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.

L'industrie des réparations en béton a pris un essor considérable ces dix dernières années. Un nombre important d'ouvrages du génie civil nécessitent des réparations afin de maintenir leur état de service. Les techniques et les matériaux pour les réparations sont toutefois mal compris ou mal appréhendés.<br />Cette thèse a pour objectif d'étudier le comportement des réparations structurales en béton sous l'effet couplé d'un chargement hydrique et mécanique. La thèse est divisée en trois parties principales. Nous étudions tout d'abord les différents mécanismes physiques agissant dans les réparations. Dans la seconde partie, nous effectuons une étude expérimentale sur des structures<br />réparées. Enfin, dans la dernière partie, nous proposons un modèle numérique permettant d'analyser et de prévoir le comportement des réparations.<br />Plusieurs études récentes ont montré que le retrait de séchage a un effet préjudiciable pour les réparations en béton et peut mener à de sévères problèmes de durabilité. Le fluage en traction peut à l'inverse avoir un rôle positif en permettant de relaxer les contraintes.<br />Dans l'étude expérimentale, nous étudions le comportement de poutres en béton armé, de quatre mètres de longueur, réparées dans la partie tendue. L'étude théorique et numérique, basée sur des modèles phénoménologiques, permet d'analyser un plus grand nombre de paramètres. L'outil numérique donne des résultats en accord avec les données expérimentales. Ces études montrent l'importance du retrait de séchage. Il apparaît que plus le séchage est élevé, plus la couche réparée fissure. Ce comportement est modéré par le fluage qui permet de ralentir, voire d'éviter la fissuration. Les essais de conditionnement réunissant séchage et chargement mécanique<br />indiquent qu'il apparaît une fissuration différée non négligeable par rapport à la fissuration due au chargement mécanique. Cette fissuration est significativement affectée par le retrait et le<br />fluage. Dans ce dernier cas, une augmentation du fluage tend à accentuer la fissuration. Vis à vis d'un chargement mécanique jusqu'à rupture, les éléments réparés ont un comportement similaire<br />à celui des éléments sains.<br />L'étude expérimentale a ainsi permis de compléter les banques de données sur les réparations en béton. L'outil numérique développé dans cette thèse peut permettre d'étudier des réparations plus complexes (géométrie, conditions limites, ...).