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Modélisation du réseau poreux des matériaux cimentaires : propriétés de rétention d’eau CDD

Contact

RAHAL & CAGNON

95000 Cergy
1
France

said.rahal@cyu.fr

Descriptions

Laboratoire :
L2MGC - Laboratoire de Mécanique et Matériaux du Génie Civil
Date de début :
01/03/2022
Date de fin :
31/07/2022
Date limite pour postuler :
31/01/2022
Descriptif :

La modélisation correcte de la durée de vie des ouvrages en béton nécessite une prédiction fine de la saturation liquide au sein de la porosité dans l’espace et dans le temps, selon l’histoire THMC (thermo-hydro-chemo-mécanique) du matériau. L’équilibre hydrique en fonction des conditions d’humidité relative ambiante peut être approché expérimentalement à l’aide d’isothermes de sorption/désorption, si le matériaux est soumis à une humidification ou à du séchage dans son environnement. La complexité morphologique du réseau poreux des matériaux cimentaires et son évolution au cours des cycles conduit à une hystérésis entre les courbes de sorption et celles de désorption. Il est donc indispensable de disposer de la bonne isotherme selon le phénomène de transfert que l’on veut modéliser (séchage, imbibition vapeur, capillarité, cycles…). Un modèle de réseau poreux permettant d’accéder à ces isothermes a été développé par Ranaïvomanana et al*. Il est basé sur une représentation tri-modale de la porosité : une porosité de taille importante, représentant les défauts et les gros pores connectés (interfaces pâtes-granulats, bulles d’air, etc.), un mode représentant la porosité des hydrates dont le volume est estimé à partir d’un modèle d’hydratation simplifié et un troisième mode correspondant à la porosité capillaire. Une fonction de connectivité permet de gérer l’accessibilité de la vapeur et/ou de l’eau liquide à une famille de pores. En sortie du modèle on a donc accès aux courbes de sorption/désorption mais aussi à d’autres informations comme les surfaces spécifiques développées, l’estimation de l’intrusion de mercure (simulation d’un essai de porosimétrie au mercure) et surtout à la prédiction des perméabilité relatives au liquide et au gaz qui sont indispensables à toute modélisation de transfert hydrique. La partie hydratation est actuellement gérée dans Excel alors que la partie réseau poreux est-elle disponible dans Scilab et Matlab. Afin de pouvoir implanter le modèle de réseau poreux dans des codes de calcul aux éléments finis, il est nécessaire de réimplémenter le code existant en Fortran, ceci afin de disposer d’un outil unique permettant de modéliser les couplages de type THCM. L’objectif du stage est donc d’harmoniser l’ensemble des outils utiles à la prédiction en un seul langage de programmation. Dans un second temps, le travail sera étendu au codage d’un modèle complet de transfert hydrique faisant appel à des équations couplées.

1/Bibliographie sur les modèles de réseaux poreux et sur la prédiction des isothermes de S/D
2/Codage du modèle existant en Fortran
3/Validation du modèle sur une base de données expérimentales disponible
4/Extension de la modélisation aux transferts hydriques

Contacts : 

said.rahal@cyu.fr
cagnon@insa-toulouse.fr

Mot(s)-clé(s)

  • Durabilité
  • Milieux poreux
  • Modélisation
  • Transfert