Diss.--Philosophische Fakultät--Münster--Universität, 1991.

Reproduction de : Thèse de doctorat : génie mécanique : Clermont Ferrand 2 : 2005. / Thèse avec annexes. Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. p.146-153.

Dissertation--Fachbereich Kommunikations- und Geschichtswissenschaften--Berlin--Technische Universität, 2000. / Bibliogr. p. 357-388. Index.

Au vu de la différence de densité entre les composants minéraux solides et l’eau entrant dans la composition d’un béton, une instabilité gravitaire peut apparaître et provoquer une séparation de phase. Cette séparation est à l’origine de la formation d’une pellicule d’eau à la surface du béton et est appelé ressuage. Malgré le fait que le ressuage peut directement ou indirectement nuire aux propriétés finales du béton durci, les connaissances existantes ne permettent pas de prédire ce phénomène ou de le corréler à la formulation du béton. L’objectif de cette thèse est d’identifier la physique mise en jeu lors du phénomène de ressuage de façon à proposer à la fois une méthodologie de mesure adaptée et un cadre théorique prédictif.La démarche retenue consiste à commencer par l’étude d’un matériau simple tel qu’une pâte de ciment en laboratoire pour terminer à l’échelle plus complexe d’un béton de fondation coulé sur chantier.Dans une première partie, nos résultats expérimentaux sur pâte de ciment suggèrent que le ressuage ne peut pas être considéré comme un simple phénomène de consolidation homogène d'un matériau poreux déformable mais comme un phénomène de consolidation hétérogène conduisant à la formation de canaux préférentiels d'extraction d'eau. Nous montrons ainsi l'existence de trois régimes de ressuage : une période d'induction, une période d’accélération et une période de consolidation. Seuls les deux derniers régimes avaient été observés et discutés jusqu'à maintenant dans la littérature. Nos résultats suggèrent que la formation de ces canaux préférentiels semble être initiée par les défauts du système (les bulles d’air au premier ordre).Dans une seconde partie, les deux essais normalisés utilisés à ce jour dans la pratique industrielle pour la mesure du ressuage des bétons sur chantier, l’essai ASTM et l’essai Bauer, sont étudiés. Nous montrons que ces essais capturent des aspects différents du ressuage et qu’ils ne peuvent donc être corrélés. Nous montrons par ailleurs l’existence de limites dans la capacité de ces essais à capturer le risque de ressuage pour un béton donné. Des modifications de protocole sont alors proposées pour améliorer ces essais et leur permettre de fournir les données nécessaires à la prédiction du ressuage à l’échelle de la fondation.Enfin, nous étudions à la fois les différences entre ressuage d’une pâte de ciment et ressuage d’un béton et l’influence de la hauteur totale de matériau soumis au ressuage. La forte dépendance de la vitesse de ressuage à la profondeur est mise en évidence dans le cas des bétons. Un modèle permettant d’extrapoler une vitesse de ressuage dans une fondation à partir d’une mesure de ressuage à l’aide de l’essai ASTM est proposé. Ce modèle est validé sur des essais de laboratoire et des fondations réelles.Mots clés : ressuage, béton, pâte de ciment, consolidation, effet d’échelle / Due to the density differences between the solid mineral components and the suspending water, gravity can induce phase separation in concrete. This phase separation is at the origin of the formation of a film of water on the upper surface of fresh concrete, commonly known as bleeding. Although bleeding is known to directly or indirectly affect the final properties of hardened concrete, the existing knowledge does not allow for the prediction of this phenomenon or its correlation to mix proportions. The objective of this thesis, therefore, is to identify the physics behind the bleeding phenomenon in order to propose both an adapted measurement methodology and a predictive theoretical framework.The approach adopted is to start from the study of a simple model material, a cement paste in the laboratory, and upscale to the more complex scale of concrete poured into a real foundation on site.In the first part, our experimental results on cement paste suggest that bleeding cannot be simply described as the consolidation of a soft porous material, but, in fact, is of an obvious heterogeneous nature leading to the formation of preferential water extraction channels within the cement paste. We thus show the existence of three bleeding regimes: an induction period, an acceleration period, and a consolidation period. Only the last two regimes had been observed and discussed in the literature. Our results suggest that the formation of these preferential channels seems to be initiated by system defects (air bubbles at first order).In the second part, the two industrial standard tests used for the measurement of bleeding on site, the ASTM test and the Bauer test, are studied. We show that these tests capture different aspects of bleeding, and therefore, cannot be correlated. We also show the existence of limits in the capacity of these tests to capture the risk of bleeding for a given concrete. Changes and improvements are proposed in order to enable these tests to provide the data necessary for the prediction of bleeding at the concrete foundation scale.Finally, in the last part, we study the differences between the bleeding of a cement paste and the bleeding of a concrete and the influence of the total height of material subjected to bleeding. The high dependence of the bleeding rate on the depth of the foundation is captured in the case of concretes. A model is proposed to extrapolate a bleeding rate in a foundation from a bleeding measurement using the ASTM test. This model is validated on laboratory tests and on onsite measurements of real concrete foundations.Keywords: bleeding, concrete, cement paste, consolidation, scale effect

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2001. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Texte remanié de: Diss.--Philosophische Fakultät--Kiel--Christian-Albrechts-Universität, 1991. / Résumé en anglais.

Le présent travail comporte une analyse du comportement sismique des sols renforcés par des inclusions rigides. L’étude est effectuée à l’aide d’une modélisation numérique tridimensionnelle par différences finies de l’interaction sol-matelas-inclusions-structure. Le comportement du sol est supposé de type élastoplastique avec un amortissement de type Rayleigh. Le travail est présenté en trois chapitres.Le premier chapitre comporte une synthèse des travaux réalisés sur les inclusions rigides et sur l’analyse de leur comportement en zone sismique. Il présente d’abord la technologie de renforcement par inclusions rigides ainsi que son utilisation et les méthodes de calcul sous chargement statique. Ensuite, il donne une synthèse des approches utilisées pour l’analyse de l’interaction sol-structure sous chargement sismique, et plus particulièrement pour les groupes de pieux et les inclusions rigides.Le second chapitre est consacré à l’analyse de l’interaction cinématique du système sol-matelas-inclusions-structure. L’analyse est effectuée à l’aide d’une approche globale qui consiste à calculer la réponse de l’ensemble des éléments du système à un chargement sismique. Elle est réalisée à l’aide d’une modélisation tridimensionnelle et non linéaire du système de renforcement. Le chapitre est composé de trois parties. La première expose le modèle numérique utilisé, la seconde présente une analyse d’un sol renforcé par un groupe de 2x2 inclusions rigides, la dernière est consacrée à une étude de l’influence de principaux paramètres sur la réponse sismique du groupe d’inclusions rigides.Le dernier chapitre est consacré à l’étude de l’influence de la présence de la structure sur l’interaction sol-matelas-inclusions-structure. L'accent est mis sur l’influence des paramètres majeurs tels que les caractéristiques géométriques et mécaniques du matelas, la rigidité des inclusions, les conditions de liaison inclusions-matelas et l’amplitude du chargement. Ce chapitre donne aussi une comparaison entre le comportement sismique des inclusions rigides avec celui d’un groupe de colonnes de module mixte (CMM) et d’un groupe de pieux. / This work includes an analysis of seismic behaviour of soft soil improved by vertical rigid inclusions. The study is conducted by using a three-dimensional finite-difference numerical modelling of soil-gravel layer-inclusions-structure interaction. Soil media is assumed to be elastoplastic with Rayleigh damping. The work is presented in three chapters. The first chapter deals with a review of the literature on research previously conducted on rigid inclusions and their behaviour in seismic areas. Firstly, the technology of soft soil improvement by vertical rigid inclusions, its domains of applications and methods of calculation under static loading are presented. Then, a synthesis of approaches used to evaluate soil-structure interaction under seismic loading is reviewed; we focus more precisely on methods concerned the grouped piles and rigid inclusions.The second chapter is devoted to the analysis of kinematic interaction of soil_gravel layer-inclusions-structure system. The analysis is performed using a global approach which consists of calculating the response of all elements composing the latter system under seismic loading. The analysis is carried out by a nonlinear three-dimensional numerical modelling of the soil reinforcement system. The chapter is divided into three parts. The first one outlines the used numerical model; the second presents an analysis of a soil reinforces by a group of four rigid inclusions. In the third part, we present a parametric study which covers the influence of main parameters on the seismic response of the rigid inclusions group.The last chapter is devoted to the study of the influence of the presence of structure on the soil-gravel layer-inclusion-structure interaction. The influence of major parameters is highlightened by a parametric study concerns the effect of geometric and mechanical characteristics of the gravel layer, inclusion rigidity, the inclusions-gravel layer connection conditions and the amplitude of the seismic loading. The chapter gives a comparison between the seismic behaviour of rigid inclusion (IR) to both column with mixed module (CMM) and a group of classical piles.

En faisant l’adaptation d’un modèle numérique récemment développé à l’Université Laval, il a été possible d’évaluer le flux thermique à travers une fondation construite dans différents sols typiques. L’étude consiste en une analyse numérique de transfert thermique incluant la conduction, la convection, le transfert de vapeur et le changement de phase dans des conditions hydrostatique pour des conditions de fondations et de sols représentatives. La comparaison des modèles incluant différents modes de transfert thermique ne montre pas de différence significative à l’exception du modèle incluant le changement de phase. Les résultats montrent une augmentation du flux thermique d’environ 0,5 W/m2 au maximum provoqué par le changement de phase. Ce travail comprend également la comparaison des déperditions thermiques dans l’argile, le sable et le silt.

Le réseau routier québécois est profondément affecté par des problèmes d'orniérage et de fissuration en fatigue qui sont causés par la réduction de la résistance en période de dégel. L'intégration de caractéristiques favorisant le drainage permet de contrer ces problèmes et d'assurer la pérennité de la chaussée. Cette thèse a établi une méthodologie de sélection appropriée et rationnelle de la géométrie et des matériaux de fondation routière qui favorise une réduction rapide du degré de saturation moyen des matériaux de fondation sous la voie de roulement. Contrairement à une analyse traditionnelle du temps de drainage, la méthodologie de sélection est fondée sur le degré de saturation minimal moyen des matériaux de fondation sous la voie de roulement ainsi que sur une période critique qui permet d'intégrer les aspects hydrique et thermique afin d'évaluer les conditions de drainage en période de dégel. Une équation a ainsi été développée pour le degré de saturation minimal moyen en présence de fondations routières bicouches. Les outils de calculs hydrique et thermique, développés dans le cadre de cette étude, ont permis d'effectuer une analyse paramétrique de la période critique. Afin d'éliminer l'effet de barrière capillaire et de réduire la période critique, l'analyse a démontré qu'il est préférable de préconiser un matériau de sous-fondation de faible diamètre équivalent des particules solides dont la conductivité hydraulique à saturation est supérieure à celle du matériau de fondation. De plus, la comparaison de la période critique de fondations routières monocouche et bicouche a démontré que la superposition de matériaux de fondation et de sous-fondation permet de réduire la période critique en favorisant l'écoulement vertical de l'eau vers la couche de sous-fondation. La sélection de matériaux de fondation à granulométrie étalée, dont la conductivité hydraulique à saturation est faible mais la capacité portante élevée, est ainsi justifiée par la présence d'une couche de sous-fondation adaptée. / The Québec road network is profoundly affected by rutting and fatigue cracking problems caused by a resistance reduction during the seasonal thaw period. These problems can be countered by integrating characteristics that favor drainage and improve pavement durability. This thesis has established a methodology for the appropriate and rational selection of pavement geometry and materials that favors a rapid reduction in the average degree of saturation of the base course underlying the traffic lane. Contrary to traditional time to drain analyses, the selection methodology is based on the average minimum base course degree of saturation and a critical period that integrates hydraulic and thermal aspects in order to evaluate drainage conditions during the thaw period. A formula is developed for the average minimum base course degree of saturation of a two-layer, base and subbase, pavement foundation. A parametric analysis of the critical period is accomplished with hydraulic and thermal numerical tools that are developed in the framework of the present study. In order to negate the capillary barrier effect and reduce the critical period, the analysis has shown that it is preferable to use subbase materials with small equivalent particle diameters that have a greater saturated hydraulic conductivity than the base material. Through comparison of one-layer and two-layer pavement foundations, it has also been shown that the superimposition of base and subbase materials reduces the critical period by favoring bottom seepage. Hence, the implementation of a dense graded base material, with low saturated hydraulic conductivity and high bearing capacity, is justified by the presence of an adequate subbase material.

Un cadre théorique et technique est développé afin de permettre la réalisation d'essais à la table vibrante visant l'étude du comportement de fondations superficielles reposant sur sol pulvérulent sec. Une revue exhaustive de la littérature est réalisée et permet de dégager les principales problématiques ainsi que de faire le point sur l'état des connaissances dans le domaine. Est ensuite développée une théorie de modélisation dimensionnelle spécifiquement appliquée à l'étude des sols en condition 1-g devant permettre de prédire adéquatement le comportement d'une structure réelle en fonction du comportement d'une structure de petite taille au laboratoire. Cette approche est basée sur les recommandations de plusieurs auteurs et sur le modèle de la mécanique d'état critique. L'aspect technique du projet comprend le développement d'un système de confinement pour des échantillons de sols de grandes dimensions. Le système permet d'obtenir des conditions de déformations de type champs libre pour un cas de déformation plane. Ces conditions sont obtenues via l'utilisation d'un mécanisme novateur de dissipation d'énergie, spécifiquement développé dans le cadre de ce projet de recherche. L'analyse structurale complète de la boîte est réalisée et présentée en détails. Un sable naturel de la région de Montréal, un sable à mortier, est étudié au laboratoire de l'Université Laval. Ce sable doit pouvoir servir de support à la fondation lors des essais à la table vibrante. L'objectif est de permettre de dégager les propriétés mécaniques du sol afin de recourir à la théorie de la modélisation ce qui permettra d'assurer une concordance entre le comportement du modèle en laboratoire et la structure réelle. Finalement, une analyse numérique est réalisée afin d'évaluer l'impact des frontières rigides sur le comportement en rotation des fondations superficielles. L'objectif est d'évaluer la distance minimale devant être respectée en fonction de la pression de contact entre la semelle et le sol afin de permettre de maximiser les dimensions de la fondation utilisée au laboratoire lors des essais 1-g.