Définition du sujet de thèse

4.1 Position du sujet

Le constat réalisé par les services d'auscultation depuis déjà quelques années a déclenché depuis 1990 la mise en place d'un vaste projet appelé : le Projet Durée de Vie (PDV) qui, sous l'impulsion du SEPTEN, regroupe les différents organismes concernés au sein d'EDF.

Dans le cadre de ce projet, le travail de thèse que nous présentons s'oriente selon une approche matériau, loi de comportement et modélisation des déformations du béton in situ. Il peut donc se poser dans les termes suivants :

"Compte tenu de l'avancement des connaissances depuis 10 ans dans le domaine du comportement différé du béton (ConCreep 4 en 1986 et ConCreep 5 en 1993), comment

traiter maintenant le cas, très particulier en contexte industriel, des structures épaisses fortement comprimées et chargées tardivement ?"

4.2 Conséquences attendues à court et à moyen terme

Les objectifs scientifiques attendus sont les suivants :

1. Une meilleure compréhension des phénomènes physico chimiques qui sont à l'origine des déformations différées.

2. Une modélisation numérique de ces déformations, qui permette une meilleure prise en compte des phénomènes différés dans les structures.

3. Une méthodologie permettant de faire le lien entre les essais réalisés sur le matériau en laboratoire et les déformations in situ, en particulier dans le cas des structures épaisses.

4. Une aide à la formulation du béton pour des structures qui présentent des problèmes de fluage.

Du point de vue d'EDF, les conséquences s'orienteront vers des retombées plus pratiques : 1. Une meilleure compréhension des phénomènes physiques qui sont à l'origine du

comportement différé du béton permettra, au vu de la prévision des déformations à 40 ans, d'évaluer avec plus de précision la durée de vie (au sens du critère d'étanchéité) des enceintes de confinement des six centrales sélectionnées pour la présente étude.

2. Par la suite il sera possible, dans les cas où les déformations différées du béton s'avéreraient supérieures au dimensionnement considéré, de réfléchir et de proposer des moyens pour rallonger la durée de vie de ces ouvrages.

3. Puis, en optimisant l'exploitation des données d'auscultation, cette étude permettra aussi de réduire les coûts d'entretien, en même temps que d'améliorer la sûreté des installations.

4. A plus long terme, elle permettra d'optimiser la conception des futures tranches et de mieux apprécier les choix relatifs à la formulation des bétons d'enceinte, en intégrant, au cahier des charges, des spécifications pour le comportement différé du béton.

Notons en particulier que les problèmes des déformations différées du béton est un sujet d'actualité qui dépasse largement le Projet Durée de Vie lancé par EDF. Il touche une grande

partie des ouvrages de génie civil notamment les ponts17, les structures précontraintes, les tunnels et les barrages.

4.3 Les difficultés rencontrées

Les difficultés auxquelles nous serons confrontés dans notre analyse sont de deux types : 1. Une connaissance encore incomplète des phénomènes physico chimiques qui sont à

l'origine du comportement différé du béton, notamment du fluage propre et du fluage de dessiccation. Ainsi est-on le plus souvent contraint à extrapoler les résultats expérimentaux issus d'un essai de fluage. L'extrapolation n'a alors de sens que dans ie domaine où celle-ci peut être validée par l'expérience. L'étude du fluage se résume-t-elle seulement à un "super lissage de courbe" ? Non, nous ne le croyons pas. Notre démarche en est un début de preuve.

2. Les connaissances actuelles ne permettent pas de prévoir, au stade de la formulation, l'amplitude des déformations différées à venir. Certains modèles comme le "BP mode!"

(Bazant, 1992a) proposent des expressions prédictives complexes, dont les coefficients sont calibrés sur un grand nombre de résultats expérimentaux issus de la littérature, et qui donnent, en moyenne, des résultats satisfaisants, mais qui, pour un béton singulier, peuvent prédire des déformations différées très différentes (facteur 2) de ce qui est constaté expérimentalement. Or, dans le cas des structures épaisses, il est pratiquement impossible d'effectuer, dans des conditions de laboratoire, une expérimentation à l'échelle de la structure. Dans le cas des déformations différées du béton, qui ont la particularité de présenter un fort effet d'échelle (Acker, 1988; Bazant 1986b) (retrait et fluage de dessiccation), il est alors nécessaire de réaliser "théoriquement" les transitions (comportement de l'éprouvette de laboratoire) <=> (comportement du béton dans la structure in situ) « • (déformation globale de la structure). Le fluage est-il encore pour longtemps le domaine des expérimentateurs ? Nous essayerons d'apporter un début de réponse dans notre deuxième partie.

3. des difficultés liées au caractère industriel de l'étude et au chargement étudié : - caractère biaxial de la précontrainte en att et azz.

- âge de chargement de l'ordre de 2 ans.

- chargement complexe (durée moyenne d'environ 1 an).

- couplage thermique (présence d'un gradient de température entre l'intrados et l'extrados).

- effet de structure en dehors des parties courantes (bridage par le radier ou le dôme).

Enfin gardons en mémoire que les effets des déformations différées, même si l'on sait les quantifier, ou tout du moins se placer en sécurité dans les applications classiques du génie civil, sont encore du domaine de la recherche. La connaissance des phénomènes physico chimiques a certes fait de gros progrès dans les dix dernières années, mais il reste encore beaucoup de chose à apprendre comme en témoigne le nombre de publications au dernier congrès RILEM sur le fluage, ConCreep 5, en 1993. Nous nous attacherons ainsi à préciser clairement nos hypothèses ainsi que les théories que nous privilégierons.

17 Et pas seulement les ponts exeptionels, mais aussi certaines catégories, comme les ponts mixtes par exemples.

L. Granger, Thèse de Doctorat

Sommaire Chapitre II :

Caractérisation des bétons étudiés

1. Le Programme expérimental 52 1.1 Les sites sélectionnés.. ...52 1.2 Principe de la démarche expérimentale ...54

1.3 Etude similaire 54 1.4 Méthodologie de validation de la modélisation... ..56

2. Les résultats des essais

2.1 Présentation ..56 2.2 Caractéristiques et provenance des matériaux utilisés ....57

mÊtmmJ ,1«JVA3 V M u f l l i j d l U ¿5* W Í U 1 A M ) > * • « • » • • • • « • • • • • • • • • « • • • • • • f < t i i « » t i « ) i « i > « » « « i > ) t < i i » ( « 9 f » i « a « t t i 9 < e e t t i s t a i 9 « c c i J V

2.3.1 Introduction 58 2.3.2 Caractéristiques et provenance des échantillons ...58

2.3.3 Essais de porosimétrie au mercure... ...59 2.3.4 Essais mécaniques (Résistance, Module et Coefficient de Poisson)...60

2.3.5 Les essais de fluage sur granulats... 64

2.4 Les essais sur pâte de ciment 65 2.4.1 Préparation et mise en oeuvre 65 2.4.2 Résultats et commentaires ..66 2.4.3 Les essais de comportement différé sur pâte de ciment ...67

2.5 Essais sur béton frais 69

2.5.1 Descriptif des essais 69 2.5.2 Résultats et interprétation 69 2.6 Présentation des essais mécaniques... 71

2.6.1 Les essais mécaniques au LCPC 71 2.6.2 Les essais sur carottes de béton réalisés au LMDC... 77

2.7 Résultats ; comparaison avec les données du CEMETE 81 2.8 Interprétation des résultats grâce à un modèle de milieu composite „86

2.8.1 Présentation succincte de deux modèles 86 2.8.2 Comparaison avec les résultats expérimentaux. 87

2.9 Essais de porosimétrie au mercure 89 3. Conclusions —— —92

L. Granger, Thèse de Doctorat

Chapitre II :