Influence des variations thermo-hydro-mécaniques sur le comportement différé du béton

Dans le cadre du projet Cigéo, initié par l'Andra, pour le stockage des déchets radioactifs à Moyenne Activité et à Vie Longue (MA-VL) en couche profonde, l'étude expérimentale du comportement de Bétons à Hautes Performances (BHP) sous sollicitations Thermo-Hydro-Mécaniques (THM) variables dans le temps (température inférieure à 70°C) est nécessaire pour être en mesure de prédire la réponse mécanique des ouvrages à long terme. L'étude est scindée en trois phases qui ciblent les effets des différents couplages Thermo-Hydro-Mécaniques. Tout d'abord, les déformations thermiques libres, couplées ou non avec de la dessiccation, des constituants du béton (agrégats et pâte de ciment hydratée) et du béton lui-même ont été mesurées et analysées pour différents degrés de saturation, afin notamment de comprendre l'origine de l'endommagement thermique. Dans un second temps, une étude des comportements différés, retrait et fluage, d'un BHP à 20°C et à Humidité Relative variable (entre 100% et 50% HR) a été menée afin d'estimer les évolutions des déformations à long terme de ces bétons lorsqu'ils sont soumis à des cycles de séchage et de reprises d'eau sous charge. La dernière phase de ce travail de recherche concerne l'étude du BHP soumis à des variations Thermo-Hydro-Mécaniques plus complexes, tel que le fluage thermique transitoire, afin d'analyser les divers autres couplages pour des températures modérées (jusqu'à 70°C). Les données expérimentales originales acquises ont permis de mieux comprendre les phénomènes et les couplages qui régissent le retrait et le fluage des BHP, et de les intégrer dans un modèle THM de fluage.Within the framework of the Cigéo project, introduced by Andra, for the future storage of the Intermediate-Level (ILW) radioactive waste underground, the experimental study of High Performance Concretes (HPC) under non-standard Thermo-Hydro-Mechanical (THM) solicitations is really important to be able to predict the long-term mechanical behaviour of structures. The study is divided in three parts and its purpose focus on THM couplings effects. First of all, the free thermal deformation coupled or not with desiccation of the constituents of concrete (aggregates and cement paste) and concrete were measured and analyzed for various degrees of saturation in order to understand the origin of the possible thermal damage. Secondly, the study of delayed deformations, shrinkage and creep, of a HPC at 20°C and under variable Relative Humidity (between 100% and 50% RH) was led to estimate the evolutions of the long-term deformations of these concretes when they are subjected to drying and rehumidification cycles under load. The last phase of this research concerns the study of the HPC subjected to more complex THM solicitations, such as transient thermal deformation, to analyze the other coupling effects at moderate temperatures (until 70°C). The experimental results allowed to improve the understanding of the phenomena and the couplings which govern shrinkage and creep of HPC and to integrate them into a THM model

Risk due to creep of prestressed concrete at moderate temperature

This study is a part of a French national project dealing with the mechanical behaviour of the containment vessel of French Nuclear Power Plants in case of a severe accident. The accident conditions are characterized by the increases of internal pressure, +0.5 MPa, and of temperature, up to 180°C, during two weeks. Heating can induce a strong increase of creep deformations kinetics leading to prestressing losses of concrete. Associated to internal pressure, tensile stress could occur in some areas of the structure and the potential cracking could affect the containment capacity of the vessel. One of the objectives of the project was thus to provide original creep data to develop accurate models, taking into account the coupled effects of temperature, desiccation and damage, and able to predict the behaviour of prestressed concrete structures in such insitu conditions. A wide experimental program consisted of numerous creep tests under various thermo-hydro-mechanical conditions in the values range of the accident. The presented results concern uniaxial compressive and flexural creep tests respectively performed on concrete cylinders and prestressed concrete beams, at 20°C and 40°C without desiccation

Effets des couplages thermo-hydro-mécaniques sur le comportement différé du béton précontraint

Le projet ANR MACENA (MAitrise du Confinement d'une ENceinte en Accident) concerne l'étude du comportement de l'enceinte interne en béton précontraint d'une centrale nucléaire dans le cas d'un accident sévère. Ces conditions se caractérisent par une pression interne de 5 bars et une température pouvant atteindre 180°C durant deux semaines. L'augmentation des déformations, notamment différées, qui en résulte peut engendrer des pertes de précontrainte significatives et des redistributions de contraintes susceptibles d'induire une fissuration préjudiciable à la capacité de maintien du confinement vis-à-vis de la dispersion potentielle de radionucléides. Pour être capable de modéliser le comportement mécanique du béton précontraint de l'enceinte en phase accidentelle, et de disposer d'outils prédictifs fiables, des données expérimentales sont nécessaires. Peu d'investigations ont été menées sur le comportement mécanique du matériau béton dans de telles conditions thermo-hydro-mécaniques. Les rares résultats disponibles de la bibliographie mettent néanmoins en évidence des effets non négligeables de la température, des contraintes hydriques et mécaniques, sur les déformations du matériau, ainsi que de forts couplages. Cette étude a pour principal objectif de fournir des données originales afin d'alimenter et d'améliorer les modèles existants. Le programme expérimental réalisé est constitué de trois types d'essais de fluage : en compression uniaxiale à deux taux de chargement, modéré et intense, en flexion quatre points sur béton non armé, et en flexion quatre points sur poutres d'échelle réduite en béton précontraint par post-tension. Pour chaque type d'expérimentation, plusieurs configurations thermiques, hydriques et mécaniques sont étudiées dans le cadre du projet. Les résultats présentés concernent la plage de température 20°C-40°C et les conditions de conservation en endogène ou en séchage à 50%HR. Ils permettent d'estimer la perte de précontrainte due aux effets couplés des déformations différées du béton et de la relaxation des aciers de précontrainte, et d'évaluer le comportement structural d'éléments de petite dimension. La base de données issue des différents programmes d'essais de l'ensemble de ce projet de recherche contribue à améliorer la compréhension des effets couplés du séchage, de la température et de l'endommagement, et à affiner leurs prises en compte dans la modélisation en vue de la prédiction du comportement du béton précontraint en conditions accidentelles de l'enceinte

Impact of thermo-hydro-mechanical variations on concrete delayed bahaviour

Dans le cadre du projet Cigéo, initié par l'Andra, pour le stockage des déchets radioactifs à Moyenne Activité et à Vie Longue (MA-VL) en couche profonde, l'étude expérimentale du comportement de Bétons à Hautes Performances (BHP) sous sollicitations Thermo-Hydro-Mécaniques (THM) variables dans le temps (température inférieure à 70°C) est nécessaire pour être en mesure de prédire la réponse mécanique des ouvrages à long terme. L'étude est scindée en trois phases qui ciblent les effets des différents couplages Thermo-Hydro-Mécaniques. Tout d'abord, les déformations thermiques libres, couplées ou non avec de la dessiccation, des constituants du béton (agrégats et pâte de ciment hydratée) et du béton lui-même ont été mesurées et analysées pour différents degrés de saturation, afin notamment de comprendre l'origine de l'endommagement thermique. Dans un second temps, une étude des comportements différés, retrait et fluage, d'un BHP à 20°C et à Humidité Relative variable (entre 100% et 50% HR) a été menée afin d'estimer les évolutions des déformations à long terme de ces bétons lorsqu'ils sont soumis à des cycles de séchage et de reprises d'eau sous charge. La dernière phase de ce travail de recherche concerne l'étude du BHP soumis à des variations Thermo-Hydro-Mécaniques plus complexes, tel que le fluage thermique transitoire, afin d'analyser les divers autres couplages pour des températures modérées (jusqu'à 70°C). Les données expérimentales originales acquises ont permis de mieux comprendre les phénomènes et les couplages qui régissent le retrait et le fluage des BHP, et de les intégrer dans un modèle THM de fluage.Within the framework of the Cigéo project, introduced by Andra, for the future storage of the Intermediate-Level (ILW) radioactive waste underground, the experimental study of High Performance Concretes (HPC) under non-standard Thermo-Hydro-Mechanical (THM) solicitations is really important to be able to predict the long-term mechanical behaviour of structures. The study is divided in three parts and its purpose focus on THM couplings effects. First of all, the free thermal deformation coupled or not with desiccation of the constituents of concrete (aggregates and cement paste) and concrete were measured and analyzed for various degrees of saturation in order to understand the origin of the possible thermal damage. Secondly, the study of delayed deformations, shrinkage and creep, of a HPC at 20°C and under variable Relative Humidity (between 100% and 50% RH) was led to estimate the evolutions of the long-term deformations of these concretes when they are subjected to drying and rehumidification cycles under load. The last phase of this research concerns the study of the HPC subjected to more complex THM solicitations, such as transient thermal deformation, to analyze the other coupling effects at moderate temperatures (until 70°C). The experimental results allowed to improve the understanding of the phenomena and the couplings which govern shrinkage and creep of HPC and to integrate them into a THM model

Comportement des Bétons à Hautes Performances (BHP) sous sollicitations thermo-hydro-mécanique variables

International audienceLe présent article porte sur les variations dimensionnelles des Bétons Hautes Performances (BHP) soumis à des variations hydriques avec ou sans chargement. Lorsqu'un BHP a été séché avant chargement son amplitude de fluage en dessiccation est réduite par rapport à celle d'un BHP n'ayant pas été préalablement séché. Si lors de l'essai de fluage, le BHP est soumis à des cycles hydriques, l'histoire de séchage avant chargement semble s'effacer. En effet, les éprouvettes préalablement séchées et soumises à des variations hydriques sous charge présentent, après deux cycles de réhumidification, la même amplitude de déformation que celles qui n'ont pas été séchées avant chargement. De plus, les déformations pendant les cycles hydriques des deux types d'éprouvette sont réversibles, avec des différences d'amplitude qui s'amenuisent au fur et à mesure que l'on réalise les cycles d'humidification/séchage

Comparative Study of Compressive Creep Behavior of Concrete with Metakaolin or Silica Fume

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Numerical analysis of concrete permeability measurements in laboratory and in field

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Transient Thermal Deformation of high performance concrete in the range 20 °C–40 °C

International audienceTransient Thermal Deformations (TTD) of High Performance Concrete (HPC) having various temperature and compressive loading histories in sealed conditions are investigated experimentally. The aim is to provide accurate data to quantify the transient thermal strain and to specify the conditions required to give rise to the phenomenon. The results are commented and hypotheses proposed to advise practitioners dealing with concrete structures concerned by the conditions of environment and loading that lead to Transient Thermal Deformation

Requirements for the modeling of medium-term behavior of nuclear containment concrete for a “loss of coolant accident” analysis

International audienc

Requirements for the modeling of medium-term behavior of nuclear containment concrete for a “loss of coolant accident” analysis

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