Stabilité des bétons de granulats légers à haute température : Approches expérimentale et numérique.

Ce travail de recherche s’intègre dans le cadre de l’amélioration de la stabilité thermique des bétons dans les bâtiments. La détermination des épaisseurs de béton nécessaires ainsi que l’identification des risques d’apparition de fissurations ou d’écaillages en cas d’exposition à une température élevée nécessitent une compréhension du comportement à haute température du béton. A cet égard, ce travail s’intéresse particulièrement au comportement à haute température des bétons de granulats légers. Ces bétons, de performances thermiques élevés, sont de plus en plus utilisés dans les bâtiments puisqu’ils répondent aux enjeux et aux exigences environnementales du 21ème siècle. Il est donc nécessaire de savoir si le comportement à haute température de ces bétons structuraux à propriétés isolantes, s’écarte de celui des bétons de granulats ordinaires afin d’assurer une conception et un dimensionnement plus sûrs pour les personnes et les biens. Deux approches ont été adoptées :L’approche expérimentale consiste a étudié cinq formulations, dont trois bétons de granulats légers, un béton de référence de calcaire noir, et un mortier. Dans un premier temps, une étude de caractérisation des propriétés thermiques, physiques et mécaniques a été menée avec des chauffages lent de 1°C/min couplée avec des observations de la microstructure à différents paliers de température. Cela nous a permis d’identifier l’influence des granulats légers sur le comportement à haute température du béton. Dans un deuxième temps, et afin d’étudier la sensibilité des bétons à l’écaillage, les bétons sont chauffés à 600°C à une vitesse de 10°C/min. Deux types d’éprouvettes ont été utilisées: les éprouvettes cylindriques de 110ϕ220 mm ont été utilisées pour simuler un chauffage multidirectionnel alors que les dallettes de 600x300x120 mm ont été utilisées pour simuler un chauffage unidirectionnel.L’approche numérique consiste à réaliser une série de simulation numérique afin de valider et/ou expliquer certains résultats obtenus dans l’approche expérimentale. Dans un premier temps un travail d’homogénéisation a été effectué qui nous permis d’identifier les propriétés mécaniques des granulats légers. Ensuite, dans un deuxième temps une série de calculs thermo-mécaniques nous a permis de mettre en évidence la différence de comportement entre les granulats légers et les granulats ordinaires et de détecter et de suivre l’évolution les zones endommagées/fissurées d’un béton exposé à haute température.