Modélisation de l'élasticité d'une pâte de ciment au jeune âge

ABSTRACT

Concrete is a complex multi-scale composite involving multi-physics processes. As it is the only evolving component, the cement paste has a major influence on the mechanical properties of concrete at early age. The homogenization theory for disordered media is used in order to model the development of the elastic properties of a cement paste during its hydration. The morphological model refers to two types of C-S-H distinguished by many authors: high density C-S-H or inner products build up layers surrounding the anhydrous particles, while low density C-S-H or outer products play the role of a porous matrix. The effective Young's modulus evolution with respect to the degree of hydration proves to be in excellent agreement with the experimental results available in the literature.

RÉSUMÉ

Le béton est un matériau complexe essentiellement par son caractère composite, poreux et les fortes interactions à l'échelle microscopique de ses constituants avec l'eau. La pâte de ciment, constituant dont les propriétés évoluent le plus dans le temps, mérite une attention particulière. Ses caractéristiques élastiques au cours de l'hydratation sont estimées par homogénéisation des milieux aléatoires. Le modèle morphologique fait référence aux deux types de C-S-H (silicates de calcium hydratés) fréquemment évoqués: les C-S-H haute densité (inner products) forment une couche autour des particules anhydres, alors que les C-S-H basse densité (outer products) jouent le rôle d'une matrice poreuse. Le module de Young effectif simulé au cours de l'hydratation est en très bon accord avec les données expérimentales disponibles.

KEYWORDS:

• cement paste
• elasticity
• micromechanics
• microstructure
• C-S-H
• hydration

MOTS-CLÉS:

• pâte de ciment
• élasticité
• micromécanique
• microstructure
• C-S-H
• hydratation