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Author: Adrian Bejan
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 0471998168
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 572

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Design course on the universal principle of configurations in nature and engineering-the constructal law Design with Constructal Theory offers a revolutionary new approach based on physics for understanding and predicting the designs that arise in nature and engineering, from the tree and the forest to the cooling of electronics, urban design, decontamination, and vascular smart materials. This book shows how you can use the method of constructal theory to design human-made systems in order to reduce trial and error and increase the system performance. First developed in the late 1990s, constructal theory holds that flow architecture arises from the natural evolutionary tendency to generate greater flow access in time and in flow configurations that are free to morph. It unites flow systems with solid mechanical structures, which are viewed as systems for the flow of stresses. Constructal theory unites nature with engineering, and helps us generate novel designs across the board, from high-density packages to vascular materials with new functionalities (self-healing, self-cooling), and from tree-shaped heat exchangers to svelte fluid-flow and solid structures. Design with Constructal Theory starts with basic principles and then shows how these principles are applied to understanding and designing increasingly complex systems. Problems and exercises at the end of each chapter give you an opportunity to use constructal theory to solve actual design problems. This book is based on a design course developed by the two authors for upper-level undergraduates and graduate students at Duke University and other universities all over the world. With the authors' expert guidance, students and professionals in mechanical, civil, environmental, chemical, aerospace, and biomedical engineering will understand natural systems, and then practice design as science, by relying on constructal strategies to pursue and discover novel and effective designs.

Author: OLLIVIER Jean-Pierre
Publisher: Lavoisier
ISBN: 2746288338
Category :
Languages : en
Pages : 306

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À l'état durci, le béton est un matériau poreux complexe. Ses propriétés d'usage (performances mécaniques ou thermiques, durabilité…) sont liées à sa structure poreuse qui elle-même dépend de l'arrangement des grains à l'état frais. Étudiant les propriétés des matériaux granulaires et celles de leurs mélanges, cet ouvrage propose différents outils permettant au formulateur de concevoir des bétons de façon innovante. Afin de décrire les méthodes de caractérisation des matériaux, il analyse les propriétés physiques sur lesquelles elles reposent et établit ainsi leurs limites. Il développe également les notions de porosité et de surface spécifique et présente les propriétés de transport des bétons (diffusion et perméation). Chaque chapitre se termine par plusieurs exercices permettant d'assimiler les connaissances théoriques présentées et de les appliquer à des problèmes concrets de génie civil.

Author: Jean-Pierre Ollivier
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 111856295X
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 242

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Understanding the rheological properties of fresh concrete, the hydration phenomenon of cement responsible for structuration, the relationship between the characteristics of the porous solid obtained and its mechanical performances or resistance to the aggressive penetration requires a complex knowledge of the physicochemistry of reactive porous materials. The development of simple formulation rules therefore requires the assimilation of this knowledge and a good command of the properties of these materials. The purpose of this book is to provide the mix designer with useful knowledge on granular materials and porous materials, which will enable the innovative design of concrete. Topics covered include the characterization of granular materials, the concepts of porosity and specific surface area, and the transport properties (diffusion and permeation) of concrete. Some of these topics are already covered in other general books dedicated to granular or porous materials. The objective here is to bring them together in one book by adapting them for use by concrete specialists. Applications in the form of exercises are offered at the end of each chapter to enable readers to assimilate the theoretical knowledge and to apply such knowledge to concrete problems encountered in civil engineering. Contents 1. Description of Granular Materials, Definitions. 2. Granulometry. 3. Specific Surface Area of Materials. 4. Voids in Granular Materials and the Arrangement of Grains. 5. Voids in Concrete. 6. The Fundamentals of Diffusion. 7. Permeability.

Author: Francis Young
Publisher: Wiley-American Ceramic Society
ISBN:
Category : Science
Languages : en
Pages : 320

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This seventh volume of the Materials Science of Concrete series presents carefully selected state-of-the-art reviews on selected topics relevant to concrete and cement. This collection of new developments and information in the field of cement-based materials is a valuable resource for scientists, engineers, and academics interested in concrete.

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Category : Dissertation abstracts
Languages : en
Pages : 848

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Author: Jean-Michel Loche
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Languages : fr
Pages : 257

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L'objectif principal du travail présenté est la compréhension de la relation liant le flux de chlorures mesuré expérimentalement en régime stationnaire lors d'un essai de diffusion-migration à travers un échantillon de mortier, à la valeur de courant associé. Une approche expérimentale, basée sur un protocole d'essai spécifique, a permis de comparer les courbes de chrono-ampérométries obtenues lors d'essais de diffusion-migration pour des mortiers d'épaisseurs différentes préparés à partir de différents dosages en eau. Tous les essais ont montré que la densité surfacique de courant évoluait en deux phases après ajout d'une solution contenant le chlorure de sodium : 1.Une diminution malgré la présence d'une solution plus conductrice. 2. une augmentation, malgré un flux constant, d'autant plus importante que les pores sont d'un rayon moyen plus important. Un protocole de mesure de l'impédance électro-chimique des échantillons soumis au test de diffusion-migration a fait apparaître une modification des caractéristiques électriques de ces derniers lors des polarisations en présence de chlorures de sodium. La mesure d'impédance électrochimique du matériau a permis d'accéder au taux de surface d'échange solide-liquide. Ces observations ont conduit au développement d'un modèle théorique nouveau qui permet le calcul d'un coefficient de diffusion apparent en prenant en considération les phénomènes de double couche à l'interface solide-solution, la géométrie de la matrice poreuse, les interactions ioniques, et les cinétiques de réactions hétérogènes. La confrontation des résultats théoriques aux mesures expérimentales valide les hypothèses retenues dans le modèle et souligne la prépondérance des effets électro-capillaires sur la valeur de ce coefficient de diffusion apparent.

Author: Olivier Truc
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Languages : fr
Pages : 180

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LE COUT ENTRAINE PAR LA REHABILITATION DES OUVRAGES EN BETON ARME CORRODES EST UNE SOURCE D'INQUIETUDE MONDIALE. LES MECANISMES DE REACTION-DIFFUSION IMPLIQUES DURANT LE TRANSPORT DES IONS CHLORURE, QUI SONT A L'ORIGINE DE LA CORROSION DES ARMATURES, SONT DONC ETUDIES DANS LE CAS D'UN BETON SATURE. LA LITTERATURE NOUS INFORME QUE DE NOMBREUSES METHODES EXPERIMENTALES AINSI QUE DES MODELES EXISTENT AFIN DE COMPRENDRE ET DE DECRIRE LE TRANSPORT DE CES IONS. TOUTEFOIS, IL APPARAIT QUE DIFFERENTS PARAMETRES OBTENUS EMPIRIQUEMENT SONT SOUVENT DIFFICILES A COMPARER ENTRE EUX ET CERTAINES OBSERVATIONS EXPERIMENTALES RESTENT INEXPLIQUEES. A PARTIR DE CE CONSTAT, UNE THEORIE ENCORE PEU UTILISEE DANS LE DOMAINE DU GENIE CIVIL, APPELEE L'APPROCHE MULTI-ESPECES, EST PRESENTEE. CETTE APPROCHE, QUI PREND EN COMPTE LES INTERACTIONS ENTRE LES DIFFERENTES ESPECES IONIQUES PRESENTES DANS LA SOLUTION INTERSTITIELLE DU BETON, A ETE UTILISEE POUR MODELISER LA DIFFUSION ET LA MIGRATION DE PLUSIEURS ESPECES IONIQUES DANS DES MILIEUX POREUX SATURES. UN NOUVEAU MODELE NUMERIQUE, APPELE MSDIFF, POUR MULTI-SPECIES DIFFUSION, A ETE DEVELOPPE AFIN DE SIMULER DIVERSES SITUATIONS QUI IMPLIQUENT LE TRANSPORT DES IONS CHLORURE. GRACE A MSDIFF, DIVERS RESULTATS EXPERIMENTAUX TROUVES DANS LA LITTERATURE ET QUI N'ETAIENT PAS TRES BIEN COMPRIS, PEUVENT MAINTENANT ETRE EXPLIQUES. ENSUITE, MSDIFF A ETE UTILISE POUR SIMULER DES ESSAIS D'IMMERSION EFFECTUES SUR DIFFERENTS BETONS. LES SIMULATIONS MONTRENT, A L'AIDE D'UNE ETUDE DE SENSIBILITE, QUELS SONT LES PHENOMENES QUI ONT LE PLUS D'INFLUENCE SUR LE TRANSPORT DES IONS CHLORURE. PARMI EUX, LA FIXATION DES IONS PAR LE BETON ET LA COMPOSITION DE LA SOLUTION INTERSTITIELLE SEMBLENT AVOIR LE PLUS GRAND EFFET. ENFIN, LES SIMULATIONS DEMONTRENT CLAIREMENT QU'IL N'EST PAS RAISONNABLE D'UTILISER UNE METHODE EMPIRIQUE POUR PREDIRE LA VITESSE DE PENETRATION DES IONS CHLORURE. L'UTILISATION DES LOIS DE FICK POUR PREDIRE A LONG TERME EST DONC FORTEMENT REMISE EN CAUSE.

Author: Jean-Philippe Bigas
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Languages : fr
Pages : 406

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Dans un programme d'étude visant a prévoir la durée de vie des ouvrages en béton utilises pour le stockage en surface des déchets radioactifs, nous nous sommes intéressé au thème général des relations entre la microstructure des bétons et les propriétés de transfert. Notre programme de recherche visait a étudier l'influence de la microstructure des mortiers sur la diffusivité des ions chlore en faisant varier la composition, la durée de la cure et l'état de microfissuration, mais aussi a fournir des données sur les interactions entre les ions chlore et le matériau. Nous avons mis au point une méthode de quantification des interactions entre les ions chlore et des échantillons massifs de mortier. Pour cela nous avons décrit les interactions par un isotherme de freundlich ou de langmuir et par un isotherme linéaire équivalent. a partir de différents essais de diffusion pure réalisés avec plusieurs valeurs du gradient de concentration nous calculons les paramètres des équations de freundlich ou de langmuir. Nous avons montré que l'isotherme de freundlich ainsi déterminé décrivait mieux le transfert des ions chlore dans le mortier étudié aux concentrations caractéristiques des environnements marins. L'étude de l'influence de la microstructure des mortiers à base de CPA-CEMI i a montré que la microfissuration accroit le coefficient de diffusion et diminue le coefficient de partage équivalent, paramètre qui rend compte des interactions. Ce résultat est expliqué par une diminution de la tortuosité du cheminement des ions chlore entraînée par la microfissuration. Nous avons démontré que le rôle des auréoles de transition pouvait être interprété comme celui des microfissures. L'accroissement du volume des auréoles de transition et leur interconnexion a pour effet d'augmenter les capacités de transfert des fractions de pate de ciment contenues dans les mortiers tout en diminuant leur capacité de fixation des ions chlore. Nous avons constaté que l'augmentation du rapport e/c entraîne un accroissement du coefficient de diffusion en même temps qu'il engendre de plus fortes interactions. L'allongement de la durée de la cure de un a trois mois ne modifie pas de manière importante les phénomènes de transfert. Les données spécifiques que nous avons obtenues sur les interactions entre les ions chlore et la microstructure des mortiers peuvent être utilisées pour la prévision de la pénétration des ions chlore dans les bétons d'enrobage et de la corrosion des armatures pour des ouvrages en milieu marin.

Author: Solange Rodgers
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Languages : fr
Pages : 248

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