Assas Recherche | Modélisation morphologique multi-échelles de matériaux cimentaires - Application à la prédiction de propriétés effectives de diffusion

Modélisation morphologique multi-échelles de matériaux cimentaires - Application à la prédiction de propriétés effectives de diffusion (Document en Anglais)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse consultable sur internet, en texte intégral.

Informations sur les contributeurs

Auteur : Bogdan Mateusz

Bogdan, Mateusz

Nom

Bogdan

Prénom

Mateusz

Nationalité

Français

Date de soutenance : 12-06-2015

Directeur(s) de thèse : Benboudjema Farid

Benboudjema, Farid

Nom

Benboudjema

Prénom

Farid

- Colliat Jean-Baptiste

Colliat, Jean-Baptiste

Nom

Colliat

Prénom

Jean-Baptiste

Etablissement de soutenance : Cachan, Ecole normale supérieure

Cachan, Ecole normale supérieure

Nom

Cachan, Ecole normale supérieure

Laboratoire : Laboratoire de mécanique et technologie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1975-2021)

Laboratoire de mécanique et technologie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1975-2021)

Nom

Laboratoire de mécanique et technologie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1975-2021)

Ecole doctorale : École doctorale Sciences pratiques (1998-2015 ; Cachan, Val-de-Marne)

École doctorale Sciences pratiques (1998-2015 ; Cachan, Val-de-Marne)

Nom

École doctorale Sciences pratiques (1998-2015 ; Cachan, Val-de-Marne)

Informations générales

Discipline : Mécanique
Classification : Technologie (Sciences appliquées)

Mots-clés libres : Matériaux cimentaires, Matériau hétérogène, Diffusion, Modélisation morphologique multi-échelles
Mots-clés :

Analyse multiéchelle
Milieux hétérogènes (physique)

Résumé : L'objectif de la présente thèse et de développer un cadre d'étude et de simulation apte à prédire les propriétés effectives de diffusion dans les matériaux cimentaires saturés. Le principe suivi, fondé sur les approches multi-échelles séquencées, permettra de modéliser chaque échelle d'intérêt, depuis le gel des C-S-H, jusqu'au matériau béton, et ainsi via des simulations de prédire les coefficients de diffusion effectifs.Le cadre d'étude est donc fondé sur les points clés suivant :- Des morphologies de type "matrice - inclusion" sont générées via des excursions de champs aléatoires corrélés tri-dimensionnels. Cette approche, combinée avec quelques opérations morphologiques, permet la génération de morphologies inclusionnaires 3D suivant des distributions de tailles imposées. Il est ensuite possible de faire évoluer ces morphologies, depuis un état initial, en fonction d'un modèle prescrit (par exemple en termes de fraction volumiques), via le seuil de l'excursion.- Les cibles morphologiques de chaque échelle considérées tentent de refléter les résultats expérimentaux et modèles les plus communément admis. En supplément, à l'échelle de la pâte de ciment, un modèle "simple" d'hydratation est développé afin de prédire l'évolution de celle-ci dans le temps en termes de fractions volumiques. Le choix a été fait d'utiliser pour fondement un modèle simple (Jennings & Tennis), incorporant des paramètres essentiels, tels que la composition minéralogique du ciment ou le rapport e/c. Des modifications mineures ont été apporté au modèle, afin de prendre en compte de récents résultats expérimentaux, concernant principalement la fin de l'hydratation ainsi que sa cinétique.- Le cadre d'homogénéisation a été construit pour être utilisable à toutes les échelles considérées, et il permet ainsi de prédire les propriétés effectives de diffusion avec des considération énergétiques d'équivalence entre échelles. De façon analogue à la théorie de Hill pour l'élasticité, le cadre d'étude assure une séparation d'échelle cohérente vis-à-vis des propriétés effectives de diffusion.- Enfin, d'un point de vue numérique, les simulations utilisent les méthodes E-FEM, couplées à l'utilisation de maillages non-adaptés sur lesquels les morphologies sont "projetées". De cette façon, les discontinuités géométriques (discontinuité de propriétés matériaux) sont sont assurés par les élément finis enrichis, et ne requièrent pas d'éléments joint, ou de "moyennage" de propriétés.Les résultats de chaque échelle sont utilisés comme paramètres d'entrés pour les échelles suivantes. Depuis l'échelle des hydrates (C-S-H), jusqu'à l'échelle du béton, les coefficients de diffusion effectifs sont ainsi estimés.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2015DENS0021
Type de ressource : Thèse