L2MGC

Comportement mécanique et thermique des matériaux et structures du génie civil

Ce thème porte sur l’étude et l’optimisation des propriétés mécaniques, thermiques et physiques (paramètres structuraux) des matériaux hétérogènes à base de liants hydrauliques. Des sujets complémentaires concernent l’analyse du comportement thermomécanique des matériaux (bétons, coulis, géomatériaux…) sous sollicitations spécifiques.
L’objectif de cette thématique est de relier le comportement des structures à celui des matériaux constitutifs afin de prédire leur tenue mécanique et/ou thermique et d’optimiser leur dimensionnement. La démarche générale consiste à développer à la fois des études expérimentales et des travaux de modélisation principalement mécaniques mais également thermiques et/ou hydrauliques (couplés ou non avec les aspects mécaniques).


Axe 01 : Comportement thermomécanique des bétons

- Comportement de bétons soumis à des conditions thermiques sévères (incendie, gel-dégel, etc.)

Les propriétés thermiques et mécaniques des bétons avant et après des cycles thermiques (à hautes ou basses températures). Dans certains cas, le niveau de saturation du matériau peut participer au développement de contraintes supplémentaires et il est nécessaire d’étudier les phénomènes de transport en phase liquide et gazeuse. L’étude expérimentale porte à la fois sur des propriétés macroscopiques (résistances mécaniques résiduelles, perméabilité et porosité) et microscopiques (en rapport avec le thème 1).

Des études numériques accompagneront l’étude expérimentale. Elles permettent de déterminer les champs de température, de teneur en eau, de pression de vapeur d’eau dans les bétons au cours de l’élévation de température. Ces modélisation porte sur les transferts couplés de chaleur et de masse et sur les contraintes d’origine thermohydrique dans l’élément de béton. Les résultats numériques sont confrontés aux propriétés obtenues expérimentalement.


- Optimisation de bétons de structure à pouvoir isolant amélioré

Des études portent sur l’optimisation des bétons de granulats légers, dans le but d’améliorer leurs performances thermiques en plus des performances mécaniques. Pour conserver des résistances compatibles avec une utilisation structurale, une solution consiste à utiliser d’une part une matrice haute performance et d’autre part à optimiser la fraction volumique et la granulométrie des granulats légers. Ce travail aide notamment à la conception de blocs de bétons de granulats légers à faible coefficient de transmission thermique. Il s’agit d’ajouter l’efficacité énergétiques aux performances mécaniques. Les études expérimentales s’accompagnent de modélisation.


Axe 02 : Comportement mécanique des matériaux et des structures du génie civil

- Béton renforcé de fibres multi-filamentaires

Les fibres multifilamentaires continues sont disposées dans des directions choisies au sein de la matrice (microbétons ou mortier suivant les applications) afin d’optimiser le fonctionnement mécanique du composite et constituer un matériau performant à la fois en traction et en compression. Cette technique permet la réalisation d’éléments minces dont les performances mécaniques sont élevées, ce qui autorise, en comparaison avec les matériaux plus classiques (comme le béton armé), la réduction du poids propre des structures et des quantités de matières consommées, participant ainsi à la réduction de l’impact sur l’environnement des activités liées à la construction.


- Comportement de matériaux à matrice polymère

Il s’agit d’élaborer des méthodologies expérimentales et d’établir des lois de comportement de ce type de matériaux en les plaçant dans leur environnement. L’introduction des couplages thermo-hydro-mécaniques dans les lois de comportement permet un dimensionnement correct et une prédiction fiable de la durée de vie de ce type de structures. Un modèle de comportement (en viscoplasticité) est développé. Il tient compte des différents couplages pour une évaluation fiable de la tenue en service des matériaux et structures du génie civil.