Study of early age cracking of massive structures : influence of the temperature rate decrease, the reinforcement and the construction joints
Etude de la fissuration au jeune âge des structures massives : influence de la vitesse de refroidissement, des armatures et des reprises de bétonnage
Résumé
At early-age, massive concrete structures (ex. nuclear power plants) are submitted to strains due to the hydration reaction. If they are restrained, crossing cracks can occurs. This cracking may increase significantly the concrete wall permeability. The objectives of this work was to characterize the early age concrete behaviour (thermal and endogenous shrinkage, basic and thermal transient creep, mechanical characteristic evolution) as well as develop a new device to study the early age cracking of a concrete structure submitted to restrained shrinkage. The experimental campaign achieved with this new device (called thermal active ring test) and the numerical analysis of the test thanks to finite element simulations allows us to evaluate the coupling between creep and damage, to identify the tensile strength decrease due to construction joints and to quantify the effect of reinforcement on the concrete behaviour. Moreover, with this device, permeability measurements have been performed on a cracked specimen. Finally, numerical simulations of massive structures highlight the influence of boundary conditions for restrained shrinkage and the influence of the coupling between creep and damage on the damage pattern.
Lors de leur construction, les structures massives (ex. enceintes de confinement des centrales nucléaires) sont soumises à des déformations dues à l'hydratation du béton. Lorsqu'elles sont empêchées par la partie de la structure déjà construite, ces déformations peuvent causer une fissuration traversante augmentant alors sensiblement la perméabilité du béton. L'objectif de ce travail était de caractériser d'un point de vue macroscopique le comportement au jeune âge du matériau (retrait endogène et thermique, le fluage propre et thermique transitoire, évolutions des caractéristiques mécaniques) puis à mettre au point un essai permettant d'étudier la fissuration d'une éprouvette de béton soumise à des déformations empêchées lors de son durcissement. La campagne d'essais réalisée avec ce nouveau dispositif, appelé essai à l'anneau thermique actif, et l'analyse numérique de ces essais par des simulations aux éléments finis a permis d'évaluer le couplage entre le fluage et l'endommagement, d'identifier la diminution de résistance en traction due à une reprise de bétonnage et de quantifier l'effet des armatures sur le comportement du béton. Des mesures de transfert d'air sec à travers une éprouvette fissurée ont également été réalisées sur ce dispositif. Finalement, des simulations numériques d'ouvrages massifs ont mis en exergue l'influence des conditions de restriction et l'influence du couplage fluage fissuration sur le faciès d'endommagement.