Etude du comportement thermo-hydrique d'une paroi en béton a hautes performances: application au cas des enceintes de confinement en situations accidentelles

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1999 - 264 pages
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L'intérêt de l'utilisation d'un béton à haute performance dans la construction de la paroi de l'enceinte de confinement, sur le site nucléaire de Civaux, a été confirmé par les essais d'étanchéité: diminution de 50% du taux de fuite par rapport à un béton ordinaire à l'air sec à la température ambiante. Ce travail a pour but d'étudier le comportement thermo hydrique de ce béton lorsqu'il est exposé sur une face à des chargements accidentels, allant jusqu'à 200°C en température et 15 bars en pression, avec un milieu ayant un degré d'humidité élevé. A la recherche de mesures représentatives, des transferts d'humidité et de chaleur dans la paroi de béton sous conditions accidentelles, des essais ont été effectués sur des éprouvettes ayant l'épaisseur de l'enceinte (1,3 rn). La mise au point d'un banc d'essai permettant ces essais a été la première étape du travail expérimental. Les champs de température, de pression et d'humidité pendant les essais ont été obtenus et la capacité d'étanchéité à la vapeur d'eau de la paroi a été analysée. La détermination des distributions de teneur en eau dans le béton exposé à la température a nécessité la mise au point d'un capteur d'humidité en mortier autoclavé, en utilisant une méthode électrique (résistive). Les paramètres majeurs influençant le comportement thermo hydrique du béton lors d'un chargement accidentel sont identifiés et il est montré que la zone touchée par l'accident (avancement de l'isotherme de 100°C, migration de la vapeur d'eau et développement de la pression) ne dépasse pas 25% de l'épaisseur de la paroi et que l'accident, par l'humidification des pores, améliore progressivement la capacité d'étanchéité du matériau durant l'accident. Il est montré que la présence d'une humidité élevée dans l'enceinte, en même temps que la température est favorable au développement de micro pores connectés dans le béton sans modifier la porosité totale. Ceci indique que le béton n'a pas été structurellement endommagé par les scénarios étudiés. Le travail de modélisation a consisté à adapter un modèle du transfert couplé de masse et de chaleur, destiné originalement à un béton ordinaire, au béton à haute performance utilisé dans le cadre de ce travail. Pour cela, les résultats des études de caractérisation de ce béton effectuées dans le cadre de cette thèse ont été utilisés. Le modèle permet la prise en compte des phénomènes observés et une quantification acceptable des principales valeurs. Une analyse paramétrique permet de cerner ses limites. Ce travail apporte des informations sur le comportement d'une paroi de béton vis à vis des mécanismes de transfert lorsque celle-ci est chauffée avec de la vapeur d'eau, cas comparé à celui d'un chauffage radian, largement commenté dans la littérature.

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