Etude Du Comportement Chimio-mécanique de Béton

il y a 2 semaines

Marseille, France IRSN Temps plein

**Intitulé du poste**:
Etude du comportement chimio-mécanique de béton atteint par la réaction alcali-granulat (Th RES24-2) H/F

**Type de contrat**:
Doctorat

**Statut**:
Cadre

**Disponibilité du poste**:
01/10/2024

**Localisation du poste**:
Cadarache

**Environnement / Organisation / Contexte**:
La réaction alcali-granulats (RAG) est une pathologie du béton, d’origine chimique, entrainant endommagement, gonflement et fissuration du matériau. Dans une structure, comme les barrages ou les ouvrages nucléaires, cette pathologie peut entrainer des désordres importants et être ainsi la cause d’une perte des propriétés nécessaires au service (étanchéité, déplacement

d’équipements...) ou d’une baisse de sa capacité portante pouvant remettre en cause la sécurité des usagers. L’objectif de la thèse est de comprendre et modéliser les mécanismes et les conséquences de la réaction alcali-granulat à l’échelle de l’éprouvette afin d’être en mesure de prédire le comportement des structures endommagées.

**Mission**:
L’origine de la réaction alcali-granulats est liée à l’attaque chimique des granulats par la solution basique du béton, et en particulier par les ions hydroxyles et alcalins de la solution interstitielle. Suite à cette attaque, les ions silicates ainsi libérés dans la solution peuvent réagir avec les alcalins et les ions calcium pour former de nouvelles phases à l’intérieur des granulats. La combinaison entre l’attaque des granulats et la formation de ces précipités dans les pores des granulats ou dans la porosité à l’interface granulat / pâte conduit à la fissuration de ces éléments constitutifs du béton et ainsi à l’endommagement de ce matériau.

Une précédente thèse, en partenariat entre l’IRSN, l’Université de Toulouse, l’Université Laval (Québec) et Hydro-Québec, a permis de mettre en œuvre deux caractérisations complémentaires, expérimentale et numérique, permettant de rendre compte de la différence de nature physico-chimique des granulats. La caractérisation numérique concerne le développement d’un modèle de transport réactif prenant en compte la dissolution de la silice réactive, la diffusion des espèces et la précipitation de produits généralement observés dans la Réaction Alcali Silice : la tobermorite et un gel d’alcali-silice expansif.

La caractérisation expérimentale sur 4 granulats représentatifs concerne l’identification des paramètres de « diffusion » (coefficient de diffusion et porosité), des paramètres de « dissolution » (coefficient cinétique de dissolution), des paramètres mécaniques (module d’Young) et de coefficients de potentiel de réactivité alcaline.

Les objectifs de la thèse proposée concernent l’évaluation de la capacité du modèle de transport réactif développé à évaluer les gonflements et la fissuration engendrés par la RAG dans des bétons soumis à des états de contraintes représentatifs de ceux rencontrés dans les structures endommagées. La question de la prédiction des niveaux d’expansion et de fissuration en présence

de gradients et de contraintes externes reste posée.

Sur le modèle de la thèse de Lucie Gomez, deux caractérisations, expérimentale et numérique, seront menées. La caractérisation expérimentale concernera en particulier la réalisation d’essais mécaniques de gonflement représentatifs de la RAG à l’échelle mésoscopique (échelle des granulats, éprouvette de type 11x22) avec différentes conditions de lessivage des alcalins, et de caractérisation de la fissuration (contrainte maximale, énergie de fissuration, ouverture de fissure, densité,...). De plus, les travaux s’appuieront sur les essais de gonflement sous contrainte déjà réalisés.

D’un point de vue numérique, le modèle chimio-mécanique sera appliqué à la fissuration d’éprouvettes en conditions de lessivage avec et sans chargement extérieur afin de valider sa capacité à prédire les expansions du béton sous différents types de sollicitations mécaniques et environnementales.

**Profil recherché**:
Master 2 Recherche. Compétences en mécanique, génie civil, simulation numérique, expérimental

**Télétravail**:
Régulier

**Informations complémentaires**:
La thèse se déroulera 18 mois au Québec, Département de géologie et de génie géologique, de la Faculté des sciences et de génie, Université Laval, et 18 mois au Laboratoire de Statistique et de Méthodes avancées (LSMA) de l'IRSN à Cadarache (Bouches du Rhône)

Double diplôme.

**Localisation du poste**:
**Localisation du poste**:
Europe, France

**Langues**:
Anglais (2- Niveau professionnel)

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