A physical phenomenon which can explain the mechanical behaviour of concrete under high strain rates

The free water in concrete underlies the various physical mechanisms that shape the mechanical behaviour of the material. In this article we attempt to show, through an experimental observation and a theoretical assumption, that the mechanical behaviour of concrete under high strain rates could be explained by a coupling between one of these physical effects and the process of cracking in the material. The assumption about the physical mechanism involved is made more to understand what happens inside the material than to lead to quantitative predictions.

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Resume L'eau libre au sein du béton est à l'origine de différents mécanismes physiques qui interviennent dans le comportement mécanique du matériau. Dans le cadre d'une coopération européenne, l'Université de Technologie de Delft et le LCPC avaient étudié le comportement dynamique du béton (c'est à dire, dans le cas présent, sous de grandes vitesses de déformation), en s'intéressant essentiellement à l'influence, sur ce type de comportement, de l'humidité interne du matériau. Les essais étaient réalisés sur la barre de Hopkinson de Delft qui permet de solliciter, en traction directe, des éprouvettes de béton à des vitesses de déformation pouvant aller jusqu' à 10 s⁻¹. Un micro-béton était testé dans deux conditions d'hygrométrie interne: complètement sec, et humide. On a constaté qu'en ce qui concernait le béton humide, la résistance à la traction directe augmentait avec la vitesse de déformation, phénomène connu pour la plupart des matériaux, alors que cette dépendance n'existait pas pour le béton sec. Dans cet article on propose une hypothèse quant au mécanisme physique qui permettrait d'expliquer cette augmentation de la résistance à la traction du béton avec la vitesse de déformation. Il s'agit de l'effet Stefan qui peut être décrit succinctement de la manière suivante: l'existence d'un mince film visqueux (eau ou huile par exemple) entre deux cales parfaitement planes et parallèles, et distantes d'une certaine longueurh, conduit à la création d'une force de rappel lorsque l'on tente d'écarter les deux cales avec une vitesse h. Plus la vitesse est grande, plus cette force de rappel le sera. Dans un béton, les cales séparées par un ménisque d'eau ne sont autres, par analogie, que les parois des micropores et des capillaires.

     

Effect of cold drawing on susceptibility to hydrogen embrittlement of prestressing steel

This paper compares the behaviour under aggressive environmental conditions of a prestressing steel in two forms (bar and wire) of different yield strengths, to investigate the influence of this material parameter on their susceptibility to hydrogen-assisted cracking in aqueous environments. Slow strain-rate tests using pre-cracked, specimens were performed under various environment conditions. Different fatigue pre-cracking loads were used to analyse the influence of the stress state in the vicinity of the crack tip on the hydrogen-assisted cracking process. The results confirm the well-known fact that the highest-strength steel is the most susceptible to hydrogen embrittlement. A model of hydrogen diffusion in metals— including the effects of both hydrogen concentration and hydrostatic stress distribution—is proposed to explain these results on the basis of the stress-strain curve of the material. Consideration is given to compressive residual stresses induced in the vicinity of the crack tip during the fatigue pre-cracking process. The model is able to explain the different susceptibility to hydrogen embrittlement of the two steels.

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Resume On utilise couramment deux types d’aciers dans le béton armé: les aciers tréfilés (C−Mn) ou trempés (Si−Cr). Bien que leur limite élastique soit assez élevée pour garantir une durée de service normale dans la zone d’élasticité, leur résilience est moindre que celle des aciers ductiles de limite élastique inférieure, et ils sont, par conséquent, plus sujets à des défauts tels que fissures ou encoches. De plus, ces aciers peuvent se fissurer sous l’influence d’une ambinace corrosive. On compare ici le comportement dans des conditions agressives, d’un acier de précontrainte C−Mn sous forme de barre ou de fil, de limites élastiques différentes, afin d’étudier l’influence, de ce paramètre du matériau sur la fissuration favorisée par l’hydrogène en milieux aqueux et, par suite, l’effet (bénéfique ou non) du procédé de tréfilage de ce point de vue particulier. Le programme expérimental consistait en une série d’essais de déformation à vitesse lente sur des éprouvettes pré-fissurées dans des conditions ambiantes variées. On a utilisé différentes charges de pré-fissuration en fatigue pour analyser l’influence de l’état de contrainte au voisingage de l’extrémité de la fissure sur le processus de fissuration favorisé par l’hydrogène. Les résultats confirment le fait bien connu, à sovoir que le fil tréfilé (acier de haute résistance) est davantage sujet à la fragilisation par l’hydrogène que la barre laminée à chaud (résistance plus basse), ce qui montre que le tréfilage réduit la résistance d’un acier de précontrainte à la fissuration favorisée par l’hydrogène. Dans la partie théorique, on propose un modèle de diffusion de l’hydrogène dans les métaux—qui tient compte des effets de la concentration en hydrogène et de la distribution des contraintes hydrostatiques—pour expliquer les résultats expérimentaux à partir de la courbe contrainte/déformation établie pour chaque matériau. On tient compte des contraintes en compression résiduelles qui se produisent au voisinage de l’extrémité de la fissure pendant le processus de pré-fissuration en fatigue, et qui sont modélisées selon les distributions de Rice pour un matériau élastique idéalement plastique. Le modèle permet d’expliquer les différentes susceptibilités à la fragilisation à l’hydrogène des deux formes d’acier de précontrainte à haute résistance (barre et fil): après la pré-fissuration en fatigue, la barre laminée à chaud présente une zone plastique plus large que le fil tréfilé, et l’hydrogène doit couvrir une plus longue distance avant d’atteindre le point critique, ce qui explique pourquoi la barre laminée est moins susceptible à la fragilisation à l’hydrogène.

     

A direct method of viscoelastic analysis for ageing concrete

The paper outlines a direct method of linear creep analysis of ageing concrete structures based on the classical elastic-viscoelastic analogy. The method develops from a constitutive relationship which accounts for reversible and irreversible strain components. The reversible strains include the effects of ageing, and irreversibility due to both aging and applied stress is considered. The relationship between the components allows the time variables to be replaced by corresponding functions of the irreversible compliance: the integral equation representing the creep solution of many structure problems is then invariable in form and the elastic-viscoelastic analogy can be invoked. The effects of an immediate elastic modulus that varies with time may be analysed. The method compares favourably with other analyses requiring step-by-step computations in time, and with other available direct methods which lead to considerable errors for variable stress regimes or give only steady-state solutions.

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Résumé On donne les grandes lignes d'une méthode directe d'analyse des constructions en béton où le vieillissement de celui-ci s'accomplit avec un fluage. On examine le problème de poser des relations de base uni- et pluri-axiales réalistes, en tenant compte des effects du vieillissement et de l'évolution des contraintes, pour utiliser ensuite cette relation dans une méthode d'anlyse directe. La relation de base qu'on développe ici comprend les composantes du fluage tant réversible qu'irréversible, telles qu'on les obtient par les essais de fluage et de recouvrance. On prend en compte les observations faites auparavant que les deux composantes progressent à des vitesses en relation, quels que soient l'age, le moment de l'observation ou les contraintes antécédentes. Il en résulte que par une transformation non linéaire appropriée de l'échelle de temps, et le remplacement des variables de temps par des fonctions correspondantes de l'adaptation irréversible, il est possible d'obtenir un modèle réaliste de la déformation pluri-axiale du béton sous une forme essentiellement invariable par rapport au vieillissement. Ceci permet alors d'écrite sous une forme invariable l'équation intégrale qui traduit la solution de fluage de nombreux problèmes structuraux et de faire appel à l'analogie classique élastico-visco-élastique; on peut ensuite obtenir les solutions de fluage par une transformation inverse de Laplace d'une solution élastique correspondante. Etant donné qu'on a constaté expérimentalement que les adaptations de déformation totale aussi bien volumétriques que par distorsion sont proportionnelles à l'adaptation uni-axiale, la méthode peut servir à résoudre les problèmes en contrainte multiaxiale.

     

Détermination des déformations relatives internes dans un ouvrage en béton

Résumé Cette recherche a été entreprise pour vérifier la validité d'une nouvelle méthode de mesure des déformations relatives internes, dans des ouvrages en béton déjà construits. Le principe de la méthode consiste à forer, dans l'ouvrage, un trou, puis à le reboucher par scellement d'une carotte à l'intérieur de laquelle ont été placés des extensomètres. La méthode est basée sur un étalonnage préalable, qui permet d'obtenir des coefficients de corrélation entre une solution monolithe et une solution carottée. C'est cet étalonnage qui est exposé tout au long de cette étude. En dehors des régions où les sollicitations sont complexes, cette méthode permet d'obtenir de précieux renseignements sur le comportement mécanique de l'ouvrage. Elle a été employée sur un grand chantier de la région parisienne, et les résultats obtenus sont très satisfaisants.     

Cement matrix 2-2 piezoelectric composite— Part 1. Sensory effect

Experimental results of the sensory effect of a cement matrix 2-2 piezoelectric composite are presented. The purpose of the research is to develop a self-sensing actuator exclusively for use in intelligent structures in the civil engineering field. The composite was fabricated by casting cement-based mortar into a series of pre-arranged piezoelectric thin plates. Different from most research work on piezoelectric materials, the current research focuses on the electromechanical properties and mechanical properties of the piezoelectric composite at relatively low frequencies (0.1 to 50 Hz) due to the special requirements for intelligent structures in the civil engineering field. In this frequency range, linear elastic behavior was observed for the composite. Viscosity or hysteresis, which often exists in some polymer matrix piezoelectric composites, was not observed. A complex math form was adopted to characterize the piezoelectric coefficients. It was found that the magnitude of the composite piezoelectric coefficients exhibited a linear dependency on the frequency, while the phase had an asymptotic dependency on the frequency. In the load range used, no dependency of the piezoelectric coefficients on load level was found for the composite.

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Résumé Les résultats expérimentaux de l'effet sensoriel d'un matériau composite constitué d'éléments piézoélectriques de type 2-2 dans une matrice de ciment sont présentés. L'ambition de ce travail est de développer un déclencheur automatique dédié aux structures intelligentes du Génie Civil. Le matériau composite est constitué de fines plaques piézoélectriques organisées au préalable et moulées dans un mortier à base de ciment. Contrairement aux autres études sur les composites piézoélectriques, ce travail se focalise sur les propriétés électromécaniques et mécaniques du matériau à de relativement faibles fréquences (de 0,1 à 50 Hz), qui correspondent aux fréquences propres des structures intelligentes du Génie Civil. Le matériau composite a présenté un comportement élastique dans cette gamme de fréquences. Aucun comportement visquex ou de phénomène d'hystérésis, qui sont caractéristiques des matériaux composites comprenant des éléments piézoélectriques dans des matrices polymères, n'a été observé. Dans ce travail une formulation mathématique complexe a été adoptée pour caractériser les coefficients piézoélectriques. L'ordre de grandeur des coefficients du matériau composite présente une dépendance linéaire vis-à-vis de la fréquence, alors que la phase présente une dépendance asymptotique à cette fréquence. Aucune dépendance des coefficients piézoélectriques vis-à-vis de la charge n'a été observée dans la gamme de charges appliquée dans cette étude.

     

Détermination photométrique de la topographie des surfaces application à l'étude de la corrosion

Résumé L'auteur présente une méthode pour étudier l'état des surfaces métalliques (et éventuellement d'autres matériaux appropriés) par la fa?on dont ces surfaces diffusent la lumière. Un appareillage très simple perment de déterminer la répartition dans l'espace de la lumière diffusée pour un éclairage sous incidence donnée. La méthode est appliquée à l'étude de surfaces corrodées, par des agents extérieurs qui peuvent les détériorer en des points isolés (les ?piquer?), ou aboutir à la formation d'une couche adhérente, ou les pénétrer profondément.     

Concrete crack repair by stitches

An analytical scheme is developed for the use of stitches in repairing concrete cracks. The model provides guidelines for selecting the steps, locations and cross-sectional area of the stitches. The proposed model is based on the superposition technique in fracture mechanics in conjunction with a simple pull-out model established in this paper. The proposed fracture model assumes that the final stitch elongation is equal to the final crack mouth opening displacement. The final crack mouth opening displacement is equal to: (1) the external loads opening of the mouth ignoring the stitch's contribution, and (2) the arrest caused by the stitch itself. In this paper, the problem chosen for this purpose is a beam with an edge notch at the center. The beam is subjected to a concentrated load at the mid-span. The analytical solution for a homogeneous beam with edge notch is given in the literature. The predicted results of stitch forces and the critical stress intensity factor are compared to those obtained experimentally.

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Résumé On développe un schéma analytique utilisant des points de suture pour réparer des fissures dans du béton. Ce modèle fournit des directives pour les étapes, la localisation et la superficie transversale des points de suture. Il se base sur la technique de superposition de la mécanique de la rupture en conjonction avec un modèle simple de l'arrachement présenté dans cet article. Le modèle suppose que l'élongation finale de la suture sera égale au déplacement final de l'ouverture de la fissure. Ce déplacement final est égal à (1) l'ouverture de la fissure résultant de la charge externe sans tenir compte de la suture et à (2) l'arrêt résultant de la suture elle-même. Dans cet article, le problème est étudié sur une poutre ayant, au centre, une entaille sur le bord. La poutre est soumise à une charge concentrée au milieu. La solution analytique pour une poutre homogène avec une entaille sur le bord est fournie par la littérature. Les résultats prévus concernant la force des sutures et le facteur d'intensité de la contrainte critique sont comparé à ceux obtenus expérimentalement.

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The Hopkinson pressure bar: an alternative to the instrumented pendulum for Charpy tests

In the instrumented Charpy pendulum, strain gauges mounted on the hammer react to strain waves resulting from the impact against the specimen by providing a jagged strain-time trace. This is electronically filtered to provide a smooth curve taken to represent the variation with time of the load applied to the specimen. The Hopkinson pressure bar (HPB) described here provides an alternative method of testing that does not require electronic filtering and simplifies data collection and interpretation.

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Résumé Dans un mouton pendule Charpy instrumenté, les jauges de contrainte disposées sur le marteau réagissent à l'onde de déformation provenant de l'impact sur l'éprouvette en produisant une trace irrégulière sur un graphe déformation/temps. Un filtrage électronique permet d'obtenir une courbe régulière, que l'on adopte pour représenter la variation dans le temps ou la charge appliquée à l'éprouvette. Le dispositif HPB présenté dans l'étude constitue une autre méthode d'essai, qui ne nécessite pas de filtrage électronique, et qui simplifie la collecte et l'interprétation des données expérimentales.

     

LES EMPLOYES A I'HEURE DE LA RATIONALISATION

L'auteur présente ici quelques résultats d'une étude sociologique effectuée auprés du personnel d'un important établissement administratif, profondément engagé dans I'application des principes d'organisation scientifique du travail. Un des objectifs de cette recherche était de déterminer dans quelle mesure la rationalisation du travail administratif modifie les attitudes et les comportements au travail traditionnels en milieu ?employé ? Sont successivement analysés les attitudes du personnel à l' égard du travail, de 1'autorité, de la promotion, ainsi que le mode de relation avec l'organisation et la façon dont est perçu le s-tatut de la profession.

L'organisation sur laquelle porte I' étude est fortement centralisée. La direction manifeste un souci marqué de se situcr a l' ávant-garde, tant sur le plan de la technique administrative que sur celui des pratiques de ?relations humaines?. La plupart des employés sont affectés á des tâches simples, répétitives, dont I'exécution ne laisse pas de place à I'initiative. Les possibilités de promotion sont limitées, mais une complète séé;curite est assurée au personnel sur tous les plans. En dépit d'une apparente satisfaction, ces employés (en majorité feminins et agés de moins de trente-cinq ans) se montrent peu intégrés à I'organisation : ils ont tendance à dévaloriser la plupart des aspects de la vie professionnelle auxquels les travailleurs non-manuels se montrent traditionnellement attachés (les relations hiérarchiques, la promotion, le statut de la profession) et à se désintéresser de tout se qui ne concerne pas la stricte exécution du travail quotidien (fonctionnement et vie de 'entreprise aussi bien qu' activités syndicates). Leur adaptation, de type ? apathique ?, n'est pas sans rappeler celle que I'on a I'habitude d'observer en usine parmi les catégories d'ouvriers peu qualifiés.

Ce mode d'adaptation du personnel crée des problèmes au niveau de l'entreprise clle-même: la capacité d'adaptation au changement que I'révolution technologique requiert de plus en plus des organisations se trouve directement affectée par une attitude générate de non-participation du personnel; la cooperation de celui-ci est en effet indispensable au succés des réorganisations de complexité et d'ampleur sans cesse accrues auxquelles les entreprises sont amenées à procéder à un rythme accéiéré par rapport au passé.

I semble que les effets négatifs sur le personnel auxquels la rationalisation donne le plus souvent lieu, soient davantage imputables au rôle assigné à l'individu, au mode de relation qu'on lui impose avec son travail comme avec son entourage et I'ensemble de I'organisation, qu'à I'évolution technologique en soi.

Le problème de l'apathie ne peut être résolu que dans la mesure o[ugrave]une double action est entreprise au niveau de l'organisation et au niveau des hommes. Des structures nouvelles doivent être mises en place, qui permettent de réintroduce une intérddpendance des fonctions et des invididus (job-enlargment) et de confier aux subordonnés une partie des responsabilités habituellement concentrées sur l'encadrement. Dans le mêae temps, une action continue de formation et de perfectionnement doit être entreprise afin que les hommes soient en mesure d'assumer ces responsabilites     

Loi De Brewster Généralisée Pour Deux Milieux Relativement Mobiles Normalement à Leur Interface

Abstract

Nous étudions le problème de l'angle de Brewster dans le cas de deux milieux relativement mobiles normalement à leur interface. Nous voyons comment cet effet qui peut se présenter pour un cas fixe est susceptible d'être modifié par le mouvement relatif des deux milieux. Une loi plus générale que celles déjà existantes sera formulée, mettant en évidence des nouvelles possibilités de réflexion nulle même par exemple pour une onde transverse électrique (TE) polarisée perpendiculairement au plan d'incidence et même pour une onde polarisée elliptiquement.     

Étuvage des bétons: étude numérique des transferts de chaleur

Résumé La méthode des éléments finis est utilisée pour résoudre le problème des transferts thermiques dans une pièce de béton traitée thermiquement. La connaissance de la cinétique d'hydratation du béton permet de déterminer le terme source de l'équation de Fourier classique; mais l'hydratation est plus ou moins accélérée selon la valeur locale de la température, il faut donc prendre en compte un temps équivalent défini dans cet article. On discute également la valeur des coefficients d'échange entre la pièce de béton et l'atmosphère. L'étude est illustrée par la résolution de deux exemples; l'auto-étuvage et l'étuvage à la vapeur des poutres rectangulaires ou en té, les résultats numériques sont avantageusement comparés à des mesures expérimentales en vraie grandeur.

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Summary In this feature, the finite element method is used to analyse heat transfer problems in thermally steam cured concrete elements. The knowledge of concrete hydratation kinetics allows to determine the source in the conventional Fourier's equation. To take into account the fact that the hydration is more or less speeded up according to the local temperature values, the equivalent time was utilized. temperature values, the equivalent time was utilized. The external exchange coefficients are also allowed for and their values argued about. The problem being solved, the curing cycle can be improved to optimize the temperature distribution inside the concrete element and cut risks of microcracking. The study is illustrated by the solution of two different problems: self curing and steam curing applied to rectangular and T beams and the numerical results of this survey can be compared to experimental ones.

     

L'effet de masse des granulats dans l'écoulement du béton frais vibré

Résumé Le travail présenté continue et complète une précédente publication des mêmes auteurs, dans laquelle sont notamment décrits un dispositif et une méthode expérimentale permettant de mettre en évidence les interactions qui se produisent entre pate interstitielle et granulats dans l'écoulement du béton frais vibré. L'une de ces interactions, qui se manifeste dès qu'une très faible quantité de granulats est introduite dans une pate pure est étudiée par une exploration systématique de l'influence des différents paramètres caractéristiques des granulats et de la pate interstitielle sur l'écoulement du béton frais. Les caractéristiques rhéologiques de la pate étant fixées, la masse volumique des granulats appara?t comme un facteur non négligeable de modification du débit d'écoulement, agissant dans un sens favorable si la masse volumique des granulats est supérieure à celle de la pate, dans un sens défavorable dans le cas inverse.

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Summary This report follows and supplements an earlier paper by the same authors, mainly describing apparatus and an experimental method with which it is possible to identify the interactions between the pore paste and aggregates in the flow of vibrated fresh concrete. One of these interactions which takes place when a very small quantity of aggregates is added to a cement paste is examined by a systematic exploration of the influence of these different characteristics of aggregates and pore paste on the flow of fresh concrete. Once the rheological characteristics of the paste are defined, the density of aggregates appears as a nonnegligible factor of the modifications in flow, exerting a positive effect if the density of the aggregates is greater than that of the paste and a negative effect in the opposite case.

     

Sulphur sand mixes as building material

Following an extensive research programme lasting more than 4 years, it has been possible to prepare sulphur sand mixtures which are suitable as building material. As compared to normal concrete, sulphur sand mixes exhibit greater compressive and flexural strengths, have equivalent modulus of elasticity, have a lower and much more rapid shrinkage, creep is less under compression and these mixes also retain strength when temperature varies from −30 to 70°C. Durability as measured by 45 temperature cycles (0°C, 70°C) is good. One of the most difficult problem for overcoming the damaging effect of water on sulphur mixes was also studied. Addition of silicon oil 0.5% by weight of sand with or without fillers gave satisfactory and economical solution to this problem. We also found that up to 10% sulphate content in sand the mechanical behaviour of sulphur mixes was not adversely affected. This would permit many quarries of sand with high sulphates to be utilized for such mixes. Glass fibre reinforcement was also tried which gave large increase in tensile strength and improved durability under 100% relative humidity.

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Résumé Grace à un vaste programme de recherche qui a duré plus de 4 ans, il a été possible de préparer des mélanges sable/soufre adaptés comme matériau de construction. Par rapport à un béton normal, les mélanges sables/soufre présentent de meilleurs résistances à la contrainte et à la flexion, un module d'élasticité équivalent, un retrait moindre et plus rapide; le fluage sous compression est inférieur et ces mélanges conservent aussi leur résistance quand la température varie de −30 à 70°C. La durabilité telle qu'elle a été mesurée par 45 cycles de températures (0°C, 70°C) est satisfaisante. On a également étudié l'un des problèmes les plus délicats: compenser l'effet destructeur de l'eau sur les mélanges soufrés. L'addition d'huile siliconée dans la proportion de 0,5% par rapport au poids de sable avec ou sans charge a apporté une solution satisfaisante et économique à ce problème. On a aussi remarqué que jusqu'à 10% de teneur en sulfates dans le sable, la résistance mécanique des mélanges au soufre n'a pas été compromise, ce qui permettrait d'utiliser pour de tels mélanges de nombreuses carrières de sable contenant des sulfates à un taux élevé. On a également essayé des renforcements de fibres de verre qui ont nettement amélioré la résistance à la traction et la durabilité avec une humidité relative de 100%.

     

La commission technique 16-C «carbonatation»

Conclusions Des preprints on été distribués aux participants et la Cement and Concrete Association va se charger de la publication. Ce colloque aura permis de faire le point sur ce problème de la carbonatation et d’appeler l’attention de beaucoup sur ce phénomène qui fut longtemps méconnu. On trouvera dans nos travaux les éléments permettant à d’autres commissions d’établir certains textes de leurs recommandations (durabilité des bétons, eaux agressives, corrosion ou protection des armatures...). Afin de répondre aux directives de la RILEM en ce qui concerne la durée des Commissions Techniques il nous a semblé que ce Colloque ne pouvait mettre un point final à notre activité.     

Application d'une méthode d'usure par abrasion à la détermination du comportement mécanique de l'auréole de transition d'un béton soumis à des chargements cycliques

Résumé Nous avions montré dans de précédentes études que l'influence des chargements cycliques de faible fréquence pouvait être, en fonction des paramètres expérimentaux, soit bénéfique soit défavorable aux propriétés mécaniques des microbétons. Afin d'essayer de mettre en évidence les causes microstructurales d'un tel comportement, nous nous sommes intéressés à ce qui se passait à l'interface entre la pate de ciment et le granulat, cette ‘auréole de transition’ étant d'après de nombreux auteurs la zone la plus sensible aux actions mécaniques. Pour ce faire, nous avons utilisé des modèles diphasiques pate de ciment-granulat nous permettant d'étudier l'évolution mécanique de l'auréole de transition à l'aide d'une méthode d'usure par abrasion. Les éprouvettes diphasiques étaient soumises à des compressions cycliques répétées. Les paramètres de l'étude étaient l'intensité du chargement cyclique appliqué et l'angle formé par l'interface pate de ciment-granulat et la direction du chargement. Nous avons pu mettre en évidence les différents seuils d'intensité de chargement faisant passer d'une phase de consolidation à une phase d'endommagement et évalué dans chaque cas l'épaisseur d'auréole de transition concernée. Nous avons également déterminé l'influence de l'incidence de la direction du chargement par rapport à l'interface concernée. Ainsi, à partir de ces résultats obtenus sur des modèles diphasiques, nous avons pu émettre des hypothèses sur le comportement réel de l'auréole de transition autour d'un granulat noyé dans une matrice soumise à des compressions cycliques.

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Summary Previous research had shown the influence of low-cycle loading to be either beneficial or unfavourable to the mechanical properties of microconcretes, according to the experimental parameters selected. In order to identify the microstructural causes of such behaviour, we investigated the interface between cement paste and aggregate, this ‘transition halo’ being considered by many authors as the area most sensitive to mechanical actions. This was undertaken by using two-phase cement-aggregate models to study the mechanical development of the transition halo through a method of wear by abrasion. The two-phase test pieces were subjected to repeated cyclic compression. The parameters were the intensity of the cyclic loading applied at the angle formed by the cement paste-aggregate interface and the direction of loading. We were able to identify the different thresholds of intensity of loading which cause the materials to pass from a consolidation phase to a damage phase. We assessed in each case the thickness of the transition halo. We have also determined the influence of the loading direction incidence on the interface. From these results obtained on two-phase models, we were able to draw up hypotheses on the real behaviour of the transition halo around a grain of aggregate embedded in a cement matrix subjected to cyclic compression.

     

Étude d'un clinomètre adapté à la mesure des rotations des sections lors des essais de structures

Résumé La mesure des rotations des sections, dans les essais de structures en béton armé ou précontraint, pose souvent un problème délicat étant donné d'une part la très grande étendue de mesures nécessaire et d'autre part la haute précision requise généralement. Pour le résoudre nous avons mis au point dans nos laboratoires un clinomètre basé sur le principe bien connu du pendule. Celui-ci, articulé sans frottement grace à une lame d'acier très souple, transmet son mouvement par un système sans jeux ni frottements à un capteur linéaire à variation d'inductance. L'appareil, de conception et de réalisation très simples, permet cependant d'obtenir des performances intéressantes: sensibilité maximale de ±0,5 10⁻⁵ rd; étendue de mesures de ±5.10⁻² rd; tension de sortie proportionnelle à la rotation, continue et de niveau élevé, permettant l'enregistrement direct.     

Études sur l’efficacité et la durabilité de deux traitements appliqués à un calcaire

Ce travail présente une étude en laboratoire sur l’efficacité et la durabilité de deux produits de traitement des pierres: un hydrofuge de surface (à base de résine silicone) et un produit de protection superficielle contre les agents atmosphériques et la pollution (qui se compose d’un polymère acrylique, d’un solvant et d’une cire synthétique). La pierre étudiée était un calcaire d’Ançã, très utilisé dans le centre du pays et dont la conservation dans des monuments historiques pose de graves problèmes. Les méthodes d’essai utilisées pour la caractérisation du calcaire ont été celles recommandées par la Commission 25 PEM (Protection et Erosion des Monuments) de la RILEM. Dans le but d’évaluer l’efficacité et la durabilité du traitement acrylique, des éprouvettes traitées et non-traitées (pour servir de comparaison) ont été soumises aux essais suivants: —Action de la lumière; action de l’eau et de la lumière par exposition dans un appareil de vieillissement du type arc voltaïque; action de l’anhydride sulfureux; et essai de cristallisation. Sur les éprouvettes traitées avec le produit hydrofuge siliconique on a réalisé les mêmes essais, sauf ceux concernant la cristallisation et l’action de l’anhydride sulfureux. Les effets du vieillissement causé par ces essais ont été appréciés par observation visuelle périodique et par les déterminations suivantes: angle de contact, absorption par gouttes, absorption d’eau pendant 48 h, coefficient d’absorption d’eau (capillarité), et absorption d’eau par hygroscopicité. Finalement on présente une appréciation des résultats obtenus.     

Modeling of structural performances under coupled environmental and weather actions

The authors propose a so-called life-span simulator that can predict concrete structural behaviors under arbitrary external forces and environmental conditions. In order to realize this kind of technology, two computational systems have been developed; one is a thermohygro system that covers microscopic phenomena in C-S-H gel and capillary pores, and the other one is a structural analysis system, which deals with macroscopic stress and deformational field. In this paper, the unification of mechanics and thermo-dynamics of materials and structures has been made with the ion transport of chloride, CO₂ and O₂ dissolution. This proposed integrated system can be used for simultaneous overall evaluation of structural and material performances without distinguishing between structure and durability.

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Résumé Les auteurs proposent un simulateur qui peut prévoir les comportements structuraux d'un béton (sur toute sa longuer de vie), soumis à des forces extérieures arbitraires et sous un environnement quelconque. Ce simulateur est basé sur le couplage de deux modèles analytiques: un modèle thermohydraulique qui simule les phénomènes microscopiques dans le gel C-S-H et les pores capillaires, et un modèle de structures qui intègre les contraintes macroscopiques et les déformations du béton. Dans cet article, l'association de la mécanique et thermodynamique des matériaux avec l'analyse des structures est réalisée par le transport des ions chlorhydriques, et la dissolution du CO₂ et O₂. Ce modèle intégré, que nous proposons, peut être utilisé simultanément pour l'évaluation complète des structures et pour l'évaluation des performances des matériaux, sans distinction entre structure et durabilité.

     

Changes in the permeability to gas of calcareous stone core samples exposed to salt spray

This paper describes a method of measuring the permeability of stone samples to nitrogen, applicable for studying the internal micro-structural transformations that occur in building stones when exposed to salt spray. In this method the gas enters through a previously drilled hole along the axis of a cylindrical stone sample and crosses the lateral surface by radial flux. For artificial weathering tests that affect the sample surface, this method is more suitable than the Cembureau method and gives similar permeability values. Furthermore, by changing the diameter of the hole drilled, it is possible to analyse the variations of the transfer property from the interior to the exposed surface and to study the localised effects of marine salts. The method was used during salt spray accelerated deterioration tests to asses the degree of saturation of the pores in calcareous stones traditionally used in construction in France.

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Résumé Nous décrivons dans cet article une méthode de mesure de perméabilité à l'azote mise au point pour étudier les modifications micro-structurales internes qui se manifestent dans des pierres de construction sous l'effet d'une exposition au brouillard salin. Le gaz est introduit par un trou préalablement usiné dans l'axe d'un échantillon cylindrique de pierre et traverse la surface latérale suivant un flux radial. Pour des tests de vieillissement affectant les surfaces, cet essai est plus adapté que la méthode Cembureau et fournit une mesure de la perméabilité tout à fait comparable. De plus, en jouant sur le diamètre de la perforation, on peut analyser l'évolution de la perméabilité du matériau en profondeur et au voisinage de la surface exposée et étudier les effets localisés des sels marins. La méthode de mesure a été utilisée au cours de simulations accélérées d'altération par brouillard salin, afin d'évaleur le degré de saturation de pores dans le cas de pierres calcaires traditionnellement utilisées dans la construction en France.