabilité des structures en béton. En effet, elles peuvent être à l'origine de la fissuration, de pertes de précontrainte, d'une redistribution des contraintes et même, plus rarement, de la ruine de l'ouvrage. L'objectif de cette étude est de mieux comprendre l'interaction entre les déformations de fluage et l'évolution de la fissuration dans le béton. Une investigation expérimentale sur l'évolution des propriétés de rupture de poutres en béton soumises à des hauts niveaux de fluage en flexion a été menée. L'influence du fluage sur la résistance résiduelle et l'énergie de fissuration du béton a été étudiée. En parallèle, la technique d'émission acoustique (EA) a été exploitée afin de suivre l'évolution de l'endommagement. Les résultats montrent une diminution de la zone de microfissuration caractérisant un comportement à la rupture plus fragile pour les poutres ayant subi le fluage. L'EA indique que ceci peut être dû au développement des micro-fissures observées pendant le fluage. L'ensemble de ces résultats conduit à proposer une approche de modélisation à l'échelle mésoscopique couplant un modèle d'endommagement basé sur la théorie des microplans et un modèle de fluage viscoélastique de type Kelvin-Voigt afin de mieux comprendre le processus de fissuration sous fluage. Les calculs du fluage d'échantillons de béton en traction directe et de poutres en flexion trois points ont confirmé la formation de micro-fissures pendant le fluage aux interfaces entre le mortier et les granulats.

International audience; The use of CODA wave interferometry (CWI) is an emerging topic in civil engineering for the non destructive characterisation of concrete. The idea is to take benefit from the heterogeneity of concrete with regard to ultrasonic wave propagation. Indeed when wavelength are of the same size as that of the aggregates, ultrasonic waves are multiply diffracted and carry information about very small perturbations of the propagating medium that is it possible to measure with inter-correlation with a reference signal. This technique is used here to follow modifications of concrete micro-structure during the beginning of creep tests. A three points bending specimen is instrumented with ultrasonic transducers located in its central area and velocity modifications and decorrelation of the signals are monitored as a function of the load applied and time. We show that CWI is potentially complementary to measurement of the global displacement of the beam by carrying more localised very sensitive information.; L'utilisation de l'interférométrie de la CODA (CWI) est un sujet émergent dans le génie civil pour la caractérisation non destructive du béton. Il s'agit de tirer profit de l'hétérogénéité de ce matériau lors de la propagation des ondes ultrasonores. Ainsi, lorsque les longueurs d'onde des signaux sont du même ordre de grandeur que la taille des granulats, les ondes multiplement diffusées portent une information sur de petits changement du milieu qu'il est possible de quantifier par inter-corrélation avec un signal de référence. Cette technique est utilisée ici pour suivre les modifications de la microstructure du béton au début d'un essai de fluage. Une poutre en flexion trois points est instrumentée avec des traducteurs ultrasonores dans la zone centrale et les modifications de vitesse et la décorrélation des signaux au cours du temps en fonction de différents chargements sont étudiées. Nous montrons que la CWI est potentiellement complémentaire à la mesure du déplacement global de la poutre en apportant une information plus localisée très sensible.

The use of shrinkage reducing admixture (SRA) has been suggested to improve concrete performance in terms of lower risk of cracking related to drying shrinkage. In this paper, the influence of SRA on plastic shrinkage, long term shrinkage, mechanical characteristics as well as concrete pore structure were investigated. Samples of concrete were prepared with two water-binder ratios (w/b) to design ordinary and high strength concrete. The effect of the shrinkage-reducing admixture was studied by adding 1 % to the total mass of binder, while keeping the other parameters constant. The results indicate that SRA reduced plastic shrinkage, and reduce the 7 day drying shrinkage for w/c=0.65 and w/c=0.43 concrete mixtures by up to 56% to 31% respectively and the 70 day drying shrinkage by up to 33% to 25% when the specimens were cured at relative humidity of 50%. In fact, the SRA modified the pore structure increasing the total porosity and eliminating the percentage of larger pores with diameters ranging from 0.13 to 1µm. When concerned with drying of concrete, the larger pores are the first ones to lose their internal water and consequently change the RH levels which can explain the reduction in drying shrinkage that occurs when SRA are used in concrete., Les ouvrages du génie civil sont victimes de l'apparition de microfissures dans le béton au jeune âge due aux phénomènes de retraits de la pâte de ciment. L'objectif de ce travail est d'étudier l'effet d'un agent compensateur de retrait, sous forme d'adjuvant, sur les déformations libres du béton. Ainsi trois axes ont été suivis : le retrait plastique, le retrait du béton durci, ainsi que l'analyse des propriétés mécaniques. Les essais sont réalisés sur deux formulations ayant deux rapports eau sur ciment (E/C) différents : 0,65 et 0,43. L'effet de l'adjuvant a été étudié en l'ajoutant au béton à hauteur de 1% en masse du liant tout en conservant les autres paramètres de composition constants. L'amplitude du retrait de dessiccation est diminuée de 57% après 7 jours de durcissement pour le béton ayant un E/C=0,65 et 31% pour le béton avec E/C=0,43 à la même échéance. A l'âge de trois mois, cette différence diminue à 33% et 25% pour les deux bétons respectivement. En effet, une légère augmentation de la porosité totale du béton a été mesurée, ainsi qu'une diminution du pourcentage de pores les plus larges de diamètre compris entre 0,13 et 1µm. Ces pores étant les premiers à perdre l'eau interne, cette modification du réseau poreux peut expliquer la diminution du retrait du béton durci.

International audience; Le bois est un matériau naturel de plus en plus utilisé dans la construction. Afin d'améliorer les outils de conception des structures en bois, la connaissance des mécanismes de fissuration est un élément primordial à appréhender. L'objectif de ce travail s'oriente vers l'étude des propriétés mécaniques et des mécanismes d'endommagement du bois massif épicéa et du bois lamellé collé avec des lamelles de pin. Une investigation expérimentale préliminaire est proposée en réalisant un essai de fissuration en traction (Mode I) provoquée par enfoncement d'un coin (Wedge Splitting Test). Le suivi de l'endommagement durant ces essais est effectué à l'aide de la technique d'émission acoustique (EA). La localisation cumulée des évènements acoustiques et les paramètres des signaux (énergie, amplitude, etc.) durant les différentes phases de l'essai de traction ont été étudiés. Les résultats montrent une bonne corrélation entre les courbes force-CMOD et l'activité acoustique. La largeur de la zone de microfissuration a été aussi estimée à partir des cartes de localisation.

The ecological design of structures and the sustainable development is nowadays of high importance in the construction industry. Thus, alternative building materials such as soil concrete containing a proportion of various ecological components are of high importance nowadays. The aim of producing ecological concrete is to reduce the consumption of cement and thus the CO2 production, to provide alternatives to the impoverishment of resources and to reduce the energy consumption in the production process.In recent years, many changes have been observed in the construction methods with the aim to replace traditional concrete by alternative construction materials such as concrete containing a high proportion of various ecological component called "green" while maintaining acceptable properties for the desired application. For instance, constructions made of cost effective raw soils are of real interest since the thermal and acoustic properties are more important than that of ordinary concrete. However, more researchs are needed in order to have a better understanding of their mechanical properties and their durability.This study aims to optimize the composition of a new ecological concrete constituted of upgraded excavated soil. Several soil concrete mixtures, composed of different proportions of clayey soil, sandy soil and small quantities of cement, lime and hemp fibers have been tested. The mineralogy and chemical composition of clayey soil was studied by X-ray diffraction (XRD) analysis, and by Environmental Scanning Electron Microscopy (ESEM) coupled with the X-Ray Energy Dispersive Spectrometry (EDS). The casting of the concrete mixtures has been realized by vibration, as ordinary concrete, to obtain the required workability on construction sites.Compressive tests have been carried out on samples at different curing time and conditions. The ultrasonic non-destructive technique has been used for monitoring the hardening of soil concrete in function of the curing conditions. As soil concrete presents important volumetric change that can cause the infiltration of water and impact their durability, an experimental investigation on autogenous and drying shrinkage is reported. Water porosity and water absorption tests have been also carried out to evaluate the transfer property of the porous material. The carbonation of this concrete was also evaluated. The durability of the soil concrete was examined by following the deferred deformations and more particularly the endogenous shrinkage and desiccation as well as the flexural creep., La conception écologique des structures et le développement durable jouent un rôle important dans l'industrie de la construction. Les matériaux écologiques de construction tels que le béton de terre, contenant une proportion de divers composants écologiques, sont de grande importace aujourd'hui. L'objectif de la production de ce béton est de réduire la consommation de ciment et donc la production de CO2, de fournir des solutions pour éviter l’épuisement des ressources naturelles comme les granulats et de réduire la consommation d'énergie dans le processus de production.Ces dernières années, de nombreux efforts ont été réalisés dans le domaine de la construction pour remplacer le béton traditionnel par des matériaux alternatifs tels que le béton contenant une forte proportion de divers composants écologiques appelés « vert » en maintenant des propriétés acceptables pour l'application souhaitée. Par exemple, les constructions réalisées à partir de la terre crue sont intéressantes considérant leurs meilleures propriétés thermiques et acoustiques par rapport à un béton ordinaire. Cependant, des recherches additionnelles sont nécessaires pour mieux comprendre leurs propriétés mécaniques et leur durabilité.Cette étude vise à optimiser la composition d’un nouveau béton écologique constitué de sols locaux. Plusieurs mélanges composés de différentes proportions de sols argileux, de sols sableux et de faible quantité de ciment, de chaux et de fibres de chanvre ont été testés. La minéralogie et la composition chimique du sol argileux ont été étudiées par analyse des résultats obtenus par diffraction des rayons X (XRD) et par Microscopie à balayage électronique (ESEM) associée à la spectrométrie dispersive énergétique des rayons X (EDS). Le compactage des mélanges de béton de terre a été réalisé par vibration, comme dans le cas d’un béton ordinaire, pour obtenir l'ouvrabilité requise sur les chantiers de construction. Des essais de compression ont été effectués sur des éprouvettes d’âges différents et conservées dans différentes conditions de cure. La technique non destructive des ultrasons a été utilisée pour suivre le durcissement du béton de terre en fonction des conditions de cure. Les propriétés de transfert de ce béton ont été aussi étudiées en réalisant des essais de perméabilité, de porosité à l’eau, de porosimétrie à mercure et des essais d'absorption d'eau. La carbonatation de ce béton a été également évaluée. La durabilité du béton de terre a été examinée en suivant les déformations différées et plus particulièrement le retrait endogène et de dessiccation ainsi que le fluage en flexion.

Concrete exhibits a quasibrittle fracture due to the existence of a large fracture process zone (FPZ), mainly microcracked, which develops ahead of the crack front. The aim of the current work consists in highlighting the FPZ development and its extent. For that purpose,an experimental campaign using Wedge Splitting Test was carried out and followed by finite element simulation using Fichant – La Borderie isotropic damage model acting at the mesoscale of concrete. Experimental analysis exhibits that by the use from Resistance curves estimated in the framework of equivalent Linear Elastic Fracture Mechanics, the used geometry combined to the studied concrete properties are subjected to a confinement of FPZ. Numerical simulations achieved by the damage model are in agreement with experimental results and also seem to show FPZ confinement. There after, numerical simulations are used again on the same specimen geometry but by decreasing fracture properties of cementitious matrix, in order to minimize the FPZ size. Numerical results exhibit that the FPZ was now freely developed and followed by a self-similar propagation of the main crack as shown by the existence of a “plateau” value on the corresponding Resistance curve. A numerical analysis is performed and leads to the propositionof a FPZ development criteria based on a maximal value of the local damage energy release rate., Le béton présente une rupture quasi-fragile du fait de la présence d’une zone d’élaboration de la rupture principalement microfissurée et de taille conséquence, se développant en avant du front de fissure. L’objectif de ces travaux consiste à mettre en évidence le processus d’évolution de la zone d’élaboration et l’étendue de cette dernière, et ce, sur la base d’une campagne d’essai Wedge Splitting suivie de simulations numériques aux éléments-finis utilisant le modèle d’endommagement isotrope de Fichant – La Borderie à l’échelle mésoscopique. Expérimentalement, les courbes de résistance obtenues dans le cadre de la Mécanique Linéaire Élastique de la Rupture équivalente attestent d’un phénomène de confinement précoce de la zone d’élaboration manifestement lié à la géométrie testée et aux propriétés du béton étudié.Les simulations numériques obtenues sur la base du modèle d’endommagement sont en accord avec les résultats expérimentaux et conduisent également à soupçonner ce phénomène de confinement. Par la suite, la simulation numérique est à nouveau utilisée sur cette même géométrie de spécimen mais en réduisant les propriétés de rupture de la matrice cimentaire afin de diminuer la taille de la zone d’élaboration. Les résultats de cette nouvelle simulation montrent un développement libre de la zone d’élaboration suivie d’une propagation auto-similaire de la fissure principale attestée par la présence d’un régime plateau de la courbe de résistance correspondante.Une analyse détaillée du champ d’endommagement puis du champ d’énergie restituée est réalisée et permet de mettre en évidence un critère de développement de la zone d’élaboration fondée sur une valeur maximale du taux local de restitution d’énergie d’endommagement.

3D C/C composites are commonly employed in aerospace industry due to their outstandingmechanical properties at high temperatures. In order to ensure the integrity of structures,knowledge of the composite mechanical behaviour and fracture mechanisms is crucial.For this purpose, damage modeling of a 3D C/C composite, at room temperature, isproposed in which a meso-scale approach is considered. At this description scale, 3D C/Ccomposites are made of two materials : carbon fibers yarns and carbon matrix. Each materialbehavior is modeled by an elastic damage law (isotropic for matrix, orthotropic for yarns)with a limited number of parameters.The parameters identification process is based on experimentaldata obtained from previous work and from an experimental campaign carried outthrough this thesis work. This campaign aimed to a greater understanding of the materialmechanical behavior at mesoscopic scale. Furthermore, experimental tests were carried outto validate the composite modeling. It is shown that experimental reponses obtained fromfour-point and three-point bending tests are particularly well described from the proposedmesoscopic model., Les composites 3D C/C sont utilisés dans l’industrie aérospatiale ou nucléaire pour leurstrès bonnes propriétés mécaniques à haute température. Afin d’assurer une intégrité optimaledes structures, la connaissance du comportement mécanique du composite, et plus particulièrementde ses mécanismes de rupture, est essentielle.Dans ce but, ce travail présente une modélisation de l’endommagement d’un composite3D C/C à température ambiante. Pour cela, une approche de modélisation à l’échelle mésoscopiquea été adoptée. A cette échelle, le composite 3D C/C présente deux types deconstituants : les baguettes de fibres de carbone et la matrice carbonée. Le comportement dechacun de ces méso-constituants est modélisé par une loi de comportement élastique endommageable(isotrope pour la matrice, orthotrope pour les baguettes) nécessitant un nombrede paramètres restreint. L’identification de ces paramètres repose sur des données expérimentalestirées de travaux antérieurs ainsi que celles issues d’une campagne expérimentale,menée durant la thèse, visant à compléter la connaissance du comportement mécanique ducomposite 3D C/C à l’échelle mésoscopique. Par ailleurs, des essais macroscopiques ont étéréalisés afin de valider le modèle développé. Les réponses expérimentales d’essais de flexion4 points et de flexion 3 points sont notamment bien reproduites par le méso-modèle.