Multiscale characterization and modeling of the viscoelasticity of the cement paste and the alike calcium-silicate-hydrate (C-S-H) at different levels of relative humidity

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dc.contributor.advisorSorelli, Luca-
dc.contributor.advisorSanahuja, Julien-
dc.contributor.authorChen, Zhao-
dc.date.accessioned2019-11-29T00:05:25Z-
dc.date.available2019-11-29T00:05:25Z-
dc.date.issued2019-
dc.identifier.other35649-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.11794/37369-
dc.description.abstractLe phénomène de fluage, qui est défini comme la déformation dessous une charge constante, a un effet à long terme sur la déformation des structures en béton armé. Récentes recherches montrent que la déformabilité de structures en béton armé du au fluage après quelques décades est largement sous-estimée par les normes. Plusieurs recherchent montrent que le fluage à long terme du béton suit une loi logarithmique dans le temps. Le fluage du béton provient de la microstructure du silicate de calcium (C-S-H) hydratée. Bien que de nombreux travaux expérimentaux et théoriques aient été réalisés, les mécanismes de fluage du C-S-H demeurent mal connus. Parmi les facteurs qui influent sur le comportement au fluage du CS- H, l’humidité relative (HR) est le principal. En fait, la teneur en eau dans les microspores joue un rôle important dans la rigidité, la résistance et la viscosité de la microstructure C-SH. La technique d'indentation permet de caractériser les propriétés mécaniques de la pâte de ciment à l'échelle microscopique et nanométrique à laquelle les mécanismes de fluage agissent. Par rapport aux expériences de fluage traditionnelles qui durent des mois et des années, le test d'indentation présente l'avantage d'évaluer les propriétés de fluage des matériaux à base de ciment en quelques minutes. De plus, il est plus facile pour l’échantillon d’atteindre l’équilibre humidité en raison du petit volume sondé. Pour extraire correctement les propriétés de fluage, la première étape consiste à établir une méthode d’essai d'indentation viscoélastique. Pour cette étude, la microindentation viscoélastique est analysée respectivement par une pointe sphérique et une pointe de Berkovich. Les propriétés de fluage à long terme sont bien décrites par le paramètre module de fluage de contact (C) de la complaisance au fluage logarithmique. Les propriétés mécaniques de structures C-S-H semblables à celles de Jennite et de Tobermorite à 1.4 nm sont ensuite caractérisées par une microindentation à différents niveaux d’HR. À différents niveaux d’HR, le comportement de fluage et de relaxation des C-S-H est étudié par la nanoindentation statistique sur une pâte de ciment. Le rôle de l'eau sur le comportement au fluage de C-S-H est réexaminé. De nouvelles découvertes concernant le mécanisme de fluage de C-S-H sont présentées et discutées.fr
dc.description.abstractThe phenomenon of creep has a long-term effect on the durability of the concrete structures. It has been widely agreed that concrete creep originates from the microstructure of calciumsilicate- hydrates (C-S-H). Being a formidable problem, the creep mechanism of C-S-H is still an enigma although numerous experimental and theoretical works have been done. Among the factors affecting the creep behavior of C-S-H, relative humidity (RH) is the primary one. The water content in the micropores plays an important role in the stiffness, the strength, and the viscosity of the microstructure C-S-H. The indentation technique allows characterizing the mechanical properties of the cement paste at the microscale and the nanoscale. Notably, the phenomenon of creep can be observed during the indentation holding phase. Compared with the traditional creep experiments lasting for months and years, indentation testing has the advantage of assessing the creep properties of the cement-based materials in minutes. In addition, it is easier for the specimen to reach the moisture equilibrium because of the small volume probed. To properly extract the creep properties, the first step is to establish the scheme of viscoelastic indentation. For this study, viscoelastic microindentation is analyzed by a spherical and a Berkovich indenter tip, respectively. The long term creep properties are well captured by the parameter of contact creep modulus (C) from logarithmic creep compliance. The mechanical properties of alike C-S-H structures of jennite and 1.4 nm tobermorite are then characterized by microindentation at various levels of RH. At the two levels of RH, the creep and the relaxation behavior of C-S-H is finally investigated by the statistical nanoindentation on a cement paste. The role of the water on the creep behavior of C-S-H is re-examined. The new findings for the creep mechanism of C-S-H are presented and discussed.en
dc.format.extent1 ressource en ligne (xiv, 160 pages)-
dc.languageeng-
dc.subject.classificationTA 7.5 UL 2019-
dc.titleMultiscale characterization and modeling of the viscoelasticity of the cement paste and the alike calcium-silicate-hydrate (C-S-H) at different levels of relative humidityen
dc.typeCOAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctoratfr
dc.date.updated2019-11-29T00:05:25Z-
dc.subject.rvmViscoélasticitéfr_CA
dc.subject.rvmSilicates de calciumfr_CA
dc.subject.rvmCimentfr_CA
dc.subject.rvmBéton armé -- Fluagefr_CA
dcterms.publisher.locationQuébec-
dc.identifier.bacTC-QQLA-35649-
bul.identifier.controlNumber1132022290-
bul.identifier.lot20191113-
etdms.degree.nameThèse. Génie civilfr_CA
etdms.degree.grantorUniversité Lavalfr_CA
Collection:Thèses et mémoires

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