Effect of concrete composition and self-healing method on bond behaviour of cracked normal concrete and self-consolidating concrete

Résumé

L'interaction entre la barre d'armature en acier et le béton environnant est un aspect crucial contrôlant l'efficacité du comportement composite des structures en béton armé. De plus, un bon comportement interfacial entre le béton et l'armature est nécessaire pour obtenir des performances durables pour une structure en béton armé. Cependant, la plupart des études précédentes se sont concentrées sur le comportement interfacial des barres d'armature avec le béton environnant intact et exempt de dommages. Il n'y a que peu de recherches sur le béton pré-fissuré avec différentes conditions de pré-fissuration. De plus, il existe un besoin de développer des solutions pratiques pour atténuer les dommages interfaciaux dus au phénomène de pré-fissuration. Par conséquent, cette thèse se propose d'étudier expérimentalement et analytiquement l'adhérence béton-acier d'armature en présence du phénomène de préfissuration. En outre, une approche pratique est étudiée pour déterminer la possibilité d'autoguérison des fissures au niveau de l'interaction barres d'armature béton. Deux types de polymères superabsorbants (SAP) sont utilisés dans les mélanges de béton, à des dosages de 0,25%, 0,50% et 1,0%, pour accélérer le processus d'auto-guérison. La méthodologie expérimentale consiste en un processus de pré-fissuration avec des périodes de cure pour cicatriser les fissures de fendage et la résistance. Le test de fendage (test brésilien) est utilisé pour simuler le préchargement et obtenir les fissures initiales. Des largeurs de fissures allant de 0.10 mm à 0,50 mm sont étudiées dans la présente thèse. Un nombre total de 230 essais d'arrachement sont réalisés pour obtenir la réponse interfaciale armature-béton en termes de courbes enveloppes adhérence-glissement, permettant l'examen de la contrainte initiale, de la résistance d'adhérence, de la résiduelle d'adhérence, de la contrainte d'adhérence moyenne et de l'énergie absorbée par le mécanisme d'adhérence. Sept types de béton sont testés dans la présente thèse, y compris le béton normal (NC) avec un affaissement normal, NC avec affaissement élevé (fluide), NC avec adjuvant entraîneur d'air (AE), béton autoplaçant (SCC), NC modifié avec SAP, NC modifié avec SAP incorporant de l'air -entrainé, SCC modifié avec SAP. Enfin, des analyses statistiques sont effectuées pour mieux analyser et mettre en évidence les principaux résultats. Les résultats expérimentaux montrent que la pré-fissuration engendre une réduction importante au niveau de la résistance de l'adhérence, la contrainte d'ahérence moyenne et la résistance résiduelle d'adhérence. La dégradation de la résistance d'adhérence est corrélée à la largeur de la fissure initiale. Les résultats montrent que des largeurs de fissures supérieures à 0,15 mm ont un impact considérable sur les propriétés de l'adhérence. De plus, 12 les résultats montrent que le béton autoplaçant (SCC) est moins sensible au phénomène de préfissuration que le béton normal (NC). L'affaissement plus élevé du mélange SCC peut être la raison principale de cette observation. Concernant la méthode d'auto-cicatrisation, les résultats indiquent que les particules de SAP favorisent de manière significative la reprise de résistance dans le béton pré fissuré, exposé à des cycles humide-sec, surtout pour un dosage plus élevé de SAP et une largeur de fissure inférieure à 0,30 mm. L'adjuvant entraîneur d'air a un impact considérable sur les performances du processus d'auto-cicatrisation, de sorte que le béton contenant de l'AE a un facteur d'amélioration de cicatrisation plus élevé par rapport au mélange dépourvu d'AE. L'analyse par microscopie électronique à balayage (MEB) montre une grande quantité de calcium, d'oxygène et de carbone dans les produits de guérison déposés sur les surfaces internes et externes des fissures. Cette étude serait une première étude de la cicatrisation des fissures dans la région critique de l'interaction armature-béton, qui devrait être poursuivie par des recherches plus poussées, notamment l'effet de l'AE sur la cicatrisation des fissures du béton SAP et l'influence d'ajouts cimentaires (SCM) sur les résultats de la présente thèse. De plus, les résultats de la présente étude démontrent que les particules SAP sont plus efficaces dans les mélanges SCC, par rapport aux mélanges NC, pour cicatriser les fissures initiales à l'interface barres d'armature-béton. De plus, les résultats de la Microtomographie (Micro-CT) montrent que le facteur d'amélioration de la cicatrisation pour l'auto-scellement des fissures est plus élevé que celui de l'auto-guérison (récupération de la résistance), car plus d'efforts sont nécessaires pour la récupération de la résistance que la fermeture de la fissure.

Date	19 déc. 2020
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Lotfi Guizani (Directeur(-trice)) & Claudiane Ouellet-Plamondon (Codirecteur(-trice))