Xiang Zhang (équipe Génie civil et énergétique ) soutient sa thèse intitulée Modélisation du couplage chemo-thermo-hydro-mécanique (CTHM) des structures en pisé, le mardi 18 octobre 2022, à 14h, en amphithéâtre de Dietrich.

Le jury de thèse est composé :

• de Hossein Nowamooz, maître de conférences, INSA Strasbourg, directeur de thèse
• des rapporteurs : Farimah Masrouri, professeure, Université de Lorraine, et Yu-Jun Cui, professeur, Ecole des Ponts ParisTech
• des examinateurs : Mahdia Hattab, professeure, Université de Lorraine et Bertrand François, professeur, Université de Liège (Belgique)

Résumé

Dans cette thèse, un modèle numérique, qui prend en compte les effets couplés de la teneur en eau, de la densité sèche, de la distribution granulométrique, de la teneur en ciment et de la température, est proposé pour expliquer et prédire les propriétés Chemo-Thermo-Hydro-Mécaniques (CTHM) du pisé non stabilisé (URE) et du pisé stabilisé au ciment (CSRE) dans les conditions de laboratoire et in-situ. Le modèle numérique proposé est ensuite validé en comparant ses prédictions avec les résultats expérimentaux pour le transfert de chaleur, le flux d’eau et le processus de séchage dans l’URE, ainsi que les caractéristiques mécaniques. Ensuite, la même démarche est proposée pour l’hydratation du ciment et ses comportements thermo-hydro-mécaniques du CSRE. Enfin, le modèle numérique est utilisé pour étudier le comportement structurel des constructions URE ou CSRE dans les conditions in-situ.

Mots-clés : Pisé non stabilisé (URE) ; Pisé stabilisé au ciment (CSRE) ; Couplage chemo-thermo-hydro-mécanique (CTHM) ; Humidité ; Changements climatiques; Flux d’eau ; Résistance thermique ; Résistance à la compression ; Simulations numériques.

Abstract

In this thesis, a coupled numerical framework that takes into account the combined effects of initial water content, initial dry density, initial grain size distribution, initial cement content, curing temperature, curing method, and time is proposed to explain and predict the time-dependent chemo-thermo-hydro-mechanical (CTHM) properties from unstabilized rammed earth (URE) to cement stabilized rammed earth (CSRE) materials under laboratory and in-situ conditions. The proposed numerical model is then evaluated by comparing the numerical modeling findings to the experimental results. First, the heat transfer, water flow, and drying process in URE, as well as the mechanical characteristics, are modeled and compared to experiments. Then, the cement hydration process and its associated thermo-hydro-mechanical behaviors of CSRE are simulated, and the simulation results are compared with the experimental observations to evaluate the efficiency of the proposed numerical approach. At last, the numerical model is then extended to study the structural behaviors of CSRE or URE constructions under in-situ conditions.

Keywords: Unstabilised rammed earth (URE); Cement stabilized rammed earth (CSRE); Chemo-thermo-hydro-mechanical (CTHM) coupling; Climate changes; Rising damp; Water flow; Thermal resistance; Compressive strength; Numerical simulations.