Interpretation of very long-term basic creep tests of concrete

The prediction of very long-term delayed deformation of concrete is particularly important for prestressed structures. This deformation has a number of components, one of which is basic creep, which is the deformation of the concrete under loading, in the absence of any exchange of water with the environment. Analysis of experimental results shows that this component can be expressed as a logarithmic function of time. However, some very long-term tests seem to show a deviation from this trend. The aim of this article is to demonstrate that these deviations can be explained by experimental artefacts (either parasitic drying or leaching of the concrete)

On the relation between the mean compressive strength and the characteristic one

Since the beginning of the construction of structures with reinforced concrete, it has been known that concrete presents a variability that should be taken into account. In modern codes, this variability implies the use of a characteristic strength corresponding to a 5% fractile of the distribution of strength. The actual relation in Eurocode 2 between the characteristic and the mean strength fck = fcm ? 8 MPa was introducedseveral years ago by Rüsch and is integrated in CEB or fib model codes since 1978. In this article, it is presented how the relation was obtained and it is discussed if this relation is still valid considering the fact that the range of concrete strengths is now larger. Considering the scatter of the SD, the relation proposed by Rüsch could still be used but engineers should keep in mind that the SD on site could be very different from the one predicted by means of the relation between fck and fcm

Analyse et modélisation du fluage propre du béton

International audienceLe fluage propre est une des composantes de la déformation différée du béton chargé et protégé de la dessiccation. Dans ce travail, des résultats de la littérature sont analysés : les dérivées de la complaisance J d'essais de fluage propre avec différents âges de chargement t0 sont comparées. On montre que, en considérant dJ/dt comme une fonction du temps t, le comportement à long terme est logarithmique et que la pente obtenue ne dépend pas de t0. Nous montrons de plus que, si on considère dJ/dt comme une fonction de l'âge depuis le chargement (t-t0) un comportement unique est observé. Ceci indique que le fluage propre peut être considéré comme une seule fonction logarithmique dans laquelle l'âge de chargement n'affecte que le terme dépendant de (t-t0). Dans le récent Model Code 2010 le fluage propre est exactement exprimé de cette façon. A partir des résultats expérimentaux, les paramètres du modèle sont calculés et comparés avec les valeurs proposées par le MC2010. Celui-ci donne des valeurs par défaut correctes mais qui peuvent être améliorées par un ajustement des paramètres sur des résultats expérimentaux

Modélisation du couplage fluage propre du béton, températures et contraintes élevées

Le fluage propre du béton est une partie importante des déformations différées subies par les structures précontraintes. En cas d'élévation de température et de contraintes élevées (par exemple dans le cas d'un accident grave dans une enceinte de centrale nucléaire), la prise en compte du couplage entre les différents phénomènes est très importante pour la prédiction des déformations différées et la sécurité des structures concernées.  Ici nous présentons un modèle concernant le fluage propre. Ce modèle considère les éléments suivants : - le fluage propre suit une loi logarithmique par rapport à la durée du chargement [1]. Sa cinétique est affectée par l'élévation de température au moyen d'une relation de type Arrhenius qui exprime la thermo-activation [2], - un endommagement dû à l'élévation de température est pris en compte [3], cet endommagement étant différent selon que le béton est chargé ou pas (fluage thermique transitoire), - un couplage est également introduit entre le fluage et l'endommagement par le biais de l'évolution de l'endommagement qui dépend de la déformation de fluage [4].  Le modèle [6] qui a déjà été comparé à différents résultats expérimentaux (Rossi [4] et Vidal [3] notamment) est comparé aux essais spécifiques réalisés dans le cadre du projet ANR MACENA.  Références [1] J.M. Torrenti, R. Le Roy, Analysis and modelling of basic creep, Concreep 10 conference, Vienna, 2015. [2] A. Sellier, S. Multon, L. Buffo-Lacarrière, T. Vidal, X. Bourbon, G. Camps, Concrete creep modelling for structural applications: non-linearity, multiaxiality, hydration, temperature and drying effects, Cement and Concrete Research, Volume 79, January 2016, Pages 301?315 [3] T. Vidal, A. Sellier, W. Ladaoui, X. Bourbon, Effect of Temperature on the Basic Creep of High-Performance Concretes Heated between 20 and 80°C, Journal of Materials in Civil Engineering, 2015, 27(7). [4] J. M. Torrenti, V. H. Nguyen, H. Colina, F. Le Maou, F. Benboudjema, F. Deleruyelle, Coupling between leaching and creep of concrete, Cement and concrete research, 38 (2008) 816?821 [5] P. Rossi, J.-L. Tailhan, F. Le Maou, L. Gaillet, E. Martin, Basic creep behavior of concretes investigation of the physical mechanisms by using acoustic emission, Cement and Concrete Research 42 (2012) 61?73 [6] J.M. Torrenti, Basic creep of concrete - Coupling between high stresses and elevated temperatures, EJECE, 2017

Temperature influence on water transport in hardened cement pastes

International audienceDescribing water transport in concrete is an important issue for the durability assessment of radioactive wastemanagement reinforced concrete structures. Due to the waste thermal output such structures would besubmitted to moderate temperatures (up to 80 °C). We have then studied the influence of temperature onwater transport within hardened cement pastes of four different formulations. Using a simplified approach(describing only the permeation of liquid water) we characterized the properties needed to describe watertransport (up to 80 °C) using dedicated experiments. For each hardened cement paste the results are presentedand discussed

Effect of interfacial transition zone and aggregates on the time-dependent behavior of mortar and concrete

International audienceConcrete has a high degree of heterogeneity. About 75 % of the volume is occupied by aggregates. Even if most properties of concrete come from the cement paste (shrinkage, creep …), aggregates modify in a large extent the properties of concrete. In this paper, the effect of sand grains, on the cracking process of mortars, is numerically studied. Digital picture of mortar are used for finite element simulations to study the drying shrinkage. The obtained cracking pattern is compared to the observed one in the literature, which shows good agreements

Étude du risque de développement d'une réaction sulfatique interne et de ses conséquences dans les bétons de structure des ouvrages nucléaires

La réaction sulfatique interne (RSI) dans les ouvrages en béton est une pathologie susceptible de se développer lorsque des conditions particulières portant sur la composition du béton, les conditions thermiques au jeune âge et l'environnement sont réunies. Ce phénomène est attribué à la formation d'ettringite différée qui provoque un gonflement du matériau et une fissuration dans la structure. Deux types de béton sont concernés par cette pathologie : les bétons préfabriqués traités thermiquement et les bétons coulés en place dans les pièces massives. Bien que largement étudiée depuis une dizaine d'années, la RSI n'est pas à ce jour parfaitement connue du fait de la complexité du phénomène au niveau des mécanismes mis en jeu, des paramètres influents et de ses conséquences tant à l'échelle microscopique qu'à l'échelle de l'ouvrage. Ce travail vise donc à apporter des éléments de réponse à plusieurs interrogations concernant cette pathologie, en se focalisant sur l'étude de l'impact de certains facteurs intervenant lors de la réaction et sur l'application nucléaire. De nombreuses études expérimentales ont été ainsi mises en œuvre. Une large étude est consacrée à évaluer le risque de développement de la RSI dans une enceinte de confinement d'une centrale nucléaire, du fait de la présence de structures massives dans ce type d'ouvrages. Ces travaux ont permis de mettre en évidence dans quelle mesure la pathologie influe sur les caractéristiques mécaniques et sur les propriétés de transfert du béton, et ainsi de vérifier si les exigences de sûreté attendues par ces structures sont mises en cause. Ensuite, nous nous sommes intéressés à étudier l'impact de l'hygrométrie du béton sur le développement de la RSI. Nous avons pu identifier le couplage qui existe entre l'humidité environnante et le gonflement. Le rôle joué par la lixiviation des alcalins a été également mis en évidence. Des suivis des propriétés de transfert ont été menés et confrontés aux gonflements observés. Enfin, nous nous sommes intéressés à caractériser le rôle joué par le squelette granulaire sur la cinétique et l'amplitude du gonflement par RSI. Les paramètres étudiés concernent la taille et la fraction volumique des inclusions granulaires. De plus, un exemple d'application d'une modélisation numérique mésoscopique du gonflement est proposéDelayed ettringite formation (DEF) in concrete structures is a pathology that can develop when special conditions on the concrete composition, the thermal conditions at the young age and the environment are met. This phenomenon provokes swelling of the material and cracking in the structure. It affects two types of concrete : the concrete heat-treated and the concrete cast in place in massive parts. Although many studies were done before in order to better understand this pathology, the DEF is still not well known. This is due to its complex mechanism, the influential parameters and its consequences on microscopic and structural scales. For that purpose, the thesis work was designed in order to better understand this pathology. Experimental studies were done to evaluate the impact of certain factors during the reaction, by focusing on nuclear application. An important part of this study was dedicated to assess the risk of DEF development in a nuclear power plant, and to understand how this pathology affects the mechanical characteristics and transfer properties of the concrete. Then, we have studied the impact of the hygrometry on the development of DEF. This has lead to identify a relation between environmental humidity and swelling. We have also examined the role of alkali leaching. A follow up study of the transfer properties was also done and was confronted to the observed swelling. Finally, we were interested in the characterization of the aggregates effect on the kinetics and the amplitude of DEF swelling. So, we have examined the parameters related to the size and the volume fraction of granular inclusions. Furthermore, an application of a mesoscopic numerical modeling of swelling is proposedPARIS-EST-Université (770839901) / SudocSudocFranceF

Theoretical and practical differences between creep and relaxation Poisson's ratios in linear viscoelasticity

International audiencePoisson's ratio is a well-defined parameter in elasticity. For time-dependent materials , multiple definitions based on the ratios between lateral and axial deformations are available. Here, we focus ourselves on the two most widely used definitions in the time domain, which define time-dependent functions that we call relaxation Poisson's ratio and creep Poisson's ratio. Those two ratios are theoretically different, but are linked in an exact manner through an equation we derive. We show that those two functions are equal at both initial and large times and that their derivatives with respect to time also are. Based on simple rheological models for both the deviatoric and volumetric creep behaviors, we perform a parametric study and show that the difference between those two time-dependent Poisson's ratios can be significant. However, based on creep data available in the literature, we show that, for cementitious materials, this difference can be negligible or not, depending on the case