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Operation 1
Operation 2

Formulation, caractérisation et modélisation du comportement thermo-mécanique des bétons modernes

Coordinateur : Nicolas Favrie

Contact : nicolas.favrie@univ-amu.fr

Membres permanents:

Yves Burtschell (PR)

François Duplan (MCf)

Nicolas Favrie (MCf, HDR)

O. Jalbaud (PRAG)

X. Roguiez (PRAG)

Alumni :

Mouhcine Benaicha (Ecole d’Architecture de Rabat, Maroc)

Colaboration : A. Alaoui (Université de Tanger), C. Payan, B. Lombard (LMA, Marseille)

Présentation

Thèmes

  • Formulation et caractérisation des propriétés des bétons à l’état frais et à l’état durci
  • Matériaux cimentaires renforcés de fibres
  • Contrôle Non Destructif des matériaux non-standards (Béton, Roche)
  • Matériaux cimentaires semi-conducteurs

Domaines d'application

  • Formulation de béton (BHP, BAP, BTHP, BFUP)
  • Caractérisation des propriétés mécaniques à l'état frais et à l'état durci (Construction Génie Civil)
  • Controle Non Destructif (Industrie Nucléaire, Ouvrage d'art)

Moyens et équipements

  • Impedancemetre
  • Presse béton (300 tonnes)
  • Presse mortier
  • Banc de Flexion
  • Essai de traction sur béton
  • Rhéometre

 

Recherches

Thème 1 Formulation et caractérisation des propriétés des bétons à l’état frais et à l’état durci

Contact : francois.duplan@univ-amu.fr

Les caractéristiques du béton à l’état frais (viscosité, seuil d’écoulement, ségrégation) et à l’état durci (porosité, résistance à la compression et à la traction) dépendent fortement de sa composition. Différentes qualités de granulats peuvent être utilisées. L’ajout de multiple constituant (filler calcaire, plastifiant, fumée de silice, retardateur de prise, fibre métallique ou synthétique…) vient modifier fortement ces propriétés thermomécaniques, de durabilité ou de mise en place. Ces ajouts ont permis la création des bétons moderne que ce soit les Béton Fibré Ultra Performant (BFUP) ou les Bétons Auto-Plaçant (BAP) qui sont l’emblème de l’innovation dans ce domaine. Le recours à ces bétons permet d’augmenter l’élancement des structures ou de supprimer la vibration.
Les règles de formulation et de mise en œuvre pour ces bétons sont encore mal maitrisées. Des techniques ont été développées dans la thèse de M. Benaicha pour caractériser la ségrégation (Benaicha et al. 2015 d) et déterminer la viscosité et le seuil plastique du béton sur chantier (Benaicha et al. 2015 e,c). à l’aide d’un V-Funnel et d’une boite LCPC (voir Figure 3). Ces paramètres pilotant la qualité finale du béton.
Une étude sur l’influence de l’ajout de fumée de silice et super-plastifiant sur les propriétés à l’état frais et à l’état durci a également été proposée dans Benaicha et al. (2015a) et la caractérisation de béton fibré à l’état durci par des méthodes non-destructive a été proposé dans Benaicha et al. (2015 b). L’ensemble des formulations proposé et caractérisé dans ces publications ont été formulé à partir de matériaux locaux. Cette opération de recherche bénéficie de l’implication d’industriels locaux et nationaux qui fournissent gracieusement une partie des matériaux nécessaire pour les formulations : Sika (adjuvant), Gagneraud (Granulat), Carmeuse (Filaire Calcaire), Italcimenti group Calcia (Ciment).
Ces travaux sur l’étude de la variabilité des caractéristiques mécaniques devraient permettre à terme d’améliorer les règles de formulation pour les Bétons Auto Plaçant et les Béton Fibré Hautes Performances.


Thème 2 Controle Non destructif des matériaux non-standard (Béton Roche)

Contact : Nicolas.favrie@univ-amu.fr

La tendance actuelle pour les méthodes  de controle non destructif acoustique est d’utiliser les phénomènes non linéaires pour caractériser les défauts d’un matériau. Les amplitudes des ondes à considérer sont de l’ordre de 10-5. Ces sollicitations n’entrainent pas d’endommagement mais dépendent fortement de la structure interne du matériau. Le modèle le plus utilisé est celui de Preisach-Mayergoyz qui est à même de retrouver des résultats expérimentaux mais manque de base physique. Le comportement de ce modèle dépend de la fréquence de sollicitation qui est une variable externe. Nous dévellopons en partenariat avec le Laboratoire de Mécanique et d'Accoustique des modèles permettant de capturer la propagation des ondes dans ce type de milieux afin d'envisager à moyen terme la construction de méthode de retournement temporels permettant la localisation de l'endomagement. 

 Thème 3 : Matériaux cimentaires renforcés de fibres

Contact : francois.duplan@univ-amu.fr

L’addition de fibres aux matériaux cimentaires a été mise en œuvre depuis 1900, avec les tragiquement célèbres fibres d’amiante. Dès les années 60, des fibres métalliques, synthétiques et minérales étaient déjà utilisées afin de réduire la fragilité des bétons et mortiers en traction. Les bénéfices de ce renforcement sur le comportement mécanique de ces matériaux sont donc reconnus, mais ils ne sont couverts par le contexte réglementaire que depuis quelques années.

Les travaux menés à l’IUSTI visent à apporter une contribution à la formulation de ces matériaux, à leur caractérisation aux états frais et durcis, à leur modélisation et à leur application dans le contexte réglementaire. Ces travaux couvrent notamment les bétons renforcés de fibres à vocation structurelle, ainsi que les Bétons Fibrés Ultra-Performants à vocation structurelle et/ou architectonique.

 

Thème 4 Matériaux cimentaires semi-conducteurs

Grâce à l'addition d'inclusions/ fibres conductrices, les propriétés électriques des matériaux cimentaires (coulis de ciment, mortiers et bétons notamment) peuvent être fortement modifiées, facilitant ainsi leur mesure.

Ces propriétés électriques peuvent alors servir au monitoring de structures ou à réaliser un blindage électromagnétique. La technique du monitoring n’est pas encore suffisamment comprise et maîtrisée pour être utilisée par l'industrie de la construction à ce jour, et les travaux menés à l'IUSTI ont pour objectif d'amener une contribution sur les techniques expérimentales de formulation et de mesures de ces matériaux, ainsi que sur l'exploitation de ces mesures. Un couplage entre les mesures électriques et acoustique (NRUS) est également mené en collaboration avec le LMA

 



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