Influence de la nature minéralogique des granulats sur leur comportement et celui du béton à haute température

Le beton est un materiau de construction omnipresent dans les ouvrages de genie civil en raison de sa facilite de mise en oeuvre et son faible cout economique. Suite a des incendies de tunnels ou de bâtiments, les structures en beton peuvent presenter d'importantes degradations. Afin de pouvoir concevoir des ouvrages plus surs il s'avere necessaire de comprendre les phenomenes physiques a l'origine des desordres dans les structures en beton portees a temperature elevee. Les travaux de recherche de cette these permettent de completer les connaissances deja acquises sur le comportement du beton a temperature elevee en mettant l'accent sur le comportement des granulats, de l'interaction pâte/granulats et beton/roche. Ce travail de recherche base sur une approche experimentale analyse l'influence de differentes natures de granulats sur le comportement thermo-hydro-mecanique du beton soumis a une temperature elevee. Cette etude est construite en trois parties : l'etude du comportement des granulats soumis a temperature elevee, l'etude du comportement du beton avec les granulats testes precedemment et enfin l'etude d'un echantillon bicouche simulant la relation beton/roche dans un tunnel en incendie. Dans la premiere partie, trois granulats (calcaire concasse, silico-calcaire semi-concasse de Seine et siliceux roule) subissent des cycles de chauffage/refroidissement a une vitesse de 1°C/min a 150°C, 300°C, 450°C, 550°C, 600°C et 750°C. Pour une meme nature de granulat siliceux, le silex presente une instabilite thermique se traduisant par un eclatement a partir de 300°C alors que le quartzite presente une bonne resistance thermique. La cristallinite et la microstructure du quartz jouent un role important dans leur stabilite thermique. La teneur en eau initiale presente aussi une importance sur le comportement thermique du silex. Le granulat calcaire presente aussi une instabilite a cause des phenomenes de decarbonatation/hydratation mais seulement pour le cycle de chauffage/refroidissement a 750°C. Les evolutions physico-chimiques, mineralogiques et microstructurales de ces granulats soumis a une temperature elevee sont ensuite analysees pour bien comprendre le processus d'instabilite. L'evolution des endommagements du silex est decrite par une serie d'observations de la fissuration de l'echelle macroscopique a nanoscopique. La deuxieme partie de l'etude experimentale est consacree aux betons realises avec les trois granulats analyses precedemment. Pour chaque type de granulat, deux rapports E/C de 0.6 et 0.3 pour les betons sont etudies. Ces betons subissent les memes cycles de chauffage/refroidissement que les granulats. Nous determinons l'evolution de la fissuration, des proprietes thermiques, physiques et mecaniques des betons en fonction des temperatures subies. Le comportement mecanique residuel du beton varie selon la nature des granulats et l'influence du granulat depend aussi de la compacite de la pâte cimentaire. La partie relative a la simulation d'un incendie dans un tunnel avec un bicouche roche/beton fabrique au laboratoire permet d'analyser le comportement du beton et de la roche en s'interessant aux transferts de chaleur dans les 2 materiaux au cours de l'exposition a une temperature elevee. Mots cles : beton, granulat siliceux et calcaire, microstructure, proprietes mecaniques, proprietes thermiques, haute temperature.