Application à la réaction alcali-silice

La troisième et dernière partie de ce mémoire est consacrée à l’application des notions pré- sentées dans la deuxième partie au cas de l’alcali-réaction. Nous avons fait le choix d’utiliser la microporomécanique pour prendre en compte les détails microstructuraux de notre béton at- taqué, et d’utiliser un critère de rupture énergétique pour faire évoluer la microstructure. Cela nous a conduit dans la partie précédente à présenter et tester des estimateurs de micromécanique, qui nous ont permis d’avoir des formes approchées mais explicites pour l’énergie d’un matériau poreux, et pour les coefficients poroélastiques homogénéisés. Dans cette partie, nous allons donc faire le point sur les choix de modélisation pour l’alcali-réaction en ce qui concerne la représen- tation des mécanismes réactionnels, puis adapter les expressions des propriétés poroélastiques et de l’énergie en fonction de ces hypothèses. Nous récapitulons dans le chapitre 8 les choix de modélisation de l’alcali-réaction sur lesquels est fondé notre modèle. Nous nous intéressons aux granulats à réactivité rapide, et représentons l’attaque par la dissolution graduelle d’une proportion du granulat correspondant à la silice réactive, à partir de sa surface. La montée en pression des produits de réaction dont le volume est supérieur au volume de granulat dissout entraîne la décohésion du granulat, puis la fissuration de la pâte de ciment environnante. On décrit cette fissuration et la classification de type de sites réactifs qui en résulte, selon leur état d’endommagement.

Cette description du mécanisme d’endommagement est utilisée dans le chapitre 9 dans lequel on écrit très précisément les expressions des propriétés poroélastiques homogénéisées de notre béton attaqué, en fonction de son état d’endommagement. On décrit le béton attaqué comme un milieu composite comprenant des phases élastiques, des phases poroélastiques, et des gros pores correspondant aux cavités des granulats ayant subi la décohésion. Il s’agit donc d’adapter les expressions obtenues au chapitre 6 à la microstructure correspondant au mécanisme d’endomma- gement présenté au chapitre 8. On présente ensuite l’adaptation concrète du schéma dilué, puis du schéma IDD à notre problème, en utilisant, comme au chapitre 7, une méthode de superpo- sition pour représenter le motif complexe de cavité fissurée obtenu lorsque la pâte de ciment se fissure, que nous avons comparé à des simulations 2d au chapitre 4. On détaille enfin précisément notre critère d’interpénétration des surfaces fissurées.On poursuit ensuite au chapitre 10 l’adaptation des résultats théoriques obtenus dans la deuxième partie en écrivant les expressions concrètes des énergies élastiques, d’abord dans un problème auxiliaire où l’on considère que les pressions dans les pores sont nos paramètres de char- gement, puis en introduisant les degrés d’attaque des différents sites réactifs comme paramètres de chargement en calculant les pressions en fonction des degrés de réaction, à microstructure et déformation macroscopique données. On définit ensuite les modules d’élasticité non drainée, qui sont en fait les modules sollicités lorsqu’on a une masse de fluide donnée qui est emprisonnée dans la porosité et qu’on charge le matériau extérieurement, ainsi que la précontrainte chimique, contrainte macroscopique induite par la pression des produits de réaction, à déformation macro- scopique nulle. Ces deux définitions nous permettent d’expliquer pour tous les cas de chargement qui nous intéressent comment on parvient à calculer l’ensemble des contraintes, déformations et permet de déterminer, en fonction du chargement que l’on souhaite imposer à l’éprouvette, en terme de contraintes ou déformations imposées, et en terme d’attaque chimique, l’évolution de la microstructure, et ainsi celle des propriétés mécaniques et des gonflements macroscopiques. Le modèle est appliqué à un certain nombre de cas simples pour conforter nos choix de discrétisation de la granulométrie et concernant la symétrie de la solution, et pour améliorer notre compréhen- sion du modèle. L’essai triaxial de Multon est enfin utilisé pour tester la capacité du modèle à reproduire les reports de gonflement lorsque les contraintes appliquées à l’éprouvette évoluent. On identifie enfin les paramètres du modèle, toujours en utilisant les résultats expérimentaux de Multon, puis on discute de la capacité du modèle à reproduire les gonflements et les contraintes mesurées sous divers chargements.