Multi-scale modelling and experimental study of damage by internal sulphate attack in cementitious materials : application to ordinary and recycled concrete

La dégradation des bétons par attaque sulfatique (RSI) connue également par la formation de l'ettringite différée (DEF) est un endommagement expansif du béton qui se développe suite à une exposition à des températures élevées. La nature des granulats impact le développement de la DEF notamment lorsqu’ils apportent des éléments chimiques favorisant la formation de l’ettringite différée. L’utilisation de granulats de béton recyclé (GBR) comme une alternative aux granulats de carrière dans l’objectif de diminuer l’impact environnemental de la production de béton est un sujet actuel majeur qui heurte à des difficultés techniques notamment la détérioration de la durabilité des bétons. Par conséquent, cette thèse propose une étude expérimentale de la susceptibilité des mortiers et des bétons fabriqués avec de GBR à développer la DEF. Les résultats expérimentaux montrent un risque faible dans les bétons et les mortiers à base de GBR. Une modélisation physico-chimique de la DEF est appliquée pour les mortiers montre une tendance analogue à celle des résultats expérimentaux. Enfin, un modèle poromécanique à multi-échelle qui comporte une description de l’endommagement par une progression de la microfissuration est proposé. Une comparaison du modèle avec des données expérimentales est effectuée sur des mortiers formulés avec du ciment CEM I.Concrete deterioration due to internal sulphate attack (RSI) also known by delayed ettringite formation (DEF) is an expansive damage of concrete that develops as a result of exposure to elevated temperatures. Aggregates nature impact the development of DEF particularly when they provide chemical compounds that promote delayed ettringite formation. The use of recycled concrete aggregates (RCA) an alternative to quarry aggregates with the aim of reducing environmental impact of concrete production is a major current issue that faces technical difficulties including the decrease in the durability of concrete. Therefore, this thesis proposes an experimental study of mortars and concrete made form RCA to investigate their ability to develop DEF. Experimental results show a low risk in RCAbased concretes and mortars compared to siliceous aggregate based. A physico-chemical model applied to mortars show higher delayed ettringite content in RCA based mortars but lower expansion volume in comparison to standardized silicious sand based mortars. Finally, a multi-scale poromechanical model which features a description of damage by progression of microcracking is proposed. A comparison of the model to experimental data on mortars formulated with CEM I cement is carried out