Influence of crack opening, aggregates size and volume fraction on hydro-mechanical properties of concrete in a Brazilian splitting test : 3D meso-macro scale modeling and experimental work

La permeabilite influe indirectement sur la durabilite des structures en beton. Elle gouverne le taux de penetration des agents agressifs, responsables de degradations, sous un gradient de pression. Ce travail a pour but l’etude des interactions entre l’ouverture des fissures et le transport des fluides dans le beton, soumis a un essai Bresilien de traction indirect par fendage. Cette etude est composee de deux parties : une numerique et une experimentale. La premiere concerne la modelisation des materiaux heterogenes, tels que le beton, et met en evidence ses deux particularites : l’aspect multiphasique du materiau et la propagation 3D de fissures. Ainsi, nous proposons un couplage entre l’ouverture de fissure et la permeabilite au gaz selon un modele hydromecanique a l’echelle mesoscopique. L’objectif de la deuxieme partie experimentale est de fournir des donnees pour des modeles numeriques et de les valider ainsi. Ce travail est realise sur des eprouvettes de mortier avec 3 differents tailles de granulat, soumises au transfert de gaz au cours du chargement par l’essai Bresilien. Le modele numerique mesoscopique, employe dans cette etude, est base sur une approche tridimensionnelle pour representer l’heterogeneite du materiau et les mecanismes de rupture du beton. Ce modele considere le beton comme un materiau bi-phasique ou les granulats sont fondus dans la pâte du ciment. Afin de pallier aux heterogeneites du materiau et l’emploi du maillage non-adaptatif, une faible discontinuite a ete introduite dans le premier enrichissement de la cinematique. Le deuxieme enrichissement de la cinematique introduite ici est la discontinuite du deplacement (forte) afin de representer l’ouverture de la fissure (champ du deplacement discontinu). Le modele hydromecanique represente le transport du fluide (gaz) dans le beton par l’intermediaire de la loi de Darcy pour la section non fissuree (porosite) et par la loi de Poiseuille pour la section fissuree (flux laminaire). Dans ce modele, une interaction entre l’ouverture de fissure, obtenue par le modele mecanique (mesoscopique), et la permeabilite du gaz est consideree. Le travail experimental effectue est presente pour la validation du modele hydro-mecanique numerique propose. Les resultats de simulations numeriques sont en accord avec des travaux experimentaux et theoriques precedents.