Drying of concrete: modelling of a hydric damage: Fid-Bau Portal

Drying of concrete: modelling of a hydric damage

Hubert, F. -X. / Burlion, N. / Shao, J. -F.

Abstract Drying shrinkage of concrete induces the formation of microcracks that damage concrete structures. This damage can be characterised by deteriorating material elastic properties over the years. In this investigation, we present a modelling of this phenomenon, simple and easy to be implemented, and that should allow engineers to predict cracking as a durability indicator and to model ageing. We first present the basic hypotheses of our model, and formulate hydric damage by using an isotropic scalar variable proportional to the decrease in water content. Uncoupling between drying-induced damage and classical mechanical damage is assumed. Two simple applications are proposed. For the one-dimensional drying case (cylindrical specimens), we compare the simulation of the variation in time of the dimensionless stiffness with experimental results in uniaxial compression. A good adequacy is observed. For the bi-dimensional drying case (prismatic specimens), the knowledge of measurements of mass loss and average longitudinal shrinkage in time allows us to predict the value of drying induced stresses in a cross section, taking hydric damage into account. A better estimate of stresses induced by drying is proposed.

Résumé Le séchage endommage les structures en béton. Cela peut être caractérisé par des variations dans le temps des propriétés élastiques du matériau. Nous proposons dans cette étude une modélisation simplifiée de ce phénomène, facile à implanter, permettant aux ingénieurs de prédire la fissuration en tant qu'indicateur de durabilité et de modéliser le vieillissement du béton. Nous explicitons d'abord les hypothèses de base, et formulons l'existence d'un endommagement hydrique isotrope sous la forme d'une variable scalaire, proportionnelle à la baisse de teneur en eau. Les évolutions des endommagements hydrique et mécanique sont supposées indépendantes. Deux applications sont proposées. Pour le cas du séchage unidimensionnel (cylindres de béton), nous comparons la simulation dans le temps de l'évolution de la raideur adimensionnée à des résultats expérimentaux de compression uniaxiale. La réponse du modèle est en bonne adéquation avec les résultats expérimentaux. Pour le cas du séchage bidimensionnel (prismes), les mesures de perte en masse et de retrait de dessiccation dans le temps nous permettent de prédire les valeurs des contraintes hydriques sur une section en prenant en compte l'endommagement hydrique. Une meilleure estimation des contraintes induites par la dessiccation est proposée.