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Delayed ettringite formation is a pathology leading to swelling and degradation of the concrete of certain structures. As structure manager, VINCI must ensure the safety of users and goods. To do so, an assessment of the serviceability of affected structures is necessary. This work aims to improve the modeling of mechanical phenomena induced by delayed ettringite formation, especially under stress. An experimental campaign was carried out on prismatic reactive concrete specimens. Some were plain, uniaxially reinforced, triaxially reinforced and subjected to an uniaxial compressive loading of 14.5 MPa. Expansions appeared fairly isotropic in stress-free conditions and reached 0,6 %. Restraint due to reinforcements led to decreased strains in the restrained directions. Expansions were only slightly impacted in transversal free directions. Therefore, DEF expansion under uniaxial stress is anisotropic. Cracks were observed parallel to the restrained direction. For prestressed concrete, creep strains hid possible strains induced by DEF. These specimens were unload after 420 days of immersion in water. It led to a strain increase of about 0,10 % in 3 days in the loaded direction, without any effect on transversal directions. Similar kinetic and range of expansion was measured in both longitudinal and transversal throughout the 200 following days. This phenomenon was understood as the consequence of an alkali leaching acceleration after storage water renewal that occurred during specimens unloading. DEF induced damage on concrete was characterize through compressive tests, brazilian tensile tests and Young modulus measurements before and after expansions. DEF effect on steel-concrete bond behavior was also measured through pull-out tests. Maximal steel-concrete bond stress appears slightly impacted by longitudinal expansions of about 0.25 %, but the bond shear modulus decreases significantly after DEF. All collected experimental data were used to fit a poromechanical model of DEF taking into account all the phenomena involved in the of reinforced concrete behavior (plasticity, damage, creep, shrinkage, distributed reinforcements...). The model ability to reproduce the experimental results is satisfactory. An adaptation of the model was proposed to block the secondary ettringite precipitation in the presence of alkalis and allows to model the expansion resumption of the specimens after renewal of the water conservation. The model was then applied to a DEF affected bridge column. A calibration methodology involving a residual core expansion test and some cracking index measured on the structure facing was used. The model ability to take into account localized and diffuse cracking, damage and creep leads to a relevant assessment of the stress state in the structure, despite cracks over-localization. The impact of initial porosity, particularly in the case of concrete containing entrained air, on the swelling amplitudes was discussed. This model is a requalification tool for structures and can also be used as a basis for calculation in the context of structures rehabilitation and strengthening., La réaction sulfatique interne (RSI) est une pathologie conduisant au gonflement et à la dégradation du béton de certains ouvrages. En tant que gestionnaire d’ouvrages, VINCI doit assurer la sécurité des usagers et des biens. Pour cela, une évaluation de l’aptitude au service des ouvrages concernés est nécessaire. Ce travail a pour but d’améliorer la modélisation des phénomènes mécaniques induits par la formation d’ettringite différée, notamment sous contrainte. Une campagne expérimentale a été réalisée sur éprouvettes prismatiques en béton réactif libres de contraintes, armées uniaxialement, armées triaxialement et soumises à un chargement uniaxial de compression de 14,5 MPa. Les phénomènes expansifs sont relativement isotropes en l’absence de contraintes et atteignent 0,6 % en fin de réaction. Le bridage induit par la présence des armatures conduit à une diminution importante des déformations dans les directions concernées, sans impact majeur sur le gonflement dans les directions libres : les déformations du béton initiées par la RSI sont de fait anisotropes sous chargement anisotrope. Une fissuration préférentielle est observée parallèlement à la direction gênée. L’application d’un chargement uniaxial de compression à hauteur de 14,5 MPa entraine un raccourcissement du béton dans la direction chargée, les déformations de fluage masquant les éventuelles expansions. La décharge de ces corps d’épreuve après environ 420 jours d’immersion a provoqué une reprise des gonflements de l’ordre de 0,10 % en 3 jours dans la direction chargée, sans effet visible dans les autres directions. Au cours des 200 jours suivants, des gonflements longitudinaux et transversaux similaires en termes de cinétique et d’amplitude ont été observés. Ce phénomène a été attribué au renouvèlement de l’eau de conservation ayant eu lieu au moment de la décharge, en particulier à une réaccélération du lessivage des alcalins. L’endommagement induit par la RSI sur le béton a été caractérisé par le biais d’essais de compression, traction par fendage et mesures de module d’Young avant et après gonflement. L’effet de la RSI sur l’adhérence acier-béton a également été mesuré par le biais d’essais pull-out. Si la contrainte maximale d’adhérence est finalement peu impactée par des déformations longitudinales de l’ordre de 0,25 %, le module de cisaillement de l’interface acier-béton est quant à lui affecté par la RSI. L’ensemble des données expérimentales recueillies ont permis d’alimenter un modèle chemo-poromécanique de RSI prenant en compte l’ensemble des phénomènes impliqués dans le comportement du béton armé (plasticité, endommagement, fluage, retrait, armatures réparties…). La capacité du modèle à reproduire les résultats expérimentaux a donné satisfaction. Une loi de blocage de la précipitation d’ettringite différée en présence d’alcalins a été proposée et a permis de modéliser la reprise des gonflements après renouvèlement de l’eau de conservation. Le modèle a ensuite été appliqué à un fût de pile de pont atteint de RSI. Une méthodologie de calibration faisant intervenir un essai d’expansion résiduelle sur carotte et les indices de fissuration mesurés sur le parement de l’ouvrage a été utilisée. La capacité du modèle à lier la fissuration localisée et diffuse, l’endommagement et le fluage conduit à une estimation pertinente de l’état de contrainte dans l’ouvrage, malgré une trop forte localisation de certaines fissures. L’impact de la porosité initiale, en particulier dans le cas de béton avec air entrainé, sur les amplitudes de gonflement a été discuté. Ce modèle, outil de requalification des ouvrages, peut également servir de base de calcul dans la perspective de travaux de réhabilitations et de renforcement.

Delayed ettringite formation is a pathology leading to swelling and degradation of the concrete of certain structures. As structure manager, VINCI must ensure the safety of users and goods. To do so, an assessment of the serviceability of affected structures is necessary. This work aims to improve the modeling of mechanical phenomena induced by delayed ettringite formation, especially under stress. An experimental campaign was carried out on prismatic reactive concrete specimens. Some were plain, uniaxially reinforced, triaxially reinforced and subjected to an uniaxial compressive loading of 14.5 MPa. Expansions appeared fairly isotropic in stress-free conditions and reached 0,6 %. Restraint due to reinforcements led to decreased strains in the restrained directions. Expansions were only slightly impacted in transversal free directions. Therefore, DEF expansion under uniaxial stress is anisotropic. Cracks were observed parallel to the restrained direction. For prestressed concrete, creep strains hid possible strains induced by DEF. These specimens were unload after 420 days of immersion in water. It led to a strain increase of about 0,10 % in 3 days in the loaded direction, without any effect on transversal directions. Similar kinetic and range of expansion was measured in both longitudinal and transversal throughout the 200 following days. This phenomenon was understood as the consequence of an alkali leaching acceleration after storage water renewal that occurred during specimens unloading. DEF induced damage on concrete was characterize through compressive tests, brazilian tensile tests and Young modulus measurements before and after expansions. DEF effect on steel-concrete bond behavior was also measured through pull-out tests. Maximal steel-concrete bond stress appears slightly impacted by longitudinal expansions of about 0.25 %, but the bond shear modulus decreases significantly after DEF. All collected experimental data were used to fit a poromechanical model of DEF taking into account all the phenomena involved in the of reinforced concrete behavior (plasticity, damage, creep, shrinkage, distributed reinforcements...). The model ability to reproduce the experimental results is satisfactory. An adaptation of the model was proposed to block the secondary ettringite precipitation in the presence of alkalis and allows to model the expansion resumption of the specimens after renewal of the water conservation. The model was then applied to a DEF affected bridge column. A calibration methodology involving a residual core expansion test and some cracking index measured on the structure facing was used. The model ability to take into account localized and diffuse cracking, damage and creep leads to a relevant assessment of the stress state in the structure, despite cracks over-localization. The impact of initial porosity, particularly in the case of concrete containing entrained air, on the swelling amplitudes was discussed. This model is a requalification tool for structures and can also be used as a basis for calculation in the context of structures rehabilitation and strengthening., La réaction sulfatique interne (RSI) est une pathologie conduisant au gonflement et à la dégradation du béton de certains ouvrages. En tant que gestionnaire d’ouvrages, VINCI doit assurer la sécurité des usagers et des biens. Pour cela, une évaluation de l’aptitude au service des ouvrages concernés est nécessaire. Ce travail a pour but d’améliorer la modélisation des phénomènes mécaniques induits par la formation d’ettringite différée, notamment sous contrainte. Une campagne expérimentale a été réalisée sur éprouvettes prismatiques en béton réactif libres de contraintes, armées uniaxialement, armées triaxialement et soumises à un chargement uniaxial de compression de 14,5 MPa. Les phénomènes expansifs sont relativement isotropes en l’absence de contraintes et atteignent 0,6 % en fin de réaction. Le bridage induit par la présence des armatures conduit à une diminution importante des déformations dans les directions concernées, sans impact majeur sur le gonflement dans les directions libres : les déformations du béton initiées par la RSI sont de fait anisotropes sous chargement anisotrope. Une fissuration préférentielle est observée parallèlement à la direction gênée. L’application d’un chargement uniaxial de compression à hauteur de 14,5 MPa entraine un raccourcissement du béton dans la direction chargée, les déformations de fluage masquant les éventuelles expansions. La décharge de ces corps d’épreuve après environ 420 jours d’immersion a provoqué une reprise des gonflements de l’ordre de 0,10 % en 3 jours dans la direction chargée, sans effet visible dans les autres directions. Au cours des 200 jours suivants, des gonflements longitudinaux et transversaux similaires en termes de cinétique et d’amplitude ont été observés. Ce phénomène a été attribué au renouvèlement de l’eau de conservation ayant eu lieu au moment de la décharge, en particulier à une réaccélération du lessivage des alcalins. L’endommagement induit par la RSI sur le béton a été caractérisé par le biais d’essais de compression, traction par fendage et mesures de module d’Young avant et après gonflement. L’effet de la RSI sur l’adhérence acier-béton a également été mesuré par le biais d’essais pull-out. Si la contrainte maximale d’adhérence est finalement peu impactée par des déformations longitudinales de l’ordre de 0,25 %, le module de cisaillement de l’interface acier-béton est quant à lui affecté par la RSI. L’ensemble des données expérimentales recueillies ont permis d’alimenter un modèle chemo-poromécanique de RSI prenant en compte l’ensemble des phénomènes impliqués dans le comportement du béton armé (plasticité, endommagement, fluage, retrait, armatures réparties…). La capacité du modèle à reproduire les résultats expérimentaux a donné satisfaction. Une loi de blocage de la précipitation d’ettringite différée en présence d’alcalins a été proposée et a permis de modéliser la reprise des gonflements après renouvèlement de l’eau de conservation. Le modèle a ensuite été appliqué à un fût de pile de pont atteint de RSI. Une méthodologie de calibration faisant intervenir un essai d’expansion résiduelle sur carotte et les indices de fissuration mesurés sur le parement de l’ouvrage a été utilisée. La capacité du modèle à lier la fissuration localisée et diffuse, l’endommagement et le fluage conduit à une estimation pertinente de l’état de contrainte dans l’ouvrage, malgré une trop forte localisation de certaines fissures. L’impact de la porosité initiale, en particulier dans le cas de béton avec air entrainé, sur les amplitudes de gonflement a été discuté. Ce modèle, outil de requalification des ouvrages, peut également servir de base de calcul dans la perspective de travaux de réhabilitations et de renforcement.