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Vieillissement des bétons des installations de sûreté : études expérimentales multi-échelles de la pathologie RSI CDD

Contact

Céline PELISSOU

34090 Montpellier

France
0615300210
celine.pelissou@irsn.fr

Descriptions

Établissement :
UM - Université de Montpellier
Laboratoire :
Rémunération mensuelle :
Date de début :
01/01/2019
Date de fin :
01/07/2020
Date limite pour postuler :
31/12/2018
Descriptif :

La compréhension des évolutions des comportements chimio-thermo-hydro-mécaniques des bétons en fonction des conditions environnementales est un objectif de l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire dans le cadre de l’étude du vieillissement des bétons des enceintes de confinement.
Une bonne connaissance du comportement multi-physique du béton aux différentes échelles ainsi que de la genèse de sa fissuration est un préalable au développement d’outils de prédiction en vue d’anticiper la dégradation progressive, voire l’endommagement, de ce matériau. L’acquisition de cette connaissance passe par une phase expérimentale, seule voie d’investigation indispensable pour évaluer les ordres de grandeur vrais des tenues mécaniques « interfaciales ». En effet, ces informations font aujourd’hui défaut dans les prédictions de fissuration multi-échelles qui mettent à l’épreuve ces informations en tant que données de base.
Le développement de l’outil expérimental de caractérisation micromécanique de géo-matériaux (échelle dite locale) a été entrepris dans le cadre du laboratoire commun MIST (IRSN, CNRS, Université de Montpellier) au sein du Laboratoire de Mécanique et Génie Civil (LMGC), lors de précédents travaux [1-6] portant sur l’observation et la caractérisation du comportement et de la rupture des liens cimentés à l’échelle de l’interface pâte de ciment/granulats, au cours de l’hydratation [1,4] puis sous différents mécanismes de dégradation (lixiviation [2,5], thermique [3], Réaction Sulfatique Interne (RSI) [6]).
La pathologie visée ici est la RSI, à cinétique très lente, pouvant dégrader un matériau cimentaire par gonflement puis par fissurations diffuses. L’objectif visé est la caractérisation expérimentale multi-échelles du comportement mécanique du béton, atteint par la RSI, en mettant en oeuvre un protocole expérimental générique sur des échantillons développant cette pathologie [6]. Cette caractérisation repose sur trois échelles :

  • A l’échelle « locale » d’un composite permettant d’étudier le comportement de l’interface entre la pâte de ciment et le granulat. Cette zone est identifiée comme une zone privilégiée de développement de la pathologie RSI. L’éprouvette composite se constitue d’une pâte de ciment mise en contact avec un granulat siliceux.
  • A l’échelle « mésoscopique » d’un milieu modèle de quelques dizaines de granulats noyés dans une pâte de ciment permettant une première validation du l’outil prédictif, dans la mesure où il sera facile de reproduire numériquement la formulation et la géométrie de l’éprouvette. Cette échelle nécessite des investigations expérimentales complémentaires portant sur la formulation du mélange ainsi que sur les essais mécaniques à mettre en oeuvre.
  • A l’échelle macroscopique d’un Volume Elémentaire Représentatif (VER) permettant de traduire un comportement équivalent.

Des échantillons aux différentes échelles subiront des dégradations dans les mêmes conditions et seront soumis aux essais mécaniques développés et mis au point au LMGC. L’objectif étant de caractériser le comportement mécanique du béton sain et dégradé par la RSI aux trois échelles. En particulier, l’identification de la réponse mécanique au niveau de l’interface dégradée par la RSI est un challenge pour la modélisation avec les zones cohésives.

L’objectif visé dans ce projet post-doctorat est de poursuivre cette caractérisation expérimentale en adaptant le protocole actuel à l’échelle mésoscopique pour atteindre, visualiser et caractériser la RSI sur une collection de granulats. Un matériau modèle, composé de plusieurs granulats, sera élaboré en définissant une taille, un nombre de granulats et une répartition adéquate des granulats avant de définir un cycle de dégradation RSI adapté. Le protocole d’accélération de la RSI à l’échelle mésoscopique devra également être adapté comme les essais mécaniques associés. Des observations de l’interface pâte/granulat au microscope électronique à balayage (MEB), des analyses EDS (Energy Dispersive Spectrometry) et DRX (Diffraction des Rayons X) seront envisagées en collaboration avec le Centre des Matériaux de l’Institut Mines-Télécom d’Alès. Une réflexion sur l’utilisation de ressources supplémentaires par tomographie devra être menée au sein de l’IRSN à Fontenay-aux-Roses.
Le travail expérimental proposé ici sera conduit dans le cadre d’un projet plus vaste comprenant des travaux de thèse en modélisation (Joffrey LHONNEUR), débutée en novembre 2017, sur l’identification des paramètres cohésifs. Cette thèse a pour objectif le développement d’un outil de prédiction de la dégradation RSI d’une éprouvette VER à partir d’une modélisation par zones cohésives.
Compte tenu de la localisation au LMGC des dispositifs expérimentaux, l’étude sera réalisée prioritairement dans les locaux du LMGC à Montpellier et se déroulera sur une période de 18 mois. Ce contrat s’adresse exclusivement à des candidats d’origine étrangère titulaires du doctorat.

Date de début souhaité: Premier semestre 2019

Mot(s)-clé(s)

  • Durabilité
  • Essais de laboratoire