Proposition d'un indicateur de durabilité pour la détection des réactions de gonflement interne dans le béton

L’objectif de la thèse, en collaboration avec le LMDC (Toulouse) et l’IFSTTAR (Marne la vallée), est de proposer un indicateur de durabilité pour évaluer l’état de développement des pathologies de gonflement interne dans le béton des ouvrages existants. Les réactions de gonflement interne font partie des pathologies du béton. Ces pathologies peuvent être attribuées à deux types de réactions chimiques : la Réaction Sulfatique Interne (RSI) et la Réaction Alcali-Granulats (RAG). Ces réactions dans leur phase de développement conduisent à la mise en traction du béton et à la création de fissures dans les ouvrages atteints par ces pathologies.

Depuis plusieurs années, l’approche performantielle de la durabilité des bétons se développe en remplacement d’une approche prescriptive : l’approche performantielle consiste à appréhender la durabilité des bétons en considérant non pas les seules données liées à la formulation mais certaines caractéristiques ou propriétés du matériau dont on sait qu’elles présentent un intérêt pour prévoir l’évolution de celui-ci lorsqu’il est exposé à des conditions environnementales données. Cependant cette approche concerne essentiellement les pathologies exogènes au béton, il y a un réel intérêt scientifique à utiliser cette approche dans le cas des dégradations de type endogène comme la RAG et la RSI.

Afin de répondre à ces besoins le projet de recherche se décompose en trois parties :

• L’étude bibliographique sur les pathologies du gonflement du béton, les indicateurs de durabilité et l’approche performantielle.
• La recherche des corrélations entre les évolutions des différents paramètres physiques en fonction de l’état de développement des pathologies.
• La proposition d’un indicateur sur la présence des pathologies de gonflement interne dans l’ouvrage et leur état d’évolution.

Différentes techniques de caractérisation seront mises en oeuvre pour étudier les transformations physico-chimiques et minéralogiques à l’échelle microscopique : microscopie électronique à balayage, diffractométrie des rayons X, analyses thermiques, analyses chimiques…

Quant à l’évolution des propriétés mécaniques (résistance à la compression, module d’Young, …) et des propriétés de transfert, (porosité totale, perméabilité au gaz, diffusivité aux ions,) elles seront étudiées sur des éprouvettes de béton plus représentatives des matériaux (suivant la norme).

Cette thèse s’avère très utile pour l’évaluation de la durée de vie des ouvrages, avec un enjeu sociétal important, et en particulier dans le cadre de la prolongation de durée d’exploitation des réacteurs nucléaires.