Contribution des fibres de polypropylène et métalliques à l'amélioration du comportement du béton soumis à une température élevée, Contribution of polypropylene and steel fibres in improving the behaviour of concrete subjected to high temperature
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Thèse soutenue le 29 novembre 2010: Cergy Pontoise
Le but de ce travail de recherche est d'étudier l'effet de fibres de polypropylène et de fibres métalliques sur le comportement du béton soumis à une température élevée. D'une part, les fibres de polypropylène ont été ajoutées au béton pour améliorer sa stabilité thermique, et d'autre part les fibres métalliques ont été ajoutées au béton pour améliorer ses propriétés mécaniques résiduelles. De nouvelles formulations de béton ont ensuite été définies, en utilisant un cocktail de fibres de polypropylène et métalliques, afin d'améliorer à la fois la stabilité thermique et les propriétés mécaniques résiduelles du béton. Quatre familles de bétons ont été étudiées : - bétons témoins sans fibres, - bétons contenant des fibres de polypropylène, - bétons contenant des fibres métalliques, et – bétons contenant un cocktail de fibres de polypropylène et métalliques. Trois rapports eau/ciment sont utilisés : 0.30, 0.45 et 0.61. Les éprouvettes de béton, issues de ces compositions, ont été soumises à des cycles de chauffage – refroidissement de la température ambiante à une température de consigne de 150°C, 300°C, 450°C et 600 °C. La vitesse de chauffage a été fixée à 1 °C.min-1. Les teneurs en fibres étaient de 0.11, 0.17 ou 0.22 % en proportion volumique pour les fibres de polypropylène et de 0.25, 0.38 ou 0.51 % pour les fibres métalliques. Les proportions volumiques de cocktail de fibres étaient de 0.49, 0.60, 0.62 et 0.73%. La stabilité thermique, les propriétés mécaniques (résistance en compression, résistance en traction, module d'élasticité), la porosité initiale et résiduelle des bétons formulés ont été analysées. La perte de masse des éprouvettes lors des différents chauffages a été aussi mesurée.Cette étude expérimentale aboutit à la formulation de bétons dont à la fois la stabilité à haute température et le comportement mécanique après refroidissement sont améliorés.
-Béton
-Température
-Fibres de polypropylène
-Fibres métalliques
-Cocktail de fibres
-Propriétés physiques et mécaniques
The aim of this study was to investigate the effect of polypropylene and steel fibres on the behaviour of concrete subjected to high temperature. Polypropylene fibres were added to the studied concrete mixes in order to improve the concrete thermal stability. Steel fibres were added to the studied concrete mixes in order to improve the concrete residual mechanical properties. News concretes mixes were then designed by adding a cocktail of polypropylene fibres and steel fibres in order to improve both the thermal stability and the residual mechanical properties of the studied concrete. Four groups of concrete mixes were studied: - concretes without fibres, - concretes with polypropylene fibres, - concretes with steel fibres, and - concretes with a cocktail of polypropylene and steel fibres. Three water/cement ratios were used: 0.30, 0.45 and 0.61. The concrete specimens were subjected to various heating – cooling cycles from the room temperature to 150°C, 300°C, 450°C and 600 °C. The heating rate was fixed at 1 °C.min-1. The amounts of fibres in the concrete were 0.11%, 0.17% or 0.22% in volume for polypropylene fibres and 0.25%, 0.38% or 0.51% in volume for steel fibres. The amounts of fibres in concrete with a cocktail of polypropylene and steel fibres were 0.49, 0.60, 0.62 and 0.73%, in volume. The thermal stability, the initial and residual mechanical properties (compressive strength, tensile strength, modulus of elasticity), the porosity and the mass loss of the studied concrete mixes were investigated.This experimental study shows a way to design a concrete mix in order to improve both the thermal stability and the residual mechanical properties.
-Concrete
-Temperature
-Polypropylene fibres
-Steel fibres
-Fibres-cocktail
-Physical and mechanical properties
Source: http://www.theses.fr/2010CERG0479/document
THESE DE DOCTORAT
Présentée pour l’obtention du grade de
DOCTEUR
DE
L’UNIVERSITE DE CERGY-PONTOISE
Spécialité : Génie Civil
Par
Bidossessi A. Prosper PLIYA
Sujet de la thèse :
Contribution des fibres de polypropylène et métalliques
à l’amélioration du comportement du béton soumis à
une température élevée
Soutenue le 29 Novembre 2010
Devant le jury composé de :
Rapporteur M. Gérard DEBICKI Maître de conférences - HDR à l’INSA de Lyon
Rapporteur M. Christophe LANOS Professeur d’Université à l’IUT de Rennes
Examinateur M. Jean-Michel TORRENTI Professeur à l’ENPC, LCPC
Examinateur M. Mouloud BEHLOUL Directeur de l’innovation à Lafarge Ciments
Directeur de thèse M. Albert NOUMOWE Professeur à l’Université de Cergy-Pontoise
Co-encadrant Mme. Anne-Lise BEAUCOUR Maître de conférences à l’Université de Cergy-Pontoise
Laboratoire de Mécanique et Matériaux du Génie Civil - L2MGC- EA 4114 Contribution des fibres de polypropylène et métalliques à l’amélioration du comportement du béton soumis
à une température élevée
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- 3 - Remerciements
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- 4 - Contribution des fibres de polypropylène et métalliques à l’amélioration du comportement du béton soumis
à une température élevée
Table des matières
Table des matières ....................................................................................................................5
Liste des figures ........................................................................................................................9
Liste des tableaux....................................................................................................................16
Liste des notations ..................................................................................................................19
Résumé ....................................................................................................................................21
Abstract ...................................................................................................................................23
INTRODUCTION GENERALE ..................................................................................25
CHAPITRE 1 - ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE ......................................................29
1.1 Introduction .................................................................................................................31
1.2 Composants du béton ..................................................................................................31
1.2.1 Microstructure de la matrice cimentaire ...............................................................31
1.2.2 L’eau dans la microstructure.................................................................................34
1.2.3 Les granulats .........................................................................................................35
1.2.4 L’interface pâte-granulats .....................................................................................36
1.3 Comportement du béton soumis
