Résumé
Le vieillissement des matériaux cimentaires des centrales nucléaires est l’un des axes derecherche de l’IRSN au travers du consortium scientifique CONCRETE et du projet international ODOBA. L’objectif est notamment de prédire la durabilité des enceintes de confinement (tenue mécanique et étanchéité). L’un de ces mécanismes de vieillissement des bétons qui les composent est la Réaction Sulfatique Interne (RSI).Dans cette thèse, des méthodologies couplant études expérimentales et simulations numériques sont mises en place afin d’améliorer la compréhension et la modélisation multi-échelle des mécanismes liés à la RSI, en partant de l’échelle de l’interface entre la pâte de ciment et les granulats (échelle locale) et en remontant jusqu’à l’échelle de l’éprouvette (échelle mésoscopique). Le comportement quasi-fragile de toutes les phases (pâte de ciment, granulats, interface) est modélisé par un comportement volumique élastique isotrope embarquant des modèles d’endommagement surfacique. Ces paramètres élastiques et cohésifs sont identifiés à partir d’essais expérimentaux à l’échelle locale sur matériaux sains et cette modélisation est utilisée pour prédire les comportements mécaniques aux échelles plus grandes. Un essai original de flexion trois points a été mis en place à l’échelle de l’interface ciment/granulat sur des éprouvettes de ciment et des composites ciment/granulat afin d’étudier la propagation de la fissure sous chargement mixte. Un protocole expérimental complet estproposé pour l’extraction d’informations nécessaires à l’estimation des différents paramètres du matériau utilisés dans les simulations. Les paramètres matériau ainsi estimés sont ensuite utilisés pour prédire numériquement la rupture des poutrelles de béton sous flexion trois points à l’échelle mésoscopique.Des expérimentations sont effectuées sur des matériaux cimentaires atteints de la RSI afin de caractériser l’évolution de la pathologie à deux échelles à partir de plusieurs essais mécaniques, des mesures d’expansions, des observations microstructurales au microscope électronique à balayage (MEB) et des analyses chimiques (EDS, DRX). Les résultats sont encourageants en visualisant bien cette dégradation physico-chimique. L’application du modèle mécanique prédictif sur les matériaux atteints de la RSI reste une perspective de ce travail.