Soutenance de thèse – Hayder AL-KHAZRAJI – “Influence of crack opening, aggregates size and volume fraction on hydro-mechanical properties of concrete in a Brazilian splitting test:3D meso-macro scale modeling and experimental work”

Hayder AL-KHAZRAJI, doctorant au sein de l’équipe IEG du GeM, soutiendra sa thèse le 30 novembre 2017 à 10h00 à l’IUT de Saint-Nazaire sur le sujet suivant:

Influence of crack opening, aggregates size and volume fraction on hydro-mechanical properties of concrete in a Brazilian splitting test:3D meso-macro scale modeling and experimental work

Résumé

La perméabilité influe indirectement sur la durabilité des structures en béton. Elle gouverne le taux de pénétration des agents agressifs, responsables de dégradations, sous un gradient de pression. Ce travail a pour but l’étude des interactions entre l’ouverture des fissures et le transport des fluides dans le béton, soumis à un essai Brésilien de traction indirect par fendage. Cette étude est composée de deux parties : une numérique et une expérimentale. La première concerne la modélisation des matériaux hétérogènes, tels que le béton, et met en évidence ses deux particularités : l’aspect multiphasique du matériau et la propagation 3D de fissures. Ainsi, nous proposons un couplage entre l’ouverture de fissure et la perméabilité au gaz selon un modèle hydro-mécanique à l’échelle mésoscopique. L’objectif de la deuxième partie expérimentale est de fournir des données pour des modèles numériques et de les valider ainsi. Ce travail est réalisé sur des éprouvettes de mortier avec 3 différents tailles de granulat, soumises au transfert de gaz au cours du chargement par l’essai Brésilien. Le modèle numérique mésoscopique, employé dans cette étude, est basé sur une approche tridimensionnelle pour représenter l’hétérogénéité du matériau et les mécanismes de rupture du béton. Ce modèle considère le béton comme un matériau bi-phasique où les granulats sont fondus dans la pâte du ciment. Afin de pallier aux hétérogénéités du matériau et l’emploi du maillage non-adaptatif, une faible discontinuité a été introduite dans le premier enrichissement de la cinématique. Le deuxième enrichissement de la cinématique introduite ici est la discontinuité du déplacement (forte) afin de représenter l’ouverture de la fissure (champ du déplacement discontinu). Le modèle hydromécanique représente le transport du fluide (gaz) dans le béton par l’intermédiaire de la loi de Darcy pour la section non fissurée (porosité) et par la loi de Poiseuille pour la section fissurée (flux laminaire). Dans ce modèle, une interaction entre l’ouverture de fissure, obtenue par le modèle mécanique (mésoscopique), et la perméabilité du gaz est considérée. Le travail expérimental effectué est présenté pour la validation du modèle hydro-mécanique numérique proposé. Les résultats de simulations numériques sont en accord avec des travaux expérimentaux et théoriques précédents.

Jury

Rapporteurs :

• Farid  BENBOUDJEMA, Professeur, ENS Cachan
• Abdelkarim AÏT-MOKHTAR, Professeur, Université de La Rochelle

Examinateurs :

• Nadia SAIYOURI, Professeur,  Université de Bordeaux
• Frédéric GRONDIN, Professeur, Ecole Centrale Nantes
• Abdelhafid KHELIDJ, Professeur, Université de Nantes (Directeur de Thèse)
• Nathan BENKEMOUN, Maitre de Conférences, Université de Nantes (Co-directeur de Thèse)
• Marta CHOINSKA, Maitre de Conférences, Université de Nantes (Co-directeur de Thèse)