Étude expérimentale et modélisation des effets de la précontrainte sur le développement des réactions de gonflement interne des bétons

Les réactions de gonflement interne (RGI) peuvent se développer dans les structures massives en béton comme les enceintes de confinement des réacteurs nucléaires. Ces réactions physico-chimiques provoquent une expansion du béton conduisant à sa fissuration. Pour améliorer leur étanchéité, les enceintes de confinement sont précontraintes bi-axialement à l'aide des câbles en acier. L'état de contrainte de compression biaxiale engendre des déformations différées de fluage dans le béton et limite les expansions des RGIs dans les directions chargées. L'évolution des déformations dans la 3 e direction, libre de chargement, est en revanche peu étudiée. L'objectif de cette étude est de caractériser les évolutions dans le temps des déformations du béton suivant les directions chargées et libres susceptibles de développer des RGIs.

Dans le cadre du projet européen H2020/ACES et du consortium CONCRETE, ce travail s'appuie sur un programme expérimental dans des conditions représentatives de celles des enceintes de confinement pour fournir des données représentatives de la situation opérationnelle afin de mieux appréhender les phénomènes et d'améliorer les modèles de simulations numériques. Plusieurs configurations de chargement sont prévues avec des cas de chargement de compression uniaxiale et biaxiale avec des contraintes de 8,5 MPa et 12 MPa correspondant à celles induites dans les enceintes de confinement. Huit bâtis de fluage biaxial ont été conçus pour appliquer un état de contrainte de compression biaxiale. Compte tenu de ces conditions d'essais et de la fiabilité requise durant la longue durée des essais, le choix du système d'extensométrie s'est porté sur la mesure par fibre optique. Les mesures seront ensuite analysées et des simulations avec le modèle de couplage fluage/RGI seront réalisées pour vérifier la capacité de ce dernier à reproduire les comportements observés. Un dernier travail consistera à simuler le comportement à long terme d'une enceinte de confinement supposée atteinte par une RGI au cours de son exploitation.

Les premiers essais de fluage biaxial ont été réalisés à 20°C et 38°C sur un béton atteint de réaction sulfatique interne et un béton de référence de même formulation. Les premiers résultats montrent une déformation de fluage plus élevée pour les éprouvettes traitées thermiquement. Ceci est notamment dû à la différence du taux de chargement de l'éprouvette correspondant au rapport entre la contrainte appliquée et la résistance en compression du béton, puisque cette dernière est différente entre les deux bétons. Ceci dû à l'effet de la température du traitement au jeune âge sur la microstructure du béton.