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Chapitre VII. Modélisation micromécanique multiéchelle
du retrait endogène au très
jeune âge
VII.1. Introduction
Dans ce chapitre, nous proposons un modèle permettant de suivre l’évolution des
déformations au très jeune âge de la mise en œuvre du matériau (pâte de ciment ou mortier)
jusqu’à la mise en service dans les ouvrages du génie civil. Ce modèle permet de calculer
dans un premier temps le retrait lié à la contraction le Chatelier, puis le retrait
d’autodessiccation. Les propriétés évolutives de la microstructure sont prises en compte dans
le calcul en déterminant au cours du temps le degré d’hydratation du ciment, c’est-à-dire le
rapport entre les phases anhydres restantes et leur quantité initiale. Le calcul du degré
d’hydratation est directement lié au bilan chimique de l’hydratation du ciment d’où l’on tire
les quantités molaires des phases présentes dans le matériau. A partir de données
expérimentales sur les propriétés mécaniques de ces différentes phases et en utilisant la
méthode d’homogénéisation du schéma auto-cohérent, un calcul est proposé pour la
détermination des propriétés mécaniques équivalentes de la pâte de ciment ou du mortier. Les
déformations liées au retrait endogène sont calculées dans le même temps en résolvant un
problème hydro-mécanique à l’échelle de la microstructure.
En premier lieu, on présente les relations utilisées pour le calcul des volumes des phases du
matériau au cours de l’hydratation du ciment. Ensuite, les équations basées sur le calcul
d’homogénéisation pour la détermination des propriétés mécaniques équivalentes et du retrait
sont développées. Enfin, après une évaluation des performances du modèle en comparant les
résultats sur le retrait et sur le module d’élasticité à des mesures expérimentales, une étude de
sensibilité est proposée pour montrer l’influence de certaines propriétés des constituants sur le
comportement équivalent calculé par le modèle.
VII.2. Evolution de la microstructure de la pâte de ciment au
cours de l’hydratation
Dans l’objectif de déterminer les propriétés évolutives d’une pâte de ciment au jeune âge, on
s’intéresse dans un premier temps à la formation de sa microstructure. Pour cela, les volumes
partiels des constituants de la microstructure sont calculés en se basant sur les relations de
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