Towards the prediction of rebalancing kinetics between 2 media initially in different saturation conditions
Vers la prédiction des cinétiques de rééquilibrage entre 2 milieux initialement en conditions de saturation différentes
Résumé
Civil engineering structures are constantly subjected to desaturation/re-saturation processes depending on the surrounding conditions. This is particularly the case when it comes to concrete structures for the deep geological storage of radioactive waste. It is fundamental to understand the water transfer phenomena that occur during these water rebalancing phases to assess the sustainability of these structures. This thesis presents both an experimental and a numerical simulation study on the main mechanisms that are involved during the rebalancing process within cement-based materials. First, the experiments carried out make it possible to characterize the hydric behaviour of the materials through the acquisition of the main transfer parameters (porosity, sorption isotherms, permeability to liquid, vapour and gas). This will allow discussion of the relevance of different numerical and/or empirical approaches to their prediction in the case of cement-based materials. Then, the study focuses on the phenomena involved in a water rebalancing process between two samples, through various water transfer experiments (drying, soaking of steam and liquid water). A methodology based on non-destructive evaluation of materials is developed for the determination of moisture content profiles. A suitable approach is proposed for the modelling of moisture transfer mechanisms in cement-based materials, based on a porous network model for the prediction of transfer parameters developed by Ranaivomanana et al. A better prediction of these phenomena taken individually will provide the required information for the modelling of the global process.
Les ouvrages du génie civil sont constamment soumis à des processus de désaturation/re-saturation en fonction des conditions environnantes. C'est notamment le cas des ouvrages en béton pour le stockage de déchets radioactifs en couche profonde. La connaissance des phénomènes de transfert hydrique qui ont lieu au cours de ces phases de rééquilibrage hydrique est d'une importance fondamentale pour évaluer la durabilité de ces ouvrages. Ce travail de thèse présente une étude à la fois expérimentale et de simulation numérique sur les principaux mécanismes qui entrent en jeu au cours du rééquilibrage au sein des matériaux cimentaires. Dans un premier temps, les expériences réalisées permettent de caractériser le comportement hydrique des matériaux à travers l'acquisition des principaux paramètres de transfert (porosité, isothermes de sorption, perméabilité au liquide à la vapeur et au gaz). Cela permettra de discuter de la pertinence des différentes approches numériques et/ou empirique pour leur prédiction dans le cas des matériaux cimentaires. Dans un second temps, l'étude se focalise sur les phénomènes entrant en jeu dans un processus de rééquilibrage hydrique entre deux échantillons, à travers diverses expériences de transfert hydrique (séchage, imbibition de vapeur et d'eau liquide). Une méthodologie basée sur l'évaluation non destructive des matériaux est mise au point pour la détermination des profils de teneur en eau. Une approche adéquate est proposée pour la modélisation des mécanismes de transfert d'humidité dans les matériaux cimentaires, basée sur un modèle de réseau poreux pour la prédiction des paramètres de transfert développé par Ranaivomanana et al. (Ranaivomanana et al., 2011, 2013) Une meilleure prédiction de ces phénomènes pris individuellement permettra d'obtenir les informations nécessaires pour la modélisation du processus global.
Origine : Version validée par le jury (STAR)