Reactive transports in unsaturated porous media: application to the healing process of cement-based materials
Transferts dans les milieux poreux réactifs non saturés: application à la cicatrisation de fissure dans les matériaux cimentaires par carbonatation
Résumé
The prediction of the concrete structures lifetime is based on a modeling of degradation phenomena but also the healing phenomena that may occur. The aim of the study is the comprehension and modeling of underlying processes related to the carbonation-healing of a crack in a cementitious material. The experimental program consists on creating a crack on a specimen and to seal it with a fluid containing carbonates. The sealing-process involves different physico-chemical interactions which are moisture transfers (drying or wetting on crack edges), convective or diffusive transport of Ca++ from poral solution to the crack edges and chemical reaction between Ca++ and CO32-. The work, focused on the clarification of the different tools required to model these processes, in terms of modeling as well as experiments. The proposed modeling is based on an original pore network model able to explain water vapour sorption isotherms taking account the hysteresis effect, but also the transfer properties.
The evolution of these characteristics with the chemical alteration of the cement matrix are
also considered by the model .
La prédiction de la durée de vie des ouvrages en béton repose non seulement sur une
modélisation des phénomènes de dégradation mais également sur les phénomènes de
cicatrisation qui peuvent survenir. L’enjeu de l’étude consiste à comprendre et à modéliser les
processus sous-jacents à la cicatrisation par carbonatation d’une fissure dans un matériau
cimentaire. Le programme expérimental consiste à créer mécaniquement une fissure sur une
éprouvette puis à la colmater en faisant percoler un fluide chargé en carbonates. La cicatrisation met en jeu un enchaînement d’interactions physico-chimiques qui sont les transferts hydriques (séchage ou resaturation de la zone contigüe à la fissure), transport diffusif ou convectif des ions Ca++ de la solution interstitielle vers les bords de la fissure et la réaction chimique entre les ions Ca++ et les ions CO32-. Le travail de thèse est focalisé sur la mise au point des divers outils indispensables à la modélisation de ces processus, ceci en termes d’expérimentation et de modélisation. La modélisation proposée s’appuie en particulier sur un modèle original de réseau poreux permettant de décrire les isothermes de sorption d’eau avec la prise en compte de l’effet d’hystérésis, les évolutions des propriétés de transfert, ainsi que les modifications de ces caractéristiques induites par les altérations chimiques.
Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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