Modélisation des effets structuraux des réactions sulfatiques internes : application aux barrages en béton

摘要

Certains ouvrages massifs en béton, sous des conditions thermiques, hydriques et chimiques particulières, sont sujets à des réactions sulfatiques internes (RSI). La RSI correspond à la formation tardive d'ettringite dans le béton durci. La connaissance du processus constitue un enjeu socio-économique pour les maîtres d'ouvrage qui doivent quantifier les conséquences de la RSI sur les structures existantes ou encore éviter sa formation sur les ouvrages à venir. Dans cette thèse, la connaissance de la chimie liée à la RSI est analysée dans le cadre de la thermodynamique des équilibres impliqués dans l'hydratation du ciment et des transferts ioniques. La considération simultanée de la thermodynamique et des transferts permet de caractériser et de comprendre les conditions conduisant à la formation de RSI dans une structure. L'objectif est de présenter un modèle chimique développé au LMDC de Toulouse en collaboration avec EDF-CIH Chambéry pour prédire le potentiel de RSI d'un béton connaissant son histoire en termes de thermique et de conditions extérieures auxquelles il a été soumis (humidité et transferts ioniques). Le couplage du modèle chimique à un modèle poro-mécanique permet d'évaluer les contraintes induites par la RSI dans les structures avec prise en compte des effets du retrait, du fluage et de l'endommagement du béton. Les effets des conditions environnementales (hydriques, température, lixiviation d'alcalins) sur la quantité d'ettringite créée sont simulés, et l'effet des contraintes sur les gonflements est modélisé. Des simulations numériques sur structures atteintes par la RSI (poutres de laboratoire) sont ensuite réalisées afin de tester le modèle dans des conditions contrôlées. Enfin, deux plots d'un barrage réel sont analysés par ce modèle pour tenter d'expliquer les désordres et de prédire la cinétique des déplacements en fonction de l'historique du coulage de chaque plot.