Study of the Effect of Siliceous Species in the Formation of a Geopolymer Binder: Understanding the Reaction Mechanisms among the Binder, Wood, and Earth Brick.

International audienceIn building construction, geopolymer binder or mortar can interact with the structural materials and thus modify the binder formation mechanisms. In a geopolymer binder, the availability and amount of siliceous species is a preponderant parameter influencing the nature of networks formed after consolidation. In this study, the interactions between the binder and structural materials (wood and earth bricks) were investigated by 29Si magic angle spinning nuclear magnetic resonance (MAS NMR) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) during and after the consolidation. Then, the effect of the amount and nature of the siliceous species available in the reaction medium were analyzed. According to the siliceous species available, it is possible to form different types of materials (hardening or sedimented materials). By corroborating these results with MAS NMR and FTIR analyses, a formation scheme of the binder in contact with the materials was proposed

Variabilité du module d'Young : influence sur le comportement des voûtes en maçonnerie

International audience Le module d'Young des pierres naturelles, même issues du même massif, peut varier considérablement dans un ratio de 1 à 2 (Binda et al. 2003). Il pourrait être nécessaire d'en tenir compte dans les calculs. L'objectif de ce papier est de présenter une méthodologie permettant d'évaluer la capacité portante et de prédire le mécanisme de ruine des voûtes maçonnées avec la prise en compte de cette variabilité naturelle de la pierre de construction. En utilisant une approche probabiliste, l'étude d'une voûte composée de 16 voussoirs est présentée. Le module d'Young des voussoirs est considéré comme étant une variable aléatoire. L'approche probabiliste nécessite souvent d'effectuer un grand nombre de calculs de la réponse mécanique, un compromis a été trouvé donc entre le temps de calcul et la précision. La méthode de calcul consiste à assimiler la voûte à une ossature plane 1D formée d'éléments poutres à deux nœuds chargées en flexion et en compression. La formation de rotules est conditionnée par le théorème du tiers central. La formation de quatre rotules successives est synonyme de mécanisme de ruine. Le calcul est implémenté dans un logiciel développé à cet effet (ArcProg-Z).  Le principe consiste à affecter aux voussoirs des valeurs du module d'Young de façon tout-à-fait aléatoire. Le programme développé calcule ensuite la valeur de la charge critique ainsi que sa position et détermine le mécanisme de ruine correspondant à chaque combinaison de valeurs affectée. Le calcul est répété pour 10000 combinaisons soient 160000 valeurs du module d'Young tirées aléatoirement suivant une loi normale définie par sa valeur moyenne et son coefficient de variation. Ce même calcul est effectué en considérant 3 valeurs différentes du coefficient de variation : 5%, 10% et 20%.  Les résultats obtenus sont exploités de trois angles différents. Le premier concerne la variation de la capacité portante de la voûte en fonction des combinaisons de valeurs du module affectées aux voussoirs. Le second observe les positions des différentes rotules formées et le troisième angle étudie l'importance de la prise en compte de cette variabilité du module dans les calculs. Une relation qui relie la capacité portante de la voûte à la variation des modules des différents voussoirs est proposée. Cette relation a permis d'identifier les voussoirs dont la chute du module contribuera le plus à la chute de la capacité portante i.e. les voussoirs sur lesquels aucun défaut n'est toléré.  Les mécanismes de ruine sont identifiés dans les différents cas (déterministe, CV=5%, 10% et 20%) ainsi que leur probabilité d'occurrence. Les résultats montrent que le mécanisme observé dans le cas déterministe (modules tous égaux à la valeur moyenne de la loi) est celui qui a la plus forte probabilité. Les calculs ont montré que le nombre de ces mécanismes ainsi que leurs probabilités d'occurrence augmentent en fonction du coefficient de variation du module d'Young. Cela signifie que si une variation importante du module d'Young des voussoirs est avérée, sa prise en compte dans les calculs est impérative, que ce soit pour la détermination de la capacité portante de la voûte ou pour prédire son mécanisme de ruine.</p

Modèles d'interface endommageable pour les maçonneries

Nous nous intéressons à la modélisation de l'endommagement dans les interfaces briques-mortier dans les murs de maçonneries. A l'aide d'une étude expérimentale préliminaire, nous avons déduit le comportement mécanique macroscopique de l'interface et utilisé le modèle RCCM avec le code LMGC90 pour étudier ce comportement. Le modèle n'étant pas suffisamment pertinent pour le problème considéré, nous avons choisi de développer un nouveau modèle, le modèle asymptotique GL-PL, basé sur des techniques d'homogénéisation et implanté dans le code GYPTIS

Modélisation du comportement mécanique des interfaces de couches de chaussées sous sollicitations monotones

Les chaussées sont des structures multicouches composites soumises à des sollicitations combinées de mécaniques et climatiques. Les méthodes de dimensionnement conventionnelles considèrent l'interface entre deux couches soit parfaitement collée, soit parfaitement glissante, en fonction de la nature des couches en présence [1]. Depuis déjà plusieurs années, des dégradations sévères sont observés au niveau des couches de surface, et peuvent être directement corrélées à des décollements par arrachement ou par glissement entre couches, ceci malgré la mise en ?uvre d'une couche d'accrochage ou de systèmes de renforcements par géogrilles. Ces pathologies sont fréquemment rencontrées sur des sections de chaussées fortement sollicitées en cisaillement (zones de freinage-accélération, giratoire, rampes, etc.), dans le cas de structures particulières telles que les quais de déchargement, les taxiways des aéroports, les sols industriels, ou encore dans le cas des chaussées comportant une couche de roulement de faible épaisseur. Les ruptures constatées peuvent se produire en sollicitations monotones sévères, à très faible nombre de cycles ou encore en fatigue [2], [3] et [4]. Toutes ces données montrent que la compréhension et la modélisation du comportement mécanique de l'interface est un paramètre clé pour le dimensionnement des structures de chaussées

Interfaces de chaussées : de la caractérisation du comportement mécanique de l'interface à sa modélisation

Dans les structures de chaussées, les problèmes de collage de la couche de surface (de plus en plus mince) sont reconnus comme récurrents. En effet, la durabilité du collage des interfaces peut, dans le cas des couches minces ou de zones de freinage/accélération/virage ; devenir prépondérante en terme de durabilité globale de la structure. La fatigue des interfaces n’est, actuellement, pas prise en compte dans la méthode française de dimensionnement, les couches bitumineuses étant toujours supposées parfaitement collées. L’objectif de l’étude est d’identifier, via des essais de traction directe et de cisaillement pur, les caractéristiques mécaniques de différents complexes d’interface. Les méthodes d’analyses d’images permettent d’identifier champs globaux et champs locaux. Les modèles de joint cohésif, frottant sont confrontés aux données expérimentales

Contribution to the modelling of interfaces in masonry construction

International audienceThe aim of this study was to model the mechanical behavior of interfaces in masonry structures. In the first part, the characteristics of the materials and interfaces involved are determined experimentally. In the second part, a model based on the adhesion intensity is developed. This model can be used to describe the interfaces between mortar and full or hollow bricks and to describe the damage occuring in the mortar. The mechanical behavior predicted by this model is compared with previously obtained experimental data. The model is then tested in the case of some classical masonry structures (small walls, diagonal compression tests)

Contribution à la modélisation numérique des interfaces dans les structures maçonnées

Le but de cette thèse est la modélisation des interfaces dans des structures maçonnées en prenant en considération les principaux phénomènes mécaniques qui gouvernent leur rupture tels que l'adhésion, le glissement, le frottement, l'endommagement, Dans cette optique, nous avons mené dans la première partie de ce travail une étude expérimentale sur les différents composants de la maçonnerie à savoir les briques et le mortier et sur des prismes de maçonnerie composés de deux et de trois briques (pleines et creuses) connectées par des joints du mortier afin de déterminer les caractéristiques mécaniques de chaque matériau ainsi que les lois de comportement de ces structures. Le comportement mécanique observé sur les différents couplets et triplets composés de briques pleines et de briques creuses testés est caractérisé par un comportement très rigide dans le domaine élastique. Lorsque la contrainte maximale est atteinte on obtient un comportement fragile sur les prismes en briques pleines, contrairement à la réponse des prismes en briques creuses qui est caractérisé par un comportement d'adoucissement suivi par un mouvement de glissement entre les briques adjacentes. La dispersion des résultats obtenus sur les mêmes types de prismes conduit à des modes de ruptures très variables. Cependant, nous avons distingué deux types de fissures. Soit les fissures sont développées au niveau des interfaces brique-mortier soit les fissures sont produites au niveau de l'interface brique-mortier et au niveau du mortier simultanément. Au niveau de ces interfaces se développent des non linéarités qui fragilisent le comportement de l'ensemble jusqu'à la rupture totale. La seconde partie de ce travail est dédiée à la modélisation numérique du comportement de ces structures maçonnées à l'aide du code de calcul LMGC90. Plus précisément, la validation d'un modèle d'interface RCCM qui prenne en compte ces non linéarités notamment l'endommagement. Nous avons commencé par valider ce modèle d'interface à l'échelle locale sur les assemblages testés expérimentalement. Ensuite, nous avons élargi l'application du modèle RCCM à d'autres structures (murs de diverses tailles). Les résultats obtenus nous ont permis de mettre en évidence la puissance de l'outil de calcul à reproduire le comportement de ce type de structureThe purpose of this thesis is the modelling of interfaces in masonry structures by taking into account mechanical phenomena which govern their rupture such as adherence, sliding, friction, damage. For this issue, we carried out an experimental study in the first part of this study on various masonry components: bricks; mortar and bricks assemblies composed of two or three bricks (full and hollow) bonded by mortar joints in order to define the mechanical characteristics of each material, and to describe the behaviour of these masonry structures. The mechanical behaviour observed on different couplet and triplet composed of full and hollow bricks tested is characterized by a very rigid behaviour in elastic domain. When the maximum pressure is reached we obtain a fragile behaviour on prisms in full bricks, in opposite to the prisms composed by hollow bricks which is characterized by a softening behaviour and by a sliding movement between adjacent bricks. The dispersion of obtain results on the identical assemblies induces totally different rupture modes, however we differentiated two fissures types. These fissures are developed at the brick-mortar interfaces level or there are produced at brick-mortar interface and at the mortar level of at the same time. At the level of these interfaces some non-linearities are developed and they weaken the behaviour of this structure to complete rupture. The second part of this work is devoted to the numerical modelling of the behaviour of these masonry structures by using the LMGC90 software. More precisely, the validation of the RCCM model of interface which takes into account this non-linearities such as damage. We started the validation of the interface model in the local size on samples tested experimentally. Then, we enlarged the application of the RCCM model on other structures (walls of various sizes). Obtained results allowed us to put in an obvious place the power of the computational tool to reproduce the behaviour of this type of structureREIMS-BU Sciences (514542101) / SudocSudocFranceF