Modélisation chimico-mécanique du comportement des bétons affectés par la réaction d'alcali-silice - Expertise numérisue des ouvrages d'art dégradés

Face à la demande réelle d'une maintenance des ouvrages d'art en béton affectés par la réaction d'alcali-silice, ces travaux de thèse présentent, d'une part, une modélisation mécanique du gonflement du matériau induit par la formation des produits de réaction alcali-silice et, d'autre part, une méthode d'expertise des structures réellement touchées. La modélisation du comportement du matériau nécessite de préciser deux aspects fondamentaux : la cinétique de formation des produits et la réponse mécanique à cette formation interne. Issus de la thermodynamique du béton en tant que système chimico-mécanique, l'avancement chimique de réaction et la réponse mécanique se trouvent dans la même description. Sur le plan chimique, l'expansion des produits de réaction - que nous désignerons sous le terme " gel " - est d'abord représentée par l'avancement de la réaction de formation d'un gel simple, et puis divisée en deux sous-processus : la formation du gel et son vieillissement en fonction des conditions hydriques. Quant à la réponse mécanique du matériau, le béton est premièrement supposé élastique et puis élastoplastique. Les deux aspects - chimiques et mécaniques - étant traités, on aborde alors l'expertise numérique des structures affectées, dans le contexte du traitement des ouvrages d'art concernés dont proviennent les données nécessaires à l'analyse. En traitant ces données au niveau d'une structure ainsi qu'au niveau d'une carotte extraite, le calibrage des modèles chimico-mécaniques est formulé sous la forme d'un problème inverse, qui est scindé en deux sous-problèmes vis-à-vis des données analysées. Le calibrage est achevé par la proposition d'un algorithme et de son critère de convergence. Une méthode numérique d'expertise est ainsi disponible, représentant une partie essentielle de la méthodologie globale de traitement des structures. Cette méthode est appliquée à des cas réels d'ouvrages affectés : un pylône en béton armé d'un pont suspendu en France et une pile en béton armé d'un pont métallique en Afrique équatoriale.