La corrosion de l'acier dans le béton est un phénomène de dégradation majeur des structures en béton armé, qui débute par la dépassivation de l'acier due à l'abaissement du pH de la solution interstitielle et se concrétise par l'initiation de la corrosion par piqûres. Pour y remédier des inhibiteurs de corrosion peuvent être ajoutés dans la formulation du béton. Lors de ce travail, l'influence de la composition chimique de la solution interstitielle de bétons jeunes (quelques minutes après gâchage du ciment) sur la qualité du film d'oxydes formé sur la surface d'un acier doux C15 généralement employé comme armature métallique dans les bétons de constructions a été évaluée. Pour ce faire, des mesures électrochimiques (suivi du potentiel libre de corrosion Ecorr en fonction du temps d'immersion, courbes de polarisation et spectroscopie d'impédance électrochimique) ont été combinées à des analyses de surface (XPS) ainsi que des analyses de réflectométrie, à différents potentiels anodiques et cathodiques. Dans un premier temps, les résultats obtenus dans les différentes solutions interstitielles synthétiques (CEM I, II et III ; E/C = 0,45), ont été comparés à ceux obtenus dans une solution de référence NaOH 0,1 M, à pH = 13, simulant l'environnement basique des armatures métalliques. Dans un second temps, les mesures électrochimiques ainsi que les analyses de surface par XPS ont été réalisées en présence de 10% en volume de bioadjuvant. Lors de ce travail un nouveau mélange organique produit par la bactérie Pseudomonas a été testé. L'effet de l'ajout de ce dernier en solution comportant des chlorures a été évalué afin d'étudier son efficacité en conditions de corrosion localisée / Reinforcing steel in concrete is usually passivated due to the formation of a protective oxide layer that remains stable in the high alkaline surrounding pore solution. However, carbonation and contamination with chlorides induce passive film breakdown and pitting corrosion initiation. Thus, corrosion inhibitors can be added to fresh concrete as admixtures. In this work, we used a new eco-friendly bio-admixture (BA), produced by a Gram-negative bacteria (Pseudomonas). BA was added at concentration of 10 v/v % to various simulated electrolytes representative of concrete pore solutions (CPS) extracted from different concrete mixtures (CEM I, CEM II and CEM III; w/c = 0.45). The objectives of this work were to study the influence of (1) the chemical composition of CPS and (2) the bio-admixture on the electrochemical behaviour and the surface chemical composition of C15 carbon steel, used for reinforcement of building concrete. For that purpose, electrochemical measurements (corrosion potential Ecorr as a function of time, polarization curves, electrochemical impedance spectroscopy) were performed first in 0.1 M NaOH reference solution to understand the electrochemical behaviour of C15 mild steel by and then compared to those obtained in simulated CPS without or with BA. The pH of the synthetic CPS was adjusted to 13. The electrochemical results were combined to surface analysis by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and surface reflectivity. Experiments were also carried out in chlorides solution in order to study the effect of BA in localized corrosion conditions.

Le béton de chanvre est aujourd'hui le matériau de construction agro-ressource le plus développé en Europe. Il se compose de chanvre et de liant minéral (chaux) mélangé à l'eau. Généralement, il est utilisé pour ses propriétés d'isolation thermique dans le bâtiment. La plupart des blocs de béton de chanvre qui ont été étudiés, présentent un comportement fragile et une très faible résistance mécanique. Les formulations sont généralement riches en liant et légèrement compactées. Jusqu'à présent, le béton de chanvre n'est pas considéré comme un matériau porteur. Il est principalement utilisé comme remplissage isolant, combiné avec des composants de structure en bois, béton ou maçonnerie. Une étude a testé d'autres formulations, avec des teneurs plus élevées en granulats grâce à un procédé de compactage, afin d'améliorer à la fois la rigidité et la résistance des mélanges durcis. Dans ces formulations, l’ajout des granulats de chanvre, plus légers et plus poreux que la chaux, abaisse de manière significative la conductivité thermique. Le présent travail est une étude expérimentale du comportement à la compression et au cisaillement du béton de chanvre, afin d’utiliser ce matériau bio-sourcé dans le contreventement des bâtiments à ossature bois, tout en maintenant de bonnes qualités d'isolation thermique dans le bâtiment. Deux formulations compactées, M1 et M4 ont été expérimentées, ainsi que des éprouvettes obtenues à partir de blocs de commerce Chanvribloc®. Deux séries d’essais ont été réalisées. La première est portée sur la compression uni-axiale dans chaque direction pour caractériser l'anisotropie mécanique du matériau. Cette anisotropie a été engendrée par le procédé de compactage. La deuxième série d’essais permet de caractériser le comportement de cisaillement des formulations étudiées. Dans cette étude, un dispositif spécial d’essai de cisaillement a été développé. Il permet de caractériser au cisaillement des éprouvettes sous différentes contraintes normales appliquées. Les champs de déformations des éprouvettes cisaillées ont été suivis par stéréo- corrélation d’images durant les essais. Les résultats expérimentaux de compression ont montré que ce matériau est anisotrope, même lorsqu'il est industriellement mis en place par vibrations. Le matériau a plus spécifiquement un comportement isotrope transverse. Le comportement dans le sens longitudinal est caractérisé par une ductilité très élevée, tandis que le comportement transversal est très fragile, avec un comportement très variable et instable. Les résultats expérimentaux en cisaillement montrent une ductilité élevée de ce matériau. Ce comportement est intéressant pour le contreventement et le comportement sous action sismique des bâtiments avec des murs constitués de béton de chanvre. Des modélisations et applications numériques à l’échelle structurelle d’un bâtiment à plusieurs étages ont été réalisées, pour illustrer l’utilisation des blocs de béton de chanvre en contreventement de bâtiments à ossature bois. Les formulations les plus compactées présentent un meilleur comportement sous actions sismiques modérées et moyennes, par rapport aux formulations les moins compactées à la mise en œuvre, tandis que les murs en Chanvribloc à l’état actuel, ne permettent pas de contreventer les bâtiments en zones sismiques modérés ou moyennes. / Lime and hemp concrete (LHC) is nowadays the most developed bio-based aggregate building material in Europe. It consists of hemp shiv and mineral binder mixing with water. Generally, bio-based materials like LHC are used for their thermal insulation properties in building. Most blocks of Lime Hemp Concrete which have been studied, show a brittle behavior and a very low mechanical strength. The formulations are generally rich in binder and slightly compacted. Up to now, this material is then not considered as a load bearing material and is mainly used as filler insulation, combined with structure components made of wood, concrete or masonry. A study has tested other formulations, with higher contents of aggregates thanks to a compaction process, in order to improve both the rigidity and the strength of the hardened mixtures. In these formulations, shiv which has higher amount is definitely lighter and more porous than lime, which prevents a significant increase in thermal conductivity. The present work of my PhD is an experimental study of the compressive and shearing behavior of hemp concrete, in order to study the load-bearing capacity and bracing of this bio based material, while maintaining good qualities of thermal insulation in building. Two compacted formulations were tested M1 & M4, as well as samples obtained from trade-blocks Chanvribloc®. Two series of tests were performed. The first one is a uniaxial compression test in each direction for characterizing the mechanical anisotropy of the material. This anisotropy is induced by the compacting process. The second one permits to characterize the shearing behavior of the different mix-designs. In this study, an original shear device was developed, specifically designed for this kind of material, which allows shearing under controlled normal stress. An image processing performed was carried out, using a camera and ARAMIS image processing software during shear tests, to evaluate the fields of deformations and to study the behavior of the specimen during the shear test. The compressive experiments results have shown that this material is anisotropic, even when it is industrially molded by vibrations. The material has a transverse isotropic behavior. The behavior in the longitudinal direction is characterized by very high ductility, while the transverse behavior is very brittle, with a highly variable and unsteady behavior. The experimental results in shear show a high ductility of this material. These results are very promising, an interesting behavior of LHC walls in term of potential bracing. Numerical modeling and applications have been carried out to illustrate the use of hemp concrete blocks for bracing buildings. The formulation M4 exhibits a better behavior under moderate and average seismic actions, compared to the formulation M1, while the Chanvribloc walls in the present state do not allowthe buildings to be braced in moderate or medium seismic zones.

Les travaux de recherche entrepris dans le cadre de cette thèse sont destinés à permettre de démontrer que dans la technique de projection, le béton de sable fibré peut remplacer le béton ordinaire habituellement utilisé.La technique de projection du béton est notamment utilisée dans les travaux de soutènement et de tunnels, la stabilisation des pentes mais aussi dans la conception des panneaux 3D.Le béton utilisé, à ce jour, dans la technique du béton projeté dans la conception des panneaux 3D est à base de gravillons 3/8 mm. Cependant, l'inconvénient avec ce mélange, c'est les pertes par rebond du matériau et de fibres qui sont importantes (jusqu'à 50%), d'où un impact économique défavorable et une influence négative sur les propriétés mécaniques du matériau en place sur le support.Le béton de sable composé d'un faible dosage en ciment, sable et une grande quantité de fines calcaires semble tout à fait indiqué pour pallier ce problème, étant donné les avantages que procurent ses finesse, cohésion, fluidité et homogénéité. Dans le cadre de cette étude, les performances du béton de sable projeté (BSP) ont été comparées à celles du béton ordinaire projeté (BOP). Pour le retrait, le comportement a aussi été confronté à celui du béton vibré. Les paramètres de comparaison ont concerné l'état frais (avant, pendant et après projection) et l'état durci, avec une attention particulière portée aux taux de rebond des matériaux, aux résistances mécaniques et aux retraits (endogène et de dessiccation).Les résultats de nos investigations ont mis en évidence un certain nombre d'avantages du BSP par rapport au BOP. A cet effet, notons la réduction des pertes par ricochet des matériaux (béton et fibres) de moitié, avec des épaisseurs de couches de béton projeté de 9 cm contre 6 cm pour le BOP. L'autre point positif, c'est la qualité du fini de surface. Du point de vue de la résistance à la compression, le BSP présente une amplitude plus importante au jeune âge, mais équivalente à long terme. Le retrait endogène du BSP est similaire à ceux des BOP et des bétons vibrés (BV), aussi bien en amplitude qu'en cinétique. Quant au retrait de dessiccation, le BSP manifeste une déformation de l'ordre de 10% plus élevée que celle du BOP. Alors que par rapport au BV, la magnitude de la déformation du BSP est plus petite que celle du BV, et ce en dépit d'une perte d'eau par évaporation plus importante. Par conséquent, et en opposition à la majorité des résultats de la littérature, un perte de poids plus importante par dessiccation, n'implique pas systématiquement une déformation de retrait plus importante. L'autre résultat inattendu est que la structure monomodale de type « méso » du BSP est affectée par une cinétique de séchage plus rapide que la structure bimodale de type « macro » et « méso » du BV.Par ailleurs, l'ajout de 50 kg/m3 de fibres métalliques au BSP réduit le retrait de dessiccation de 16 %, alors que leur influence semble ne jouer aucun effet sur la cinétique ou la magnitude de la déformation du BOP, du moins dans les proportions du dosage utilisé.La proportion de mésopores semble un facteur décisif dans le comportement des retraits de dessiccation des bétons. Dans ce contexte, une explication est fournie pour mettre en relief les raisons du retrait moins important du BSP par rapport au BV, malgré une perte d'eau par séchage plus importante et un volume de pâte plus important. / This paper presents test results of mechanical properties of fibre reinforced sand-concrete (BSP) formulated to be used in the sprayed wet-mix process, as a substitution to fibre reinforced concrete (BOP) sprayed by dry-mix process. This process of application of concrete is suitable for diverse applications such underground support and slope stabilization. In BOP, formulated with aggregates up to 8 mm, both material and fibre rebounds are high (50 %); this results in economic implications, and affects the performances of the mixture negatively.BSP formulated with low dosage of cement, sand and high content of limestone filler, but without coarse aggregate; seems to be indicated to alleviate most of these problems, because of its fineness, high cohesiveness, high fluidity and better homogeneity. BSP was investigated and compared with BOP, on the basis of fresh and hardened properties with special emphasis on rebound, compressive strength and drying shrinkage. Results of investigations showed many advantages of this new mixture (BSP) when compared to BOP: reduction of material and fibre rebounds by approximately 50%, relatively substantially thicker layers (9 cm vs 6 cm), good finishing surface, higher early age compressive strength, and long term drying shrinkage close to that of BOP.Comparison of the results shows that the endogenous shrinkage of BOP, BSP and vibrated concrete (BV) is similar.On the other hand, the present study showed that a low amount of steel fibre (50 Kg/m3)reduces the drying shrinkage of BSP by approximately 16%.While, in the case of BOP, the influence is not significant.The aim of this study is to bring some answers to the questions about the delayed deformation of the shooting sand-concrete [BSP], which is made of aggregates up 5 mm.Drying shrinkage results, revealed that drying shrinkage of BSP is higher than that of BV in the short term. In the long term, it becomes lower than that of BV. However, the BSP loses more water during the period of shrinkage measurements than BV. Furthermore, pore size distribution shows that the mesoporous structure of BSP lost more water than the bimodal structure of BV, which includes macropores and mesopores. These particular porometric structures of BSP and BV are the main factor behind the difference of the drying shrinkage behaviour of the two mixtures.This is an interesting and unexpected result, which is not in accordance with the commonly accepted relationship between shrinkage and weight change of samples, and between moisture loss and porometric structure. This work provides an explanation for this phenomenon by taking into account the kinetics of drying and the porometry of the concrete.

La Réaction Sulfatique Interne (RSI) est une pathologie endogène qui peut toucher les matériaux cimentaires ayant été exposés à des températures supérieures à environ 65°C. Elle est causée par une formation tardive de l'ettringite dans le matériau durci, induisant le développement de pressions de cristallisation et de gonflements importants. Au jeune âge, l'élévation de température peut être due soit à l'exothermie de l'hydratation du ciment, en particulier au cœur des pièces massives, soit à la préfabrication où un échauffement est appliqué au matériau au jeune âge pour accélérer la prise et permettre un décoffrage plus rapide. L'élévation de température sur un béton durci (incendie, stockage de déchets radioactifs, structures stratégiques) représente un autre cas potentiel de développement des expansions induites par la RSI. Lors du développement de cette réaction, on observe la formation de fissures et une dégradation des performances mécaniques nuisant à la capacité portante et aux fonctionnalités en service des structures touchées par cette pathologie. L'objectif de cette recherche est de préciser et quantifier la relation entre l'histoire thermique subie (au jeune âge ou sur béton mature) et la courbe caractérisant le gonflement libre en fonction du temps (potentiel et cinétique de gonflement) afin de compléter les recommandations de prévention (basées le plus souvent sur la limitation de l'élévation de température) et de réparation des structures atteintes de cette pathologie et d'améliorer la prévision de l'état d'une structure endommagée dans le cadre d'un diagnostic. Pour les outils de calcul, tel le module RGIB du code CESAR, qui permettent de recalculer les structures atteintes de cette pathologie, la présente recherche a pour but de valider, améliorer ou élaborer la loi de couplage donnant l'expansion induite par la RSI en fonction de l'histoire thermique, au jeune âge ou lors d'échauffements tardifs. Le programme expérimental s'est focalisé sur la compréhension de l'effet de l'histoire thermique (température et durée d'échauffement) au jeune âge sur le développement des expansions, en étoffant la base de données permettant de valider les modèles de prédiction proposés dans la littérature. Il a également étudié l'effet de différents traitements thermiques tardifs où peu de données sont disponibles dans la littérature. Ces effets ont été étudiés sur des corps d'épreuve en béton potentiellement sujets à la formation différée d'ettringite : des traitements thermiques à plusieurs températures (61, 66, 71, 81, 86°C) et pendant des durées de cure de 1 à 28 jours ont été appliqués. Le suivi massique et dimensionnel des corps d'épreuve a permis d'identifier l'existence d'un effet de pessimum vis-à-vis de la durée de cure. Les caractéristiques des expansions ont été quantifiées et comparées aux histoires thermiques afin d'établir le couplage entre histoire thermique et gonflement. La pertinence du concept « d'énergie utile », associé à l'intégrale de la température en fonction du temps au-dessus d'une valeur seuil correspondant à la déstabilisation de l'ettringite, a été démontrée par la mise en évidence de courbes maîtresses. Une interprétation cohérente des résultats d'expansions (cinétiques et magnitudes) et des effets de la RSI sur les propriétés mécaniques en fonction des différentes histoires thermiques a été proposée, en lien avec une loi de prédiction des expansions / Delayed Ettringite Formation (DEF) is an internal swelling reaction that can affect concretes heated at a temperature higher than about 65°C. This phenomenon is related to a late formation of a normal hydrate (ettringite) of cement inducing crystallization pressure and significant expansions. This late formation of ettringite may affect concretes exposed to high temperatures at early age; it may be the case of precast elements, and massive concrete parts heated due to cement hydration (combination of the exothermic hydration and the low heat transfer conditions). Late in service exposure to high temperatures (fire, radioactive waste depositories and parts of structures of power plant) correspond to another situation that can induce expansion generated by DEF. In most cases, DEF leads to concrete swelling, cracking, decrease of the mechanical properties of the affected materials and thus potential problems in terms of serviceability and bearing capacity of the affected structures. The objectives of this study are to quantify and predict the relation between thermal history and swelling characteristics (magnitude and kinetics) in order to propose recommendations for prevention of DEF (A critical condition for the development of this reaction consists in the temperature increase at early age. Thus, temperature limitation is recommended as one of the most efficient ways to avoid DEF expansions), and for assessment and repair of structures affected by this pathology. For numerical tools, such as RGIB module of the CESAR-LCPC F.E. software, which allow to re-assess the structures affected by this phenomenon, this research aims to validate, or improve, or develop a coupling law giving the expansion induced by DEF depending on a thermal history at early age or on mature concrete. The investigations carried out were focused on the effect of temperature and curing duration of early age heat treatments on the risk of developing expansion. They also included effect of late heat treatments which correspond to scarce data in the literature. The experiments were performed on concrete specimens, using a sulfate, aluminate and alkali-rich cement, aiming to quantify the expansion magnitudes and kinetics due to different thermal histories and to identify the existence of an eventual pessimum effect with respect to the thermal energy, as mentioned in the literature. A number of heat treatments at 61, 66, 71, 81 and 86°C were applied for durations from 1 to 28 days. Monitoring of the specimens dimensions allowed identifying a pessimum effect with respect to the thermal curing duration. The swelling characteristics (magnitude and kinetics) have been quantified, using a mathematical relation, and compared to thermal histories applied to determine a link between thermal history and swelling. The relevance of the concept of ‘effective thermal energy' associated with the integral of the temperature as a function of time beyond a threshold value corresponding to the destabilization of ettringite was demonstrated by the identification of master curves. A consistent interpretation of the results of expansions (kinetics and magnitudes) and effects on the mechanical properties according to different thermal histories, has been proposed in connection with the law for predicting expansions

Lors de la construction de structure réalisée en plusieurs phases de bétonnage, les déformations du béton sont restreintes durant son durcissement. Quand le retrait est restreint, des contraintes de traction sont induites dans le matériau et un risque de fissuration est présent. Il est alors nécessaire de modéliser l’évolution des propriétés au jeune âge afin de prédire le comportement de la structure durant le jeune âge du béton. La difficulté réside dans le fait que la modélisation des propriétés du béton doit être basée sur des données expérimentales au jeune âge et que ces données doivent être obtenues automatiquement car le durcissement du béton se produit rapidement pendant les premières heures et les premiers jours. La thèse porte sur l’étude expérimentale et numérique des propriétés au jeune âge des matériaux à base de ciment et plus particulièrement sur le développement des déformations endogènes, le coefficient de dilatation thermique, le module d’élasticité et le fluage propre en compression et en traction. A cet effet, un travail complet a été réalisé à l'ULB et à l’Ifsttar impliquant le développement d'une nouvelle approche avec de nouvelles procédures d'essai et la conception de nouveaux dispositifs d'essai pour générer des données expérimentales depuis la prise du matériau. La méthodologie est basée sur deux méthodes d'essai répété. Pour la caractérisation du comportement viscoélastique d'un béton depuis sa prise, un essai de chargement permanent couplé à un essai avec des chargements répétés de plusieurs minutes est nécessaire. Les déformations endogènes, le coefficient de dilatation thermique et la prise sont caractérisés avec des variations thermiques répétées sur un échantillon de béton. Cette nouvelle approche a été définie sur un béton ordinaire et ensuite étendue sur l’étude de 4 paramètres pertinents : le rapport eau-ciment, l'effet de restriction de l'agrégat sur la pâte de ciment dans le développement des propriétés du béton au jeune âge, la substitution du ciment par des additions minérales et la différence de comportement en traction et en compression. Sur la base de ces résultats expérimentaux, de nouveaux modèles ont été développés pour la caractérisation des propriétés au jeune âge de matériaux cimentaires depuis le temps de prise. Une version adaptée de la modélisation du fluage propre dans le Code modèle 2010 est également proposée / For usual concrete structure built in several phases, concrete deformations are restrained during the hardening process. When shrinkage is restrained, tensile stresses are induced and a cracking risk occurs. Modelling the evolution of an early age set of parameters on concrete is necessary to predict the early age behaviour of concrete structures. The difficulty lies in the fact that the modelling of concrete properties must be based on experimental data at early age and this data must be obtained automatically because the hardening process of the concrete takes place rapidly during the first hours and also the first days. The thesis deals with experimental and numerical study of the early age properties of cement based materials and more specifically the development of the autogenous deformation, the coefficient of thermal expansion, the E-modulus and the basic creep in compression and tension. For this purpose, a comprehensive work was carried out at ULB and Ifsttar involving the development of a new approach with new test procedures and the design of new testing devices to generate experimental data since the setting of the material. The methodology is based on two repeated testing methods. For the characterization of the viscoelastic behaviour of a concrete since setting, a permanent loading coupled to a test with repeated minute-long loadings is needed. Whereas, the autogenous strain, the coefficient of thermal expansion and the setting are characterized with repeated thermal variations on a concrete sample. The new approach was defined on an ordinary concrete and then extended to the study of the following parameters: the water-cement ratio, the restrained effect of aggregate on the cement paste in the development of concrete properties at early age, the substitution of cement by mineral addition and the difference of behaviour in tension and in compression. Based on these experimental results, new models were developed for the characterization of the early age properties of cement based materials since setting time. An adapted version of the Model Code 2010 for the modelling of basic creep is also proposed

Le confinement des poteaux en béton a fait l’objet de plusieurs recherches dans les années précédentes et l’influence des différents paramètres sur l’efficacité du confinement a été aussi soigneusement étudiée, à savoir : la limite élastique de l’acier de confinement, l’espacement entre les barres transversales, la contrainte maximale du béton, l’inclusion des fibres dans le béton. Plusieurs modèles de confinement ont été proposés dans la littérature et l’examen de ces derniers a souligné le besoin de développer un modèle de confinement pour le béton à hautes performances. Ce dernier est caractérisé par son comportement fragile surtout dans les zones à forte sismicité ce qui réduit son utilisation. Il s’est avéré que l’utilisation des fibres, ne serait-ce qu’en petite quantité (0,0% à 1,0% du volume de béton), dans la matrice de béton est très bénéfique pour palier à ce problème de fragilité des BHP. Dans le cadre de ce projet nous allons effectuer une étude expérimentale qui consiste à effectuer des tests de compression centrée sur douze poteaux de dimensions : diamètre : 303 mm, hauteur : 1400 mm, afin d’examiner l’effet de plusieurs paramètres sur le comportement structural des poteaux en béton armé, à savoir : la résistance en compression du béton, l’espacement des étriers, la quantité de fibres utilisée, la présence de l’enrobage du béton, la présence de supports servant à retenir l’enrobage du béton. Les spécimens ont été fabriqués avec des bétons dont la résistance en compression spécifiée varie de 30MPa à 90MPa, selon le cas. Deux pas de spirales sont utilisés, 50 mm et 100 mm. La quantité de fibres variait de 0,0% à 1,0%. Les résultats de l’étude expérimentale montrent que la présence des fibres synthétiques dans la matrice de béton permet de remédier au problème de fragilité des BHP et que des gains de résistance sont observés au niveau du béton confiné et non confiné. L’ajout des fibres a permis à l’enrobage du béton d’atteindre sa résistance théorique et de se rompre par écrasement de matériaux et non par flambage. Des niveaux de ductilité importants sont atteints en fournissant un confinement adéquat aux BHP. Le nombre de spécimens pour analyser les variables : présence de l’enrobage et de supports, était insuffisant pour pouvoir tirer des conclusions fiables à ce sujet. Une bonne corrélation est observée lors de la comparaison des résultats expérimentaux et de ceux obtenus avec le modèle analytique proposé par Eid et Paultre qui est dérivé du modèle Cusson et Paultre.

La mixité bois-béton est une solution intéressante dans le domaine des ouvrages d'art pour la réalisation de ponts, et dans le domaine du bâtiment dans la confection de planchers mixtes bois-béton. Le laboratoire Navier travaille depuis plusieurs années au développement du procédé par collage appliqué aux structures mixtes bois-béton. En effet, cette technique d'assemblage permet d'assurer une connexion quasi-parfaite entre le bois et le béton, contrairement aux techniques d'assemblage usuelles (connecteurs métalliques). Des travaux antérieurs ont montré la bonne performance de structures mixtes collées bois-béton du point de vue de leur tenue mécanique en fatigue. Cependant la connexion par collage nécessite une étude complémentaire concernant la durabilité de l'assemblage collé bois-béton, en particulier lorsque la structure mixte est soumise à des conditions hygrométriques variables. Les travaux menés pendant la thèse ont pour objectifs de déterminer les facteurs qui influent sur la tenue de ces assemblages collés sous chargement hydrique ; ils se divisent en 3 parties :-Deux parties expérimentales :(1)Des tests de cisaillement « Push-Out », en collaboration avec le Laboratoire Départemental d'Autun, ont permis d'évaluer l'effet des propriétés élastiques de l'adhésif sur la tenue en cisaillement de l'assemblage. L'objet de cette étude expérimentale est de valider un choix de colle pour ce type d'assemblage, prenant en compte un vieillissement hydrique, en se basant sur la capacité maximale atteinte en cisaillement, et le mode de rupture de l'assemblage. (2)Parallèlement aux tests de cisaillement, l'effet de chargements hydriques sur la tenue d'assemblages collés bois-béton a été étudié. L'analyse du comportement hydrique de la structure a été réalisée par la technique de corrélation d'image (DIC) sur des assemblages bois-béton collé de petite taille. Ces mesures de déformations locales ont permis de localiser des zones d'endommagement liées notamment aux déformations hydriques du bois empêchées par l'interface collée. Les effets des propriétés élastiques de l'adhésif, de la géométrie du bois (notamment sa structure et le sens des cernes par rapport au plan de collage) ainsi que du comportement mécanique du matériau cimentaire ont été étudiés.- Une partie numérique :(3) Un modèle numérique par éléments finis a été validé en comparant les résultats numériques aux cartes de déformation obtenues expérimentalement. L'analyse numérique a permis de quantifier les contraintes induites au niveau de l'interface en relation avec les déformations hydriques empêchées par l'interface collée et de prévoir le comportement à l'échelle 1 de structures mixtes. Ces différentes investigations ont permis de proposer des solutions optimisant ce type de connexion et de définir des conditions de mise en œuvre et d'utilisation de ces assemblages / The wood-concrete composite is an interesting solution in the field of Civil Engineering to create high performance bending elements for bridge, as well as in the building construction for the design of wood-concrete floor systems. The Navier laboratory has been working for many years on the development of the bonding process as applied to wood-concrete composite structures. Contrary to conventional joining connectors (metal connectors), this assembling technique does ensure an almost perfect connection between wood and concrete. Previous work has already shown good performances of glued wood-concrete composite structures in terms of mechanical fatigue. However, the bonding connection requires additional research on the long-term behaviour of glued wood-concrete composites, especially when this structure is subjected to variable hygrometric conditions. The work undertaken during this thesis aims at determining the factors which induce damages on these glued wood-concrete assemblies under hygrometric loading; the research is divided into 3 parts:-Two experimental parts:(1)"Push-Out" shear tests conducted in collaboration with the Departmental Laboratory of Autun, were used to assess the effect of the elastic properties of the resin on the shear strength of the assembly. This experimental study aims at validating the adhesive of choice for this kind of connection, taking into account ageing under variable hygrometric conditions. Analysis is based on maximum shear capacity and on the failure mode of the assembly. (2)In addition to shear tests, the effect of hygrometric loading on the durability of glued wood concrete assemblies was examined. The analysis of the hydric behaviour of the structure was carried out by the digital image correlation (DIC) technique on small-sized glued wood-concrete assemblies. The measurements of the local deformations allowed us to locate areas of damage, particularly due to the hydric deformations of the wood prevented by the glued connection The effects of the elastic properties of the resin, the microstructure of the wood (including its structure and the direction of the annual rings) as well as the mechanical behaviour of the concrete material were examined.- A numerical part:(3) A numerical finite element model was validated by comparing the numerical results to the deformation maps experimentally obtained. Numerical analysis was used to quantify the stresses induced to the structure, in relation to hydric deformations prevented by glued connection. Moreover investigations at the full scale were conducted to evaluate the long-term behaviour under variable hygrometric conditions. These investigations were conducted in order to offer solutions aiming at optimizing this type of connection, and to define conditions for use of these glued assemblies

Près de la moitié des réparations réalisées sur les ouvrages en béton se concluent par un échec prématuré. Cela se traduit principalement par le décollement de la couche réparatrice, dû à un manque d'adhérence de cette couche sur le support dégradé, et par la corrosion des armatures métalliques de la structure. C'est ainsi que l'Europe consacre la moitié du budget alloué à la construction à la réhabilitation des ouvrages. Deux types de produits de réparation sont principalement proposés sur le marché, les mortiers hydrauliques et les mortiers modifiés par des polymères. Les propriétés intrinsèques de ces produits sont connues mais peu d'études portent sur l'évolution de ces propriétés à long terme, notamment lorsque les matériaux sont appliqués sur un support en béton dégradé. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre l'influence de la présence de polymère dans les mortiers sur la durabilité des réparations des ouvrages d'art en béton. Pour mener à bien cette étude, des mortiers modifiés de formulation connue et contrôlée ont été préparés en laboratoire à partir de l'analyse de la composition de plusieurs produits de réparation commerciaux. Les propriétés intrinsèques à l'état frais et durci de ces deux types de matériaux ont été analysées, en s'intéressant notamment à l'influence de la nature et de la teneur en polymères et à l'influence de la cure appliquée sur ces matériaux. L'augmentation de la quantité de polymère entraîne l'accroissement des propriétés mécaniques des mortiers. Cet effet est surtout visible en flexion car les polymères viennent renforcer l'interface granulat-liant. La cure des mortiers à 40°C permet d'améliorer leurs performances mécaniques et de diminuer leur porosité car dans ces conditions, la formation de films de polymère entremêlés aux hydrates de ciment est favorisée. Un essai a également été développé pour mesurer l'adhérence des mortiers sur un support représentant le béton à réparer. L'influence de la présence de polymère et de l'état de surface du support sur l'adhérence a été analysée, ainsi que l'évolution de l'adhérence pendant la conservation des éprouvettes dans des environnements différents. Ces essais ont permis de montrer que l'addition de polymère permettait d'augmenter l'adhérence des mortiers contenant des polymères par rapport aux mortiers non-modifiés. Après trois mois de durcissement, l'adhérence maximale est obtenue à partir de 10% de polymère. L'augmentation de la rugosité et la saturation en eau du support n'ont pas entraîné d'augmentation de l'adhérence par rapport aux surfaces sèches et planes. Comme pour les propriétés intrinsèques des mortiers modifiés, une cure à 40°C permet d'améliorer l'adhérence alors qu'une immersion dans l'eau est défavorable. Enfin, le risque de corrosion des armatures enrobées de mortiers modifiés a été étudié en caractérisant les propriétés électrochimiques des aciers ainsi que les propriétés de transfert d'espèces agressives dans les mortiers. L'addition de polymères dans les mortiers renforce la protection des armatures métalliques grâce à leurs propriétés d'isolant électrique. Dans la plupart des cas, ils limitent également la diffusion du CO2 et des ions chlorure dans le matériau / About half of the repairs carried out on concrete structures conclude with a premature failure. This is mainly due to the debonding of the repair layer, caused by a lack of adhesion on the degraded concrete surface, and by the corrosion of steel rebars in concrete. It is estimated that over 50% of Europe's annual construction budget is spent on the rehabilitation of existing structures. Two types of repair products are mainly offered on the market, hydraulic mortars and polymer-modified mortars. The intrinsic properties of these products have been studied, but few works have been conducted to assess the evolution of these properties, especially when they are applied on a degraded concrete surface. The aim of this work is to better understand the influence of the presence of polymer in mortars on durability of the repair of concrete structures. To carry out this study, polymer-modified mortars were prepared with a controlled formulation based on the analysis of the composition of several commercial products. The intrinsic properties of these mortars were studied at the fresh and hardened state, focusing in particular on the influence of the nature and content of polymers and of the curing applied to these materials. Increasing the quantity of polymer leads to the increase of the mechanical properties of mortars. This effect is especially noticeable in flexion because polymers reinforce the aggregate-binder interface. The curing of mortars at 40°C improves their mechanical performances and reduce their porosity because in these conditions, the formation of polymer films intertwined with cement hydrates is favored. A test has also been developed to measure the adhesion of mortars on a support representing the concrete surface to be repaired. The influence of the presence of polymer and of the surface state of the support on the adhesion was analyzed, as well as the evolution of adhesion during the storage of specimens in different environments. These tests have shown that the addition of polymer can increase the adhesion of polymer-modified mortars comparing to unmodified mortars. After three months of curing, the adhesion is maximum from 10% of polymer. The increase of the roughness and saturation with water of the support did not induce any increase of the adherence comparing to flat and dry surfaces. As for the intrinsic properties of polymer-modified mortars, the curing at 40°C improves the adherence while an immersion in water is unfavorable. Finally, the risk of corrosion of a steel bar embedded in the mortar was studied by characterizing the electrochemical properties of steel and the transfer properties of aggressive species in mortars. The addition of polymers in mortars enhances the protection of rebar thanks to their electrical insulation properties. In most cases, they also limit the diffusion of CO2 and chloride ions in the material

Le béton de chanvre est obtenu par le mélange d'un granulat végétal, constitué de bois de chanvre, et d'un liant. Il confère au mur de bonnes propriétés d'isolation thermique et acoustique, ainsi qu'une régulation de l'humidité. Cependant, des problèmes de non-prise, qui semblent fortement liés aux transferts d'eau dans le béton au cours des premières heures, peuvent parfois se produire. La RMN permet de quantifier l'eau dans le chanvre et dans le liant et donc de décrire et comprendre les transferts au cours de la prise. Nous montrons d'abord que, dans le liant constitué d'un mélange de chaux hydraté et de ciment, la chaux accélère la prise du ciment. Cette prise est d'autant plus inhibée que la quantité de chanvre au contact du ciment est importante. Nous montrons également que l'absorption d'eau par le granulat de chanvre s'étale sur trois jours, et qu'elle se produit en deux phases successives correspondant à l'imprégnation de deux zones du chanvre. L'étude des transferts dans le béton pendant la prise révèle une absorption d'eau rapide par le chanvre initialement, puis un transfert vers le liant. L'étude d'un béton de chanvre "modèle" nous permet d'associer ce transfert au retrait chimique du ciment au cours de la prise / Hemp concrete results from the mix of a vegetal aggregate (hemp shives) and a binder. It provides thermal and acoustic insulation to the wall, as well as a good moisture regulation. However, problems sometimes occur during setting, that seem strongly linked to transfers of water in the concrete in the first hours. NMR allows to quantify water in hemp and in the binder and thus to describe and understand the transfers during setting. We first show that, in the binder consisting of a mixture of hydrated lime and cement, lime accelerates cement hydration. This hydration is inhibited as the amount of hemp in contact with the cement increases. We also show that the absorption of water by hemp shives is takes place during three days, and it occurs in two successive phases corresponding to two areas of hemp that imbibe. The study of transfers in the concrete during the setting shows a rapid water absorption by the hemp initially, followed by a transfer to the binder. The study of a "model" hemp concrete allows us to associate this transfer to the chemical shrinkage of cement during hydration

Au Québec, l’épandage des sels de déglaçage pendant l’entretien hivernal des routes est l’une des causes de la corrosion des armatures en acier dans les ouvrages routiers en béton armé. La corrosion de l’acier crée des tensions internes dans le béton, ce qui entraine l’éclatement du béton qui enrobe l’armature d’acier. La durée de vie des infrastructures routières est par conséquent réduite et les coûts d’entretien sont augmentés. Le présent projet de recherche est né d’une collaboration entre le ministère des Transports, de la Mobilité durable et de l’Électrification des Transports (MTMDET) et l’Université de Sherbrooke. Il vise à étudier l’utilisation des barres en polymères renforcés de fibres de verre (PRFV), non sujettes à la corrosion dans les dalles en béton armé continu (BAC). Dans cette étude, une section de chaussée de 300 mètres de long a été instrumentée pendant la reconstruction de l’autoroute 40 Ouest à Montréal, pour caractériser le comportement à court et à long terme des dalles en BAC avec des armatures en PRFV. Les résultats expérimentaux montrent que les conditions climatiques affectent considérablement le comportement à la fissuration des dalles en BAC de PRFV et d’acier. Une analyse par éléments finis d’une section de la chaussée a été également réalisée avec le logiciel Abaqus en vue d’étudier l’influence de plusieurs paramètres tels que le taux d’armature longitudinale, les propriétés des barres de PRFV et leur profondeur, l’épaisseur de la dalle, le coefficient de dilatation thermique du béton et l’espacement des armatures transversales sur le comportement de la dalle en BAC de PRFV. Le modèle par éléments finis a été validé avec les résultats expérimentaux obtenus en chantier. Les résultats numériques montrent que le coefficient de dilatation thermique du béton, le taux d’armature longitudinale, les propriétés des barres de PRFV et leur positionnement dans la dalle, l’épaisseur de la dalle constituent les paramètres qui influencent le plus le comportement des dalles en BAC. Pour le dimensionnement des dalles en BAC de PRFV, des taux d’armature ainsi que des propriétés de barres de PRFV ont été proposés en tenant compte des résultats expérimentaux ainsi que de l’analyse par éléments finis.