DEGRADATION DES BETONS A HAUTES PERFORMANCES SOUMIS A DES TEMPERATURES ELEVEES EVOLUTION DE LA PERMEABILITE EN LIAISON AVEC LA MICROSTRUCTURE PDF Download
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Author: MARIANA.. TSIMBROVSKA
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Languages : fr
Pages : 207
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Book Description
LES BETONS A HAUTES PERFORMANCES (BHP), GRACE A LEUR DURABILITE ET RESISTANCE MECANIQUE ELEVEES, SONT DE PLUS EN PLUS UTILISES DANS LA CONSTRUCTION. CEPENDANT, SOUS CERTAINES SOLLICITATIONS THERMIQUES (INCENDIE, ACCIDENT NUCLEAIRE) CES BETONS MANIFESTENT PARFOIS UN COMPORTEMENT FRAGILE APPELE ECLATEMENT. UN DES PRINCIPAUX PARAMETRES REGISSANT L'ECLATEMENT EST LA PERMEABILITE QUI CONTROLE LES TRANSFERTS DES FLUIDES. CETTE PROPRIETE EST FONCTION DE LA MICROSTRUCTURE DU MATERIAU, CARACTERISEE PAR LA POROSITE, LA DISTRIBUTION DES TAILLES DE PORES, LA CONNECTIVITE ET LA TORTUOSITE DU RESEAU POREUX, LA DENSITE ET L'OUVERTURE DES FISSURES. CE TRAVAIL A POUR BUT D'ETUDIER L'EVOLUTION DE LA PERMEABILITE INTRINSEQUE DES BHP DEGRADES SUITE A UN ECHAUFFEMENT (JUSQU'A 400C) ET DE CORRELER CETTE EVOLUTION AUX CARACTERISTIQUES DE MICROSTRUCTURE. UNE ETUDE COMPARATIVE AVEC LES BETONS ORDINAIRES EST EFFECTUEE. LA PERMEABILITE INTRINSEQUE DES BETONS EST ESTIMEE A PARTIR DES MESURES DE LA PERMEABILITE AUX GAZ. AVANT TRAITEMENT THERMIQUE LA PERMEABILITE INTRINSEQUE DES BHP EST INFERIEURE D'ENVIRON UN ORDRE DE GRANDEUR A CELLE DES BETONS ORDINAIRES. CEPENDANT SOUS L'EFFET DE LA TEMPERATURE CETTE PROPRIETE AUGMENTE PLUS RAPIDEMENT DANS LES BHP (2 ORDRES DE GRANDEUR) ET APRES TRAITEMENT THERMIQUE A 400C LES BHP SONT PLUS PERMEABLES QUE LES BETONS ORDINAIRES. LE SOUS-ESPACE POREUX EFFICACE VIS-A-VIS DE LA PERMEABILITE EST IDENTIFIE COMME CELUI CONSTITUE DE PORES DE DIAMETRE SUPERIEUR A 0,1M. L'EVOLUTION DE CE SOUS-ESPACE POREUX AVEC LA TEMPERATURE ET LA MICROFISSURATION EXPLIQUENT LES VARIATIONS DE LA PERMEABILITE DANS CHAQUE TYPE DE MATERIAU. TROIS MODELES RELIANT LA PERMEABILITE A LA MICROSTRUCTURE SONT APPLIQUES ET LEURS PREVISIONS SONT COMPAREES AUX RESULTATS EXPERIMENTAUX. CETTE COMPARAISON EST SATISFAISANTE MAIS MONTRE LES LIMITES DES REPRESENTATIONS TOPOGRAPHIQUE ET GEOMETRIQUE DES RESEAUX POREUX UTILISEES DANS LA MODELISATION DES TRANSFERTS DE MASSE.
Author: MARIANA.. TSIMBROVSKA
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Languages : fr
Pages : 207
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LES BETONS A HAUTES PERFORMANCES (BHP), GRACE A LEUR DURABILITE ET RESISTANCE MECANIQUE ELEVEES, SONT DE PLUS EN PLUS UTILISES DANS LA CONSTRUCTION. CEPENDANT, SOUS CERTAINES SOLLICITATIONS THERMIQUES (INCENDIE, ACCIDENT NUCLEAIRE) CES BETONS MANIFESTENT PARFOIS UN COMPORTEMENT FRAGILE APPELE ECLATEMENT. UN DES PRINCIPAUX PARAMETRES REGISSANT L'ECLATEMENT EST LA PERMEABILITE QUI CONTROLE LES TRANSFERTS DES FLUIDES. CETTE PROPRIETE EST FONCTION DE LA MICROSTRUCTURE DU MATERIAU, CARACTERISEE PAR LA POROSITE, LA DISTRIBUTION DES TAILLES DE PORES, LA CONNECTIVITE ET LA TORTUOSITE DU RESEAU POREUX, LA DENSITE ET L'OUVERTURE DES FISSURES. CE TRAVAIL A POUR BUT D'ETUDIER L'EVOLUTION DE LA PERMEABILITE INTRINSEQUE DES BHP DEGRADES SUITE A UN ECHAUFFEMENT (JUSQU'A 400C) ET DE CORRELER CETTE EVOLUTION AUX CARACTERISTIQUES DE MICROSTRUCTURE. UNE ETUDE COMPARATIVE AVEC LES BETONS ORDINAIRES EST EFFECTUEE. LA PERMEABILITE INTRINSEQUE DES BETONS EST ESTIMEE A PARTIR DES MESURES DE LA PERMEABILITE AUX GAZ. AVANT TRAITEMENT THERMIQUE LA PERMEABILITE INTRINSEQUE DES BHP EST INFERIEURE D'ENVIRON UN ORDRE DE GRANDEUR A CELLE DES BETONS ORDINAIRES. CEPENDANT SOUS L'EFFET DE LA TEMPERATURE CETTE PROPRIETE AUGMENTE PLUS RAPIDEMENT DANS LES BHP (2 ORDRES DE GRANDEUR) ET APRES TRAITEMENT THERMIQUE A 400C LES BHP SONT PLUS PERMEABLES QUE LES BETONS ORDINAIRES. LE SOUS-ESPACE POREUX EFFICACE VIS-A-VIS DE LA PERMEABILITE EST IDENTIFIE COMME CELUI CONSTITUE DE PORES DE DIAMETRE SUPERIEUR A 0,1M. L'EVOLUTION DE CE SOUS-ESPACE POREUX AVEC LA TEMPERATURE ET LA MICROFISSURATION EXPLIQUENT LES VARIATIONS DE LA PERMEABILITE DANS CHAQUE TYPE DE MATERIAU. TROIS MODELES RELIANT LA PERMEABILITE A LA MICROSTRUCTURE SONT APPLIQUES ET LEURS PREVISIONS SONT COMPAREES AUX RESULTATS EXPERIMENTAUX. CETTE COMPARAISON EST SATISFAISANTE MAIS MONTRE LES LIMITES DES REPRESENTATIONS TOPOGRAPHIQUE ET GEOMETRIQUE DES RESEAUX POREUX UTILISEES DANS LA MODELISATION DES TRANSFERTS DE MASSE.
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Category : Concrete
Languages : en
Pages : 68
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Category : Concrete
Languages : en
Pages : 776
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Author: Rachid Haniche
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
L'étude du comportement des bétons à hautes températures est d'une grande importance pour déterminer la stabilité et la résistance des structures en béton en situation d'incendie. Des incendies spectaculaires, ces dernières années, ont montré que le béton pouvait être très fortement sollicité. Ainsi il apparaît qu'assurer un très bon comportement du béton en température permet de sauver des vies et de diminuer les frais d'immobilisation et de réparation des structures endommagées. Le travail présenté vise, par une étude expérimentale, à apporter une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeu lors de l'exposition aux hautes températures des bétons à hautes performances (BHP). Il s'intéresse, plus particulièrement, aux transferts des fluides dans les bétons (perméabilité) et à l'étude de l'instabilité thermique (phénomène d'éclatement) des bétons à hautes performances. Le travail de thèse a été mené sur des bétons à hautes performances (80 MPa) avec 5% de fumée de silice (matériau à faible perméabilité pour améliorer la durabilité), et différents pourcentages de fibres de polypropylène. L'utilisation des fibres de polypropylène (PP) est considérée comme une solution technique efficace pour améliorer la tenue au feu des bétons à hautes performances, notamment grâce aux phénomènes physiques apparaissant aux températures inférieures à 200°C. Notre travail concerne, dans un premier temps, la caractérisation de l'évolution des propriétés physiques (porosité, perte de masse), thermiques (conductivité et diffusivité) et mécaniques (résistance à la compression et en traction) ainsi que les isothermes de sorption. La deuxième partie de ce travail concerne l'étude de l'évolution de la perméabilité en fonction de la température (jusqu'à 200°C), principale propriété caractérisant les transferts hydriques au sein des bétons. Les paramètres étudiés sont : le type de béton (avec ou sans fibres de PP), deux types de fibre de géométries différentes, la nature du fluide (air ou vapeur d'eau) et la méthode de mesure (en résiduel et à chaud). Les résultats expérimentaux montrent que les fibres génèrent une perméabilité plus importante au-delà de 150°C et que les valeurs obtenues en résiduel ou à chaud peuvent être liés aux modes opératoires. Enfin, dans la dernière partie une investigation sur le phénomène d'éclatement explosif en lien avec la composition du matériau est menée. Une nouvelle méthode d'investigation expérimentale de la sensibilité des formulations à l'instabilité thermique est proposée avec une étude sur des sphères portées en température. Cette méthode devra être comparée aux méthodes traditionnelles d'investigation. L'analyse des résultats des essais permet de discuter sur les causes de l'instabilité thermique et de caractériser les propriétés du béton en température, données indispensables à la modélisation.
Author: Véronique Matte
Publisher:
ISBN: 9782110916792
Category :
Languages : fr
Pages : 199
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LES BETONS DE POUDRES REACTIVES, BPR, (CIMENT PORTLAND, FUMEE DE SILICE, QUARTZ BROYE, SABLE FIN, FIBRES METALLIQUES) SE CARACTERISENT PAR UNE MICROSTRUCTURE TRES DENSE QUI LIMITE LA PENETRATION DES AGENTS AGRESSIFS. ILS SONT DONC ENVISAGES DANS L'ENTREPOSAGE DES DECHETS NUCLEAIRES. CE TRAVAIL VISAIT A ETUDIER EXPERIMENTALEMENT L'EVOLUTION DE LA MICROSTRUCTURE DU BPR AU COURS D'UNE ATTAQUE PAR DE L'EAU PURE ET A FOURNIR LES BASES NECESSAIRES A LA PREDICTION DU COMPORTEMENT A LONG TERME DU MATERIAU DANS CES CONDITIONS AGRESSIVES. LES FIBRES METALLIQUES ET LES INCLUSIONS MINERALES (SABLE ET QUARTZ) ETANT CONSIDEREES COMME INERTES DANS CE PROCESSUS D'ALTERATION, LES MATRICES DU BPR, ET EGALEMENT UNE PATE PURE DE CIMENT ET UNE PATE DE CIMENT ET FUMEE DE SILICE, ONT ETE ETUDIEES. LA METHODOLOGIE SUIVIE A CONSISTE A CARACTERISER LES MATERIAUX AVANT ET APRES UN ESSAI DE LIXIVIATION : MICROSTRUCTURE PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE, POROSITE, COMPOSITION CHIMIQUE ET MINERALOGIQUE, ET DIFFUSIVITE. UNE DEGRADATION SUPERFICIELLE PROGRESSE SUIVANT UN FRONT NET DE DISSOLUTION DES SILICATES DU CIMENT ANHYDRE RESIDUEL (C 3S ET C 2S). LA LIXIVIATION DES ESPECES MINERALES EST LIMITEE PAR LES DIFFUSIONS IONIQUES DU MATERIAU VERS LA SOLUTION AGRESSIVE SUIVANT UNE CINETIQUE DE DEGRADATION PROPORTIONNELLE A LA RACINE CARREE DU TEMPS. TANT QU'IL SUBSISTE UN COEUR SAIN, CE SONT LES PROPRIETES DE LA ZONE SAINE QUI CONTROLENT LE COMPORTEMENT GLOBAL DU MATERIAU PARTIELLEMENT DEGRADE. DEUX MODELES DE LA TRANSFORMATION DE LA MATRICE ONT ETE UTILISES : DIFFU-CA CARACTERISANT LA LIXIVIATION DES IONS CALCIUM, ET LE MODELE 3D DE L'EVOLUTION DE LA MICROSTRUCTURE DE BENTZ ET GARBOCZI SUIVANT L'HYDRATATION DES CONSTITUANTS CIMENTAIRES, PAR AUTOMATES CELLULAIRES. LES RESULTATS NUMERIQUES DE CETTE DOUBLE MODELISATION MONTRENT UNE BONNE CONCORDANCE AVEC LES VALEURS EXPERIMENTALES. CELA VALIDE LA PREDICTION DU DEGRE D'HYDRATATION DES PHASES MINERALES ET LA PHENOMENOLOGIE INTRODUITE DANS DIFFU-CA. A L'ISSUE DE CETTE ETUDE, LE BPR APPARAIT COMME UN MATERIAU DURABLE POUVANT ETRE UTILISE POUR L'APPLICATION NUCLEAIRE. LA PROFONDEUR DE DEGRADATION A 300 ANS A ETE ESTIMEE A 1,4 CM DANS NOS CONDITIONS EXPERIMENTALES.
Author: Marta Choinska
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Category :
Languages : fr
Pages : 178
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Book Description
La perméabilité du béton influence la durabilité des structures indirectement en gouvernant la vitesse de pénétration d'agents agressifs, mais aussi directement dans le cas où la structure joue un rôle d’étanchéité, ce qui est le cas des enceintes de confinement des centrales nucléaires. Dans ce contexte industriel, nous avons entrepris des travaux dont l’objectif est de caractériser l’évolution de la perméabilité du béton sous l’effet de la température et du chargement mécanique. Les mesures de la perméabilité sont effectuées sur des cylindres en béton soumis à des températures jusqu’à 150°C et à une compression uniaxiale. Les résultats expérimentaux révèlent que les effets de la température et de l’endommagement peuvent être découplés pour l’estimation de l'évolution de la perméabilité. Cependant, la relation proposée entre la perméabilité et l’endommagement ne peut s’appliquer que dans le domaine pré-pic du comportement. Afin de pouvoir modéliser également l’accroissement de la perméabilité en phase post-pic, l’ouverture de fissure est intégrée dans la relation proposée. Cette problématique est exploitée par une modélisation selon deux approches. La première se base sur la définition d’une loi de raccordement entre les lois existantes d’évolution de la perméabilité avec l’endommagement et l’ouverture de fissure. La deuxième approche consiste à relier l’endommagement avec l’ouverture de fissure puis d’appliquer la loi de Poiseuille pour déterminer la perméabilité. La validation expérimentale de cette approche, permettant de déboucher vers un modèle continu capable de reproduire les variations de perméabilité d’une structure, constitue une des perspectives de ce travail.
Author: Yao Zhang
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Languages : fr
Pages : 173
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Book Description
Cette thèse étudie la rétention d'eau à haute HR et le retrait sous température modérée des bétons CEMI et CEMV de l'Andra, en lien avec leur microstructure.Pour étudier l'origine des variations de Sw à haute HR, du béton est séché à HR= 92-100%. Pour les deux bétons, l'échantillonnage influe significativement sur Sw. Pour le CEMI, à HR=100%, la taille joue aussi, en lien avec un mécanisme de séchage par désorption de surface ; à HR=92&98%, ce béton n'est plus sensible aux effets de surface ; il est sensible aux conditions expérimentales. Pour le CEMV, l'effet de la taille existe quelle que soit l'HR, mais il est peu sensible aux conditions expérimentales.A partir de 60°C, le retrait de dessiccation présente quatre phases en fonction de la perte de masse relative. Pour le béton CEMI séché jusqu'en phase 3 ou 4, la possible rigidification de la matrice solide est investiguée par un essai couplé de poro-élasticité et transport de gaz. Pour un même échantillon en phase 3 puis en phase 4, on mesure une légère augmentation du Ks ; la perméabilité au gaz est significativement plus sensible au confinement. Par contre, la rigidification du matériau est limitée en comparaison de l'effet d'échantillonnage.Au MEB, les phases et la morphologie des bétons sont quantifiées. Le CEM I et le CEM V ont des phases solides identiques, mais le CEM V comprend des phases spécifiques (ajout de laitiers et cendres volantes). Les C-S-H du CEM V ont un rapport C/S globalement plus bas que le CEM I. Ce rapport reste similaire pour trois gâchées différentes. Par contre, l'occurrence de pores millimétriques varie significativement, du fait de modes de mise en oeuvre sensiblement différents.
Author: Assia Djerbi
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Languages : fr
Pages : 402
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Book Description
La durabilité des ouvrages en béton armé en environnement marin est liée à la pénétration des ions chlorure dans le réseau poreux et dans les fissures du béton d’enrobage. Cette thèse a pour but d’étudier l’influence de la fissuration d’origine mécanique sur les paramètres de transfert, perméabilité au gaz et coefficient de diffusion des ions chlorure, qui ont été définis comme critères de durabilité. Trois types de béton sont étudiés : un béton ordinaire et deux bétons hautes performances dont un contient des fumées de silice. La fissuration du béton peut être obtenue par deux catégories d’endommagement: un endommagement quasi-uniforme et modéré généré par l’application d’une compression uniaxiale pour des chargements variant entre 60% et 90% de la force ultime : il se traduit par l’apparition de microfissures. Un endommagement localisé obtenu par essai de traction par fendage : les largeurs de fissuration traversante étudiées varient entre 16 et 240 μm. La perméabilité au gaz est mesurée sur des échantillons sains et endommagés à l’aide d’un perméamètre à charge constante de type Cembureau. Puis ces échantillons sont saturés pour évaluer le coefficient de diffusion déterminé par essai de migration accélérée en régime stationnaire. Les résultats montrent que la microfissuration affecte plus particulièrement la perméabilité et le coefficient de diffusion du béton qui présente une porosité plus élevée c'est-à-dire le béton ordinaire. Une relation, indépendante de la nature du matériau, a été établie entre la variable d’endommagement d et les deux propriétés de transfert. Lorsque la fissuration est traversante, l’évolution de ces propriétés est plus importante pour le béton qui présente une microstructure très dense à l’état sain c'est-à-dire le béton à haute performance contenant des fumées de silice. En considérant que le flux traversant l’échantillon est égal à la somme du flux passant dans la porosité du matériau et du flux passant par la fissure, on peut calculer le coefficient de diffusion dans la fissure Defis. Celui-ci est indépendant de la composition du béton. Il augmente linéairement avec la largeur de fissuration et devient constant pour des largeurs supérieures à 80 μm, la valeur obtenue alors est celle de la diffusion libre dans l’eau. Cette largeur critique a été vérifiée avec des essais de diffusion pure afin de s’affranchir de l’influence du champ électrique
Author: Helena Mastori
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Languages : en
Pages : 0
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Book Description
Cette thèse porte sur la caractérisation de bétons siliceux (S) et silico-calcaires (SC) lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées. Une hypothèse motivant ce travail est que la compréhension de la dégradation des propriétés de ces bétons, en avance du front de fusion, pourrait apporter de nouvelles pistes pour interpréter les résultats de ces expériences. Des échantillons n'ayant jamais été mis en contact avec des métaux/oxydes en fusion ont d'abord été étudiés. La thermogravimétrie, la porosimétrie par intrusion de mercure et l'impédancemétrie complexe ont été utilisées pour décrire leurs propriétés après qu'ils ont été soumis à des températures pouvant atteindre 1000°C. Les résultats de l'ATG ont permis l'identification de domaines de température dans lesquels des mécanismes de dégradation spécifiques sont activés. Ceux de porosimétrie ont montré que les volumes poreux et la taille typique des pores augmentent de manière importante avec la température. Il est par ailleurs démontré qu'à 1000°C, la surface d'échange des bétons SC est deux fois plus importante que celle des bétons S. Enfin, les tortuosités élevées obtenues par impédancemétrie suggèrent une topologie des réseaux poreux d'une grande complexité. Dans une deuxième partie de cette thèse, les échantillons de bétons étudiés ont été préalablement mis en contact avec des métaux et/ou des oxydes en fusion. Ils ont été analysés par tomographie X ou par microscopie électronique à balayage. Aucun phénomène d'imprégnation des phases métal/oxyde n'a pu être observé. Des signatures de possibles phénomènes de percolation de ces phases par des mécanismes de décarbonatation ont toutefois été mises en évidence.
Author: Pierre Laplante
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Category : Concrete
Languages : fr
Pages : 299
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Book Description
DANS LE CADRE DE CETTE THESE, NOUS NOUS SOMMES D'ABORD INTERESSES AU PROBLEME DES DIMINUTIONS DE RESISTANCE A LONG TERME OBSERVEES SUR LES BETONS MURIS AU JEUNE AGE A DES TEMPERATURES ELEVEES PAR RAPPORT AUX MEMES BETONS MURIS SELON LES MODES OPERATOIRES NORMALISES (20C ET 100% H.R.). PAR UN PROGRAMME EXPERIMENTAL, REALISE SUR PATE PURE ET SUR BETON, NOUS AVONS PU MESURER L'IMPORTANCE DE LA CURE THERMIQUE ET DE LA CURE HYGROMETRIQUE SUR LA RESISTANCE A 28 ET 91 JOURS DES BETONS ORDINAIRE ET A TRES HAUTES PERFORMANCES (THP). LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT QUE LES BETONS THP CONTENANT DE LA FUMEE DE SILICE SUPPORTENT MIEUX LA TEMPERATURE QUE LES BETONS ORDINAIRES. NOUS NOUS SOMMES ENSUITE INTERESSES A LA CARACTERISATION DE CERTAINES PROPRIETES DU BETON AU JEUNE AGE. L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL ETAIT DE FOURNIR AU MODULE MEXO, LOGICIEL DE PREVISION DES CONTRAINTES DANS LE BETON EN COURS DE DURCISSEMENT DEVELOPPE AU LCPC SUR LE CODE D'ELEMENTS FINIS CESAR, LES LOIS DE COMPORTEMENT DU BETON DURCISSANT. PLUS PRECISEMENT, NOTRE BUT ETAIT DE FOURNIR AU MODELISATEUR DES DONNEES EXPERIMENTALES PRECISES ET FIABLES CONCERNANT L'EVOLUTION DES PROPRIETES PHYSICO-MECANIQUES DU BETON DURCISSANT. NOUS AVONS DONC REALISE UN IMPORTANT PROGRAMME EXPERIMENTAL DANS LEQUEL NOUS AVONS ETUDIE POUR DEUX BETONS DIFFERENTS, UN BETON ORDINAIRE (B40) ET UN BETON THP (B80), L'EVOLUTION DE CERTAINES PROPRIETES DU BETON (RESISTANCE, MODULE ELASTIQUE, RETRAITS, FLUAGE, ETC.) EN FONCTION DE SA MATURITE (AGE EQUIVALENT A 20C). FINALEMENT, NOUS PROPOSONS UN MODELE DE COMPORTEMENT MECANIQUE UNIAXIAL DU BETON DURCISSANT QUE NOUS AVONS TESTE EN COMPARANT LES PREDICTIONS DU MODELE AUX MESURES EFFECTUEES SUR DES ESSAIS VRAIE GRANDEUR REALISES EN LABORATOIRE. IL S'AGIT DE POTEAUX 30120 CM
