Caractérisation expérimentale et modélisation du phénomène d'auto-cicatrisation des fissures dans les bétons

L’apparition de fissures dans les structures en beton, a la suite de sollicitations de toute sorte (mecaniques, thermiques…) ou d’effets differes (fluage, retrait…), entraine des pertes de resistance et des problematiques de durabilite, liees a l’etancheite et aux proprietes de transfert. Sous certaines conditions, et sans intervention exterieure de reparation, certaines fissures peuvent se cicatriser. Le phenomene est principalement du a des reactions chimiques entre l’eau et le ciment, hydrate ou non, present dans le beton. La cicatrisation a, jusqu’a present, ete principalement mise en evidence par des essais de permeabilite a l’eau, montrant ainsi les repercussions positives sur les problemes de durabilite. Le travail presente s’attache alors a etudier l’apport du phenomene d’un point de vue mecanique. Un programme experimental est ainsi developpe, visant a quantifier le comportement mecanique, sous flexion 3 points, d’eprouvettes de beton initialement fissurees, puis vieillies dans des conditions favorisant ou non l’auto-cicatrisation. Differents types de betons sont etudies, un materiau modele a hautes performances, et des betons classiques. Les proprietes de fissuration sont egalement analysees par emission acoustique. Les resultats montrent alors une reprise de proprietes mecaniques des eprouvettes apres conservation dans l’eau, et le suivi de fissuration par emission acoustique confirme que cet apport mecanique est du a la precipitation de nouveaux cristaux dans la fissure, moins resistants que ceux issus des reactions primaires d’hydratation du ciment. Ces cristaux sont alors analyses par microscopie electronique a balayage et par spectrometrie a selection d’energie, et un lien est etabli entre les resultats mecaniques observes et les morphologies particulieres des especes formees. L’ensemble de ces resultats conduit alors a proposer une premiere approche de modelisation du comportement mecanique des eprouvettes, incluant le phenomene de cicatrisation, et des premiers resultats qualitatifs sont obtenus. En parallele de ces travaux sur le comportement mecanique, une technique de controle non destructif, basee sur le principe de retournement temporel, est developpee pour permettre le suivi in vivo de phenomenes dans le beton. Les resultats d’essais preliminaires appliques a l’auto-cicatrisation sont ainsi presentes.