Mesure et analyse de l'état de déformation et d'endommagement interne dans les composites à matrice cimentaire utilisés pour le renforcement des structures de génie civil

Les composites a matrice cimentaire et renforts textiles, du fait de leur compatibilite mecanique, environnementale et esthetique, sont utilises sur une large echelle pour la rehabilitation et le renforcement du patrimoine bâti et des ouvrages du genie civil. Sous l'effet de sollicitations mecaniques ou environnementales, les phenomenes d'interaction et d'endommagement entre le renfort textile et la matrice cimentaire s'averent plus complexes que dans le cas des composites a matrice polymeres. Celles-ci sont liees principalement au comportement fissurant du composite, a la nature fragile de la matrice et a l'adherence renfort/matrice a preponderance mecanique. Plus particulierement, la connaissance et la comprehension des mecanismes de transfert de charge a l'interface renfort/matrice et l'initiation des fissures restent des verrous scientifiques majeurs.Les techniques de mesure classiques utilisees pour la caracterisation du comportement mecanique des composites a matrice cimentaire (extensometres mecaniques, correlation d'image digitale, etc.) sont en mesure de donner des informations sur l'etat de deformation et de contrainte de la surface du corps d'epreuve. Les differents mecanismes de sollicitation et de degradation des composants (renfort, matrice, interface) sont deduits en utilisant les approches de la mecanique des milieux continus et de la rupture.Dans ce contexte, ce travail a pour finalite la mise en place et l'adaptation d'un systeme de mesure integrable a l'interieur des composites : capteurs a base de fibres optiques distribuees. Cette technique de mesure est couplee a la correlation d'image digitale et des jauges en surface des composites. L'objectif principal est d'analyser plus finement les parametres mecaniques a l'echelle micro et les mecanismes de transfert de charge, d'initiation et de propagation de fissures, ainsi que les mecanismes d'endommagement. Sur la base d'essai de traction uni-axiale couple a l'instrumentation choisie, une methodologie d'identification de lois locales d'interaction renfort/matrice est mise en œuvre. La finalite du travail de these sera, grâce a ces lois locales, de determiner les parametres materiels du composite (longueur de transfert de charge, contrainte de cisaillement a l'interface renfort/matrice, etc.), et l'etablissement des parametres mecaniques caracteristiques du comportement local (fissuration, endommagement, comportement des interfaces, etc.) et global (lois de comportement, ouverture des fissures). Neuf configurations sont testees et analysees dans ce travail : deux types de matrice, deux types de renfort textile et trois taux de renfort. L'adaptation du protocole experimental et la fiabilite des resultats obtenus sont validees. Le comportement global et local du composite, de la matrice, du textile et de l'interface sont mesures et analyses. La longueur de transfert de charge, la contrainte de cisaillement a l'interface textile/matrice, l'endommagement de l'interface et l'ouverture des fissures sont quantifies et discutes. Les effets du taux de renfort, du type de la matrice et du textile, des parametres mecaniques et geometriques du composite sur sa reponse mecanique en traction sont identifies et evalues. Ces resultats sont utilises pour le perfectionnement et/ou le developpement des modeles mecaniques du comportement en rigidite et a la rupture des composites a renfort textile et matrice cimentaire