Afin d’investiguer les mécanismes de décollement de chaussées urbaines, cette thèse se concentre sur leurs caractérisations en laboratoire. Dans ce travail, il s’agit de savoir si la présence d’eau (par infiltration dans les matériaux) combinée à des sollicitations mécaniques de flexion peut jouer un rôle dans la détérioration des interfaces couplant plus particulièrement du béton de ciment à de l’enrobé bitumineux. Un essai de flexion 4 points permettant de générer de la rupture d’interface en mode mixte (mode I et II) est choisi a priori et adapté. L’analyse mécanique de l’essai est menée en déformations planes à l'aide d’un Modèle élastique Multiparticulaire à Matériaux Multicouches spécifique dédié à l’étude des effets de bords dans les structures multicouches en flexion, le M4-5n. Le problème écrit analytiquement et résolu sous Scilab permet d'optimiser la géométrie des éprouvettes afin de favoriser le délaminage. Le montage de l’essai est mis au point en laboratoire. Des éprouvettes bicouches Alu/PVC sont utilisées pour calibrer le montage. Un aquarium spécifique est construit afin de pouvoir immerger les éprouvettes lors des essais sous eau. Les résultats expérimentaux mettent en évidence l’effet de la température sur la résistance de l’interface. Les techniques de corrélation d'images numériques sont utilisées pour mesurer expérimentalement les déplacements d’ouverture et de glissement de fissure. Ces techniques permettent de déterminer les facteurs d’intensité de contraintes et les taux de restitution donnés par Dundurs. Ces valeurs sont comparées avec succès à celles du M4-5n. A 20°C sous eau, les essais montrent que l’eau privilégie le processus de décollement.

La société LTF (Lyon Turin Ferroviaire), filiale de RFF (Réseau Ferré de France) et de RFI (Réseau Ferré Italien) est le promoteur de la section transfrontalière de la future liaison ferroviaire entre Lyon et Turin. LTF souhaite valoriser une grande partie des 16 millions de m3 de déblais qui seront générés par les chantiers du futur tunnel de base en granulats à béton pour le revêtement du tunnel. Cette solution est proposée dans le cadre d’une démarche de développement durable. Cependant, pour une partie des matériaux qui doivent être valorisés en granulats à béton, la teneur en sulfates est comprise entre 1,61 et 4,30% en masse (exprimé en SO3). Ces matériaux se démarquent alors par rapport au contexte réglementaire qui limite la teneur en sulfates dans les granulats à béton à 0,2% pour ce type d’ouvrage. Cette prescription est appliquée pour éviter les risques de dégradation du béton par réaction des sulfates apportés par les granulats avec certains composants présents dans le ciment. Ce phénomène est connu sous le terme de réaction sulfatique interne. Les travaux de recherche ont porté dans un premier temps sur la lixiviation des sulfates issus des matériaux d’excavation. Les résultats ont montré que les sulfates sont rapidement accessibles dans les fractions granulométriques inférieures à 4 mm. Un possible traitement des matériaux par lavage avant leur utilisation dans le béton peut être une solution pour limiter l’attaque sulfatique interne. Dans un second temps, pour définir un liant adapté à ce type de granulats, une étude comparative de différents ciments supposés résistants aux sulfates a été mise en place. Trois essais accélérés ont été développés afin de prendre en compte le risque de dégradation des matériaux cimentaires par formation d’ettringite et de thaumasite. Seuls deux ciments présentent un bon comportement vis-à-vis de la réaction sulfatique interne engendrée par des granulats contenant une forte teneur en sulfates. Il s’agit d’un ciment Portland à très faible teneur en alcalins et ne contenant quasiment pas d’aluminates tricalciques ainsi qu’un ciment sursulfaté. Enfin, une dernière solution innovante a été proposée et réside dans l’utilisation des sulfates apportés par les matériaux d’excavation pour réaliser le gypsage du ciment. Les sulfates provenant du sable excavé permettent de réguler correctement la prise du matériau cimentaire au même titre que les sulfates de calcium ajoutés au clinker dans le ciment.

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Ce travail a pour objet d'étude l'évolution de l'adhérence des chaussées routières. Son but est, à l'aide d'essais effectués principalement en laboratoire, de développer un modèle de prédiction de cette évolution, basé sur le modèle de Tang, et tenant compte de la nature et de l'intensité du trafic, du vieillissement du liant et des variations saisonnières. Expérimentalement, on utilise la machine Wehner et Schulze pour distinguer le rôle des poids lourds et des véhicules légers. L'appareil Weatherometer permet d'appliquer un vieillissement accéléré, que l'on compare au vieillissement naturel d'éprouvettes exposées aux intempéries. Enfin, l'influence de la température et des sédiments routiers est étudiée en laboratoire ou sur la piste de glissance du LCPC. En parallèle, des chaussées routières in situ sont suivies dans le temps avec la machine DFTester et la remorque ADHERA. Pour la construction du modèle amélioré, deux voies sont empruntées. Dans la première, un modèle incrémental, intégrant les trois phénomènes, est construit. L'autre voie consiste à simplifier la fonction d'usure du granulat en utilisant un modèle logarithmique. Les modèles permettent de reproduire les résultats de laboratoire, et de prédire les mesures in situ. Outils de compréhension, ils peuvent également permettre à l'ingénieur de choisir la formulation de la couche de roulement, de prévoir l'évolution de l'adhérence avant la construction d'une route, ou de gérer l'entretien de chaussée pendant la durée de service.

Depuis plusieurs années, la société MATIERE® développe un nouveau type de renforcement des structures en béton reposant sur l’utilisation d’aciers plats crantés en substitution des aciers ronds à haute adhérence habituellement utilisés. Ce travail entre dans le cadre du programme de Recherche - Développement des techniques couvertes par les brevets de M. Marcel MATIERE. L’intérêt de ces nouveaux aciers plats crantés réside principalement dans leur géométrie qui permet d’envisager de nouvelles dispositions constructives associées à un gain sur l’épaisseur de béton, notamment au niveau de l’enrobage. Ces aciers sont principalement destinés aux éléments de type dalle ou aux voiles minces où ils permettront de réaliser les économies de béton les plus significatives. Cependant, aucune norme ou règlement ne prend en compte, à ce jour, ces nouveaux aciers. Une étude scientifique validée, principalement basée sur la modélisation numérique, s’est avérée nécessaire pour d’une part modéliser et comprendre l’interaction entre l’acier plat et le béton et, d’autre part, pour justifier que les méthodes de calcul traditionnelles restent applicables à ce genre de renforcement. Dans le cadre de la problématique de la fissuration des structures en béton armé, une stratégie de modélisation reposant sur une approche probabiliste multi-échelles a été développée. Cette approche multi-échelles ne consiste pas à développer une modélisation qui inclut, dans son formalisme, toutes les échelles, depuis l’échelle très locale jusqu’à l’échelle globale (une structure complète), mais à développer une panoplie de modélisations qui apportent des informations pertinentes à l’échelle d’analyse choisie. Quelle que soit l’échelle considérée, la modélisation est susceptible de donner des informations sur l’ouverture et l’espacement de fissures. L’aspect probabiliste est essentiellement lié à l’hétérogénéité du matériau béton. Les modèles développés permettent aussi de tenir compte des effets d’échelle, propres aux matériaux hétérogènes, qui jouent un rôle prépondérant dans le comportement des structures en béton. Le travail de recherche a donc consisté à développer des outils de modélisation du comportement d’interface en parfaite cohérence avec l’échelle de modélisation des phénomènes envisagés, notamment au regard des processus de fissuration des structure renforcées par aciers plats. La démarche scientifique s’est appuyée sur une identification des paramètres de la modélisation par une analyse inverse effectuée sur la base de résultats d’essais expérimentaux réalisés sur de grands tirants en béton armé par aciers plats. Les outils de modélisation ont ensuite été validés sur des modélisations du comportement en flexion de poutres-dalles de grandes dimensions comparées à des résultats d’essais expérimentaux. L’ensemble des essais expérimentaux, nécessaires à cette étude, ont été réalisés par Polytech’ Clermont à la demande de l’entreprise MATIERE®.

Le développement de sources laser puissantes et agiles dans les gammes spectrales infrarouges faiblement absorbées par l'atmosphère [3 µm-5µm] et [8µm-12µm] présente un intérêt majeur pour les applications militaires liées au domaine des contre-mesures optiques. Une solution prometteuse, étudiée depuis plusieurs années au sein de Thales Research & Technology, est de développer des sources OPO (Oscillateurs Paramétriques Optiques) basées sur les phénomènes de conversion de fréquence dans des cristaux non-linéaires. Les matériaux semi-conducteurs comme le GaAs sont d'excellents candidats pour ce type d'application mais leur groupe ponctuel de symétrie cubique les rend isotropes, et donc impropres au traditionnel accord de phase biréfringent. Les processus de conversion ne peuvent alors être optimisés qu'en inversant périodiquement le signe du coefficient non-linéaire : c'est la technique de Quasi-Accord de Phase (QAP). La mise en oeuvre de cette technique a longtemps constitué un frein au développemnt du GaAs comme matériau non-linéaire. Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont donc permis de lever les différents verrous technologiques existants. Nous avons développé un procédé de fabrication stable et reproductible de structures GaAs à QAP(Quasi -Accord de Phase) présentant les propriétés compatibles avec la réalisation d'OPO (Oscillateurs Paramétriques Optiques) infrarouges. La solution adoptée se base sur deux grandes étapes technologiques : la première consiste à fabriquer un substrat GaAs à orientation périodique. Ce substrat constitue ensuite un germe pour une deuxième étape de croissance de GaAs par HVPE 5Hydride Vapour Phase Epitaxy). Cette technique, caractérisée par une grande de dépot, permet de réaliser des structures de 500 µm d'épaisseur, adaptées au pompage optique de forte puissance, en conservant la modulation initiale du coefficient non-linéaire. La qualité optique des structures GaAs à QAP fabriquées a alors permis de réaliser un OPO présentant les meilleurs rendements et puissance rapportés à ce jour avec de telles structures

Cette étude structurale sur les composés du ciment anhydre a principalement porté sur le composé majoritaire, l'alite (silicate tricalcique impur), dont l'hydratation produit la fraction la plus importante de l'effet de colle du ciment hydraté. Le silicate tricalcique, C3S, présente un polymorphisme dépendant à la fois de la température et des impuretés qu'il contient. Les sept variétés de polymorphes sont de symétries tricliniques (formes appelées T1, T2, T3), monocliniques (M1, M2, M3) et rhomboédrique (R). Dans les clinkers industriels, les alites stabilisées sont essentiellement de symétries monocliniques. L'identification du polymorphe présent est difficile par diffraction des rayons X parce que les diagrammes de poudre sont très semblables. Pourquoi certaines impuretés stabilisent-elles une forme plutôt qu'une autre ? Y a-t-il un lien entre la structure observée et la réactivité du clinker ? Il faut s'appuyer sur une bonne connaissance structurale des différents polymorphes pour tenter de répondre à ces questions.

Le but de cette étude est d'étudier l'évolution de la microstructure et des propriétés de transfert des géomatériaux sous chargement dynamique rapide. Le chargement dynamique est généré par des ondes de chocs dues à la décharge électrohydraulique d'un arc (PAED) sous l'eau. L'évolution de la fissuration et de l'endommagement est illustrée par celle de sa microstructure et de la perméabilité intrinsèque du matériau. La perméabilité augmente avec le niveau du pic de pression et le nombre de chocs. Une bonne corrélation est observée entre les propriétés du mortier, de la perméabilité, de la porosité et les clichés issus de la microtomographie. Après avoir exposé les résultats d'une campagne expérimentale, des développements sur le modèle d'endommagement anisotrope de R. Desmorat ainsi qu'un couplage avec la perméabilité sont proposés, finalement l'ensemble du processus est simulé numériquement à l'aide des codes Europlexus et Cast3M.

Non renseigné

Les recherches sur les systèmes de tenségrité, classe à part parmi les structures spatiales, systèmes réticulés à contraintes initiales, structures légères et visuellement transparentes, connaissent un essor important. L'un des derniers verrous à briser pour qu'ils soient développés sur le plan industriel réside dans le contrôle opérationnel de l'autocontrainte, qui assure la stabilité et la rigidité, afin de maintenir un état fonctionnel optimal sous sollicitations extérieures. On présente dans ce travail des études expérimentales et numériques qui explorent cette voie. La mise au point de nouveaux moyens de mesures dédiés permet de vérifier certaines hypothèses sur le comportement mécanique réel et d'améliorer la modélisation d'une grille de tenségrité. Ils apportent des réponses sur la problématique de l'identification en place de l'état d'autocontrainte. Numériquement, on approfondit la possibilité d'élaboration de méthodes d'identification transposables au cas complexe de structures en place. Des méthodes de type Levenberg-Marquardt et décrément aléatoire sont ainsi testées sur des grilles de tenségrité. A terme, l'objectif est le contrôle en place sous excitation naturelle et le diagnostic de ruine des systèmes de tenségrité.