CONTRIBUTION A LA CARACTERISATION DE L EVOLUTION

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1 THESE présentée devant L UNIVERSITE PAUL SABATIER En vue de l obtention du DOCTORAT DE L UNIVERSITE PAUL SABATIER Spécialité GENIE CIVIL Par Jérôme VERDIER CONTRIBUTION A LA CARACTERISATION DE L EVOLUTION DU TAUX DE FUITE DES ENCEINTES DE CONFINEMENT DU PARC NUCLEAIRE Soutenue le 20 décembre 2001 devant la commission d examen : Melle. C. LE BELEGO Invitée Mme. M. CARCASSES Examinatrice MM. A.CARLES-GIBERGUES Examinateur B. DUTHOIT Rapporteur J.P. OLLIVIER Examinateur G.PASTOR Invité J.M. TORRENTI Rapporteur Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions, INSA-UPS, 135, route de Rangueil, Toulouse Cedex 4

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3 Remerciements Remerciements Ce travail s'inscrit dans le cadre d'un contrat C.I.F.R.E (Contrat Individuel de Formation par la recherche) proposé par le Centre d'ingénierie du Parc Nucléaire d'electricité de France. Il a été réalisé au sein du Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions de l'institut National des Sciences Appliquées et de l'université Paul Sabatier à Toulouse. Dans cet avant propos sommaire apparaissent deux principales entités, à savoir le C.I.P.N. et le L.M.D.C., sans lesquelles cette recherche n aurait pas pu aboutir. Au-delà de ces entités, ce sont bien entendu les personnes constitutives que je souhaite remercier. Que celles qui n apparaissent pas dans cette liste non exhaustive ne m en tiennent pas rigueur, je dois en effet laisser de la place à la thèse. Toute ma reconnaissance va à Messieurs Guy Pastor et Jean Pierre Giraud, et à Mademoiselle Caroline le Belego du C.I.P.N. qui sont à l origine de ce travail. Je les remercie dans un premier temps de m avoir fait confiance, puis de m avoir conseillé, guidé, aidé et encouragé, grâce à leurs compétences et à leur vision aiguisée de la problématique à traiter. Je n oublie pas l ensemble des personnes d E.D.F. que j ai pu croiser ou rencontrer au cours de ces trois ans et avec qui j ai pu entretenir des relations. Leurs conversations m ont été profitables, elles m ont permis d évoluer et certainement de «grandir». Madame Ginette Arliguie, directrice du L.M.D.C., a accepté de m accueillir dans le laboratoire et a suivi régulièrement l avancement de mes travaux. Qu elle trouve ici l assurance de ma profonde gratitude. C est sous la direction de Myriam Carcassès que cette recherche a été conduite. Je lui exprime mes sincères remerciements pour son humanité et son enthousiasme. Sa présence et ses encouragements m ont aidé plus d une fois à relever la tête dans les moments difficiles. Je joins à ces remerciements Monsieur le professeur Jean Pierre Ollivier qui a participé d un œil lointain mais éclairé au déroulement de ce travail et qui a su me prodiguer ses conseils, qui m ont été bien souvent bénéfiques. Je sais gré à Messieurs Jean Michel Torrenti (directeur des enseignements à l ENPC) et au professeur Bruno Duthoit de s être intéressés à mon mémoire de thèse et d avoir bien voulu le rapporter. Enfin, et ce n est qu un début, je souhaite vivement m attarder sur le personnel, permanent ou pas du laboratoire, qui a joué pour moi le rôle de vecteur d humanisme, bien plus important à mes yeux que n importe quel autre catalyseur de réaction humaine. Pour cela j adresserai pour commencer, mes plus sincères remerciements au corps enseignant du laboratoire, puis au personnel technique et administratif, et enfin à mes camarades chercheurs, sans oublier ma famille

4 Remerciements Au professeur André Carles Gibergues qui y est certainement pour beaucoup, si je suis arrivé là où je suis, j exprime ma plus sincère reconnaissance. Au-delà de ses connaissances encyclopédiques dans son domaine et malgré son apparente façade qui peut déstabiliser, il m a semblé entrevoir en lui une profonde sensibilité couplée à une passion démesurée pour ce qu il entreprend, qualités plus qu appréciables en ce qui me concerne. Qu il trouve ici un petit témoignage de mon estime. Je remercie également le professeur Raoul François de m avoir initié aux plaisirs liquides de la table. Qu il sache que je poursuis mon apprentissage et espère bien continuer à partager de bons moments avec lui. J ai bien sur une pensée pour toutes les personnes qui ont été mes enseignants et/ou que j ai appris à connaître durant la thèse : Bernard Perrin, Albert Vaquier, Erick Ringot, Gilles Escadeillas, Anaclet Turatsinze, Alain Bascoul, Jean Paul Balayssac, Marie Pierre Cubaynes Je les remercie pour ce qu ils m on transmis. Je n oublie bien sur pas les jeunes maîtres de conférence entrant, et remercie particulièrement Ahmed Toumi pour sa disponibilité, ses compétences, sa lucidité et son tact, Arnaud Castel pour sa tranquillité et sa souplesse, Martin Cyr pour son sérieux et Michel Mouret pour sa capacité de travail. Les personnels techniques ou administratifs m ont aussi été d un grand secours et j en profite pour les remercier, plus comme camarades que comme simples collègues de travail. Je citerai en premier lieu Simone Juliens qui a vraiment été formidable avec moi, autant d un point de vue affectif que professionnel, la fonction transfert dans son ensemble en insistant cependant sur Eric Massias et Frédéric Réau, mes copains. Je n omettrai quand même pas «les gars de l atelier» Claude Capelle et Marcel Fourcade, ainsi que Bernard Attard et Manu Caubet «le champion du monde du collage de jauges», ou encore Michèle Vié et Olivier Quillard, pour leur disponibilité perpétuelle à mon égard. Je terminerai en remerciant dans leur ensemble mes camarades de travail qui m ont supporté, tant bien que mal pendant ces années, en insistant véritablement sur Stéphane Laurens avec qui nous avons «presque tout partagé» pendant ces trois années ; nos doutes et nos espoirs. Je remercie aussi Olivier Francy, Juan Carlos Orellan, Patrice Rivard, Pédro Bastos, Jean Emmanuel Aubert, Stéphan Assié, Vincent Sabathier et Arnaud Dubosc pour leur complicité et souhaite réussite à ceux qui parmi eux sont encore doctorants en fonction. Enfin, un grand Merci à ma mère et à mon père pour nous avoir conçu et élevé, ma sœur et moi. Bien sur, j embrasse ma belle Sarah qui m a toujours supporté, que j aime et que j aimerai toujours. Elle m a donné un fils, le plus beau cadeau du monde, Léo, que je remercie de ne pas être arrivé trop tôt. A lui aussi je souhaite de vivre les moments que j ai vécu, bon ou mauvais, qui font que l on s accroche à ce merveilleux présent qu est la vie. Je lui dédie ce travail

5 Résumé NOM : VERDIER Prénom : Jérôme SUJET : Contribution à la caractérisation de l évolution du taux de fuite des enceintes de confinement du parc nucléaire Nombre de pages : 296 Thèse de doctorat de l Université Paul Sabatier, Spécialité Génie Civil RESUME : Le bâtiment du réacteur des centrales nucléaires doit assurer par son étanchéité la sécurité des populations et du personnel en cas d accident de perte de réfrigérant primaire (scénario accidentel de référence conduisant à une montée en pression de l enceinte de confinement avec élévation de température) pendant toute la durée de vie de l ouvrage. Pour s assurer de cette étanchéité, des épreuves périodiques sont réalisées par l exploitant EDF tous les 10 ans afin de s assurer que le taux de fuite en air à la pression de dimensionnement reste inférieur à une valeur contractuelle de référence. Le retour d expérience fait apparaître assez souvent une augmentation de ce taux de fuite. Pour certaines enceintes, dont l étanchéité est réalisée par un caisson en béton précontraint, cette évolution est liée à 2 paramètres : d une part, l évolution de l état de fissuration de la paroi pendant la montée en pression qui apparaît dans quelques zones singulières limitées et connues d EDF et d autre part l évolution de la perméabilité intrinsèque du matériau en dehors de toute zone fissurée. L étude proposée s intéresse exclusivement à la caractérisation du deuxième paramètre et notamment à la prédiction de son évolution dans le temps : en effet, les zones singulières potentiellement fissurées font aujourd hui l objet d un traitement d étanchéité systématique par EDF. L étude s attache à la compréhension des phénomènes en zone courante, et notamment leur modélisation sur la base d une approche expérimentale. Les paramètres étudiés concernent la perméabilité en phase liquide ou gazeuse. Une attention particulière est apportée à la détermination expérimentale. La prise en compte de facteurs tels que la pression d essai et l évolution du taux de saturation du béton est introduite par une formulation équivalente proposée à la fin de l étude. Au final, à partir des outils élaborés par le biais de la phase expérimentale, la modélisation d une épreuve enceinte, sans singularités de type fissuration, est réalisée pour aboutir à l estimation du temps d établissement du régime permanent et des débits de fuite associés ainsi que leur extrapolation dans le temps. MOTS CLES : Centrale nucléaire, Epreuve enceinte, béton, transfert, perméabilité, isothermes, porosité, séchage, débits, Temps d Etablissement du Régime Permanent d Ecoulement, modélisation. Thèse préparée au Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions, INSA-UPS, 135, avenue de Rangueil, TOULOUSE Cedex 4 Soutenue le 20 Décembre 2001 devant la commission d examen : Melle. C. LE BELEGO Mme. M. CARCASSES MM. A.CARLES-GIBERGUES Invitée Examinatrice Examinateur B. DUTHOIT Rapporteur J.P. OLLIVIER G.PASTOR J.M. TORRENTI Examinateur Invité Rapporteur DEPOT à la bibliothèque universitaire de l UPS en 4 exemplaires - 3 -

6 Résumé THESIS : Contribution to the characterisation of the leakage rate of nuclear containment vessels ABSTRACT : The building reactor of the nuclear power plants must ensure by its sealing the safety of the population and the personnel in the event of an accident of primary loss of cooling agent (accidental scenario of reference leading to a rise in pressure and temperature of the containment vessel) during all the service life of the building. To verify its sealing, periodic tests are carried out every 10 years in order to check that the leakage rate in air to the pressure of dimensioning, remains lower than a contractual value of reference. The experience feedback reveals rather often an increase in this leakage rate. For some vessels, whose sealing is carried out by prestressed concrete, this evolution is related to 2 parameters: on the one hand, evolution of cracking of the wall during the rise in pressure which appears in some limited and known singular zones and on the other hand evolution of the intrinsic permeability of material apart from any cracked zone. The study suggested is interested exclusively in the characterisation of the second parameter and in particular in the prediction of its evolution in time: indeed, the potentially cracked singular zones are the subject today of a systematic processing of sealing by EDF. The study is concerned with the comprehension of the phenomena in current zone, and in particular their modelling on the basis of experimental approach. The studied parameters relate to the permeability to liquid and to gas. A detailed attention is given to the experimental determination. Taking account of factors such as the pressure of test and the evolution of the degree of saturation of the concrete is introduced by an equivalent formulation suggested at the end of the study. Finally, starting from tool sophisticated by the means of the experimental phase, the modelling of a vessel test, without singularity such as cracking, is carried out to estimate the time to reach the steady state and the leak-flow associated, like their extrapolation in time. KEYWORDS : Nuclear power plant, security test, concrete, transfer, permeability, retention curves of adsorbed water, porosity, drying, flows, Time to reach the steady state, modelling

7 Sommaire SOMMAIRE - 5 -

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9 Sommaire TABLE DES MATIERES INTRODUCTION CHAPITRE I 27 I. PROBLEMATIQUE I.1 POSITIONNEMENT DU PROBLEME I.2 DEFINITION ET DESCRIPTION D UN ESSAI ENCEINTE I.2.1. Le bâtiment réacteur I.2.2. Généralités sur la précontrainte de l EI I.2.3. Déroulement d une épreuve enceinte a. Comment se situe l épreuve enceinte par rapport à l accident? b. Mesures réalisées au cours d une épreuve I.2.4. Métrologie utilisée pour la mesure a. Mesure du taux de fuite global F g b. Mesure des fuites singulières : Q s c. Mesure des fuites directes, ou non transitantes par l EEE : F nt d. Dispositif d auscultation I.3 COMPARATIF LABORATOIRE-SITE SUR LES RESULTATS DE CARACTERISATION DU BETON D ENCEINTE DE FLAMANVILLE I.3.1. Notion de perméabilité I.3.2. Résultats de site I.3.3. Résultats de laboratoire I.3.4. Comparatif I.3.5. Conséquences, analyse rapide a. Comparaison entre deux épreuves...44 b. Evolution au cours d une épreuve I.4 INTERVENTION SUR SITE I.4.1. Vision d ensemble

10 Sommaire I.4.2. Les points marquants I.5 INVESTIGATION SUR SITE : MISE EN PLACE D UN ESSAI I.5.1. Descriptif I.5.2. Résultats I.5.3. Hypothèses, Interprétations I.6 OBJECTIFS DE L ETUDE I.6.1. Méthodologie I.6.2. Exploitation des résultats expérimentaux CHAPITRE II 55 II. LES TRANSFERTS EN MILIEU POREUX II.1. LE BETON, MATERIAU POREUX.57 II.1.1 Définition II.1.2 Grandeurs relatives aux milieux poreux II.1.3 Différentes familles porométriques II.1.4 Représentation du milieu poreux a. Descriptif des deux principales représentations b. Comparaison des deux méthodes...62 c. Choix de la représentation macroscopique II.2. L EAU DANS LE BÉTON 64 II.2.1 Le potentiel massique chimique de l eau libre du béton II.2.2 L eau liée chimiquement et l eau chimisorbé II.2.3 L eau adsorbée a. L eau adsorbé physiquement b. L eau adsorbée dans les CSH c. Influence de la température sur l adsorption d. Modélisation théorique des isothermes de désorption II.2.4 L eau capillaire ou eau libre a. Influence des forces extérieures sur la pression de vapeur b. Pression capillaire, potentiel capillaire, succion II.3. MÉCANISMES DE TRANSFERT DANS LES MILIEUX POREUX...72 II.3.1 Bref historique de la modélisation du séchage a : T.K.SHERWOOD [SHERWOOD, 1929] b : N.H.CEAGLSKE, O.A.HOUGEN [CEA, HOU, 1937] c : O.KRISCHER [KRISHER, 1962] d : J.R.PHILIP, D.A.DE VRIES [PHILIP, DE VRIES, 1957] e : J.W.CARY, S.A.TAYLOR [CARY, TAYLOR, 1962] f : J.C.BENET [BENET, 1981]

11 Sommaire g : J.F.DAÏAN [DAÏAN, 1987] h : C.MOYNE [MOYNE] i. Les autres II.3.2 Modélisation du transfert hydrique a. La théorie b. Modélisation avec prise en compte de la pression de phase gazeuse c. Modélisation par une simple équation de diffusion II.4. THÉORIES D ÉCOULEMENT D UN FLUIDE GAZEUX À TRAVERS UN MILIEU POREUX..85 II.4.1 Généralités a. Ecoulements laminaires, transitoires et turbulents b. La viscosité c. La loi des gaz parfaits d. Le libre parcours moyen des molécules de gaz II.4.2 Les écoulements proprement dits : le concept de perméabilité a. Equations générales b. La loi de Darcy : l écoulement laminaire c. Les autres contributions à l écoulement dans un milieu poreux II.4.3 Perméabilité et pression d essai : le concept de Klinkenberg II.4.4 Perméabilité et taux de saturation II.4.5 Perméabilité et température II.4.6 Perméabilité et durée de cure CHAPITRE III 97 III. FORMULATION, CARACTERISATION, EFFET DE TAILLE III.1. FABRICATION D UN BETON DE LABORATOIRE III.1.1 Objectifs III.1.2 Le béton de site III.1.3 La formulation de laboratoire a. Les granulats b. Le ciment c. Formulation d. Correction de l eau du mélange III.1.4 Mise en place, cure, pré-conditionnement a. Mise en place b. Cure c. Pré-conditionnement III.1.5 Représentativité du béton d étude

12 Sommaire a. Homogénéité des différentes gâchées b. Comparaison au site III.1.6 Conclusion III.2. LES DIMENSIONS : L EFFET DE TAILLE III.2.1 Objectifs III.2.2 Approche statistique a. Validation d une loi de répartition théorique b. Les tests d ajustement statistiques c. Les tests de comparaison d échantillons III.2.3 Résultats expérimentaux a. Distribution de la perméabilité b. Influence de l épaisseur c. Autres influences III.2.4 Conclusion CHAPITRE IV 121 IV. LA PERMEABILITE EN MILIEU PARTIELLEMENT SATURE IV.1. LE SECHAGE IV.1.1 Objectif IV.1.2 Description des modèles utilisés a. Modèle à simple équation de diffusion b. Modèle de référence IV.1.3 Paramètres d entrée des modèles a. Isothermes de désorption b. Perméabilités relatives à l eau et au gaz c. Vérification de l approche de Van Genuchten modifiée d. Le facteur de résistance à la diffusion de vapeur e. Le coefficient de diffusion de l humidité ou diffusivité hydrique IV.1.4 Résultats a. La perte de masse b. La gamma densimétrie c. Confrontation d. Vérification des profils de teneur en eau IV.1.5 Conclusion IV.2. LA PERMEABILITE EQUIVALENTE IV.2.1 Objectifs IV.2.2 La perméabilité relative

13 Sommaire a. Le principe b. La re-répartition de l eau libre interne c. Les résultats IV.2.3 Proposition d une perméabilité équivalente IV.2.4 Comparatif a. A partir de valeurs moyennes de saturation b. A partir de valeurs locales de saturation IV.2.5 Conclusion CHAPITRE V 165 V. LE TEMPS D ETABLISSEMENT DU RéGIME PERMANENT D ECOULEMENT V.1. LE TERPE V.1.1 Objectifs V.1.2 Partie expérimentale a. Mise au point d un appareillage b. Principe d obtention du TERPE c. Difficulté de prédiction du TERPE V.1.3 Approche théorique a. Equations constitutives b. L équation différentielle V.1.4 Mise en place d un modèle a. Considérations b. Les entrées du modèle c. Paramétrage d. Critère d arrêt V.1.5 Vérification de la validité du modèle V.1.6 Conclusion V.2. SIMULATIONS DES DÉBITS V.2.1 Objectifs V.2.2 Résultats a. Etat sec b. Etat partiellement saturé : saturation uniforme c. Etat partiellement saturé : profil hydrique issu d un séchage V.2.3 Seuil de percolation V.2.4 Conclusion

14 Sommaire CHAPITRE VI 213 VI. SIMULATIONS D EPREUVES ENCEINTES VI.1. OBJECTIFS VI.2. REPRESENTATIVITE DE LA SIMULATION VI.2.1 «La certitude» VI.2.2 Les incertitudes a. Les modèles 216 b. La structure 217 VI.3. LE SECHAGE VI.3.1 Modèle à simple équation de diffusion VI.3.2 Modèle de référence VI.3.3 Résultats VI.4. LE TERPE VI.5. L ESTIMATION DES FLUX VI.6. CONCLUSION CONCLUSION 235 CONCLUSION ET PERSPECTIVES CONCLUSION GÉNÉRALE PERSPECTIVES REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUE 241 BIBLIOGRAPHIE ANNEXE A 255 A. LA MESURE DE PERMEABILITE A.1. LA PERMEABILITE AU GAZ A.1.1 Principe de la mesure A.1.2 Appareillage A.1.3 Procédure choisie pour la mesure a. La perméabilité apparente b. La perméabilité à l état sec c. La perméabilité relative d. La perméabilité équivalente e. Procédure

15 Sommaire A.2. LA PERMÉABILITÉ À LA VAPEUR D EAU..265 A.2.1 Principe de la mesure A.2.2 Définitions a. Densité de flux de vapeur transmise b. Perméance à la vapeur c. Résistance à la vapeur d eau d. Facteur de résistance à la vapeur d eau e. Perméabilité à la vapeur A.2.3 Appareillage A.2.4 Procédure choisie pour la mesure A.3. LA PERMÉABILITÉ À L EAU A.3.1 Principe de la mesure A.3.2 Appareillage A.3.3 Procédure choisie pour les expériences A.3.4 Résultats ANNEXE B 277 B. LES ISOTHERMES DE DESORPTION B.1. PRINCIPE DE LA MESURE B.2. APPAREILLAGE B.3. PROCÉDURE CHOISIE POUR LA MESURE ANNEXE C 285 C. MASSE VOLUMIQUE APPARENTE ET POROSITE C.1. LA MESURE PAR PESEE C.1.1 Principe de la mesure C.1.2 Appareillage C.1.3 Procédure choisie pour la mesure C.1.4 Résultats C.2. LA MESURE GAMMA DENSIMÉTRIQUE C.2.1 Principe de la mesure C.2.2 Appareillage C.2.3 Procédure choisie pour les expériences

16 Sommaire TABLE DES ILLUSTRATIONS CHAPITRE 1 : PROBLEMATIQUE Figure I - 1 : Schéma de la partie Génie civil d un Bâtiment réacteur de type P Figure I - 2 : taux de fuite des enceintes internes du palier 1300 MW en épreuve [EDF, CIG, 2000] Figure I - 3 : Comparatif entre la pression prévue lors d un essai enceinte Figure I - 4 : Nomenclature des fuites rencontrées sur site en épreuve [EDF/DTG] Figure I - 5 : Schéma simplifié de la décomposition de la fuite globale Figure I - 6 : Représentation schématique de la perméabilité intrinsèque en fonction de la saturation 44 Figure I - 7 : Perméabilité en fonction de l inverse de la pression moyenne d essai (Klinkenberg) Figure I - 8 : Système de mesure des débits utilisé sur site Tableau I- 1 : Principales caractéristiques géométriques de l enceinte interne Tableau I- 2 : Implantation des boîtes lors de l intervention sur site CHAPITRE 2 : LES TRANSFERTS EN MILIEU POREUX Figure II - 1 : Représentation des volumes de matière constitutifs d un élément de béton Figure II - 2 : Schématisation d un milieu poreux Figure II - 3 : Répartition porométrique dans le béton [MEHTA, MONTEIRO 1993] Figure II - 4 : Différents modes de fixation de l humidité dans la porosité du béton Figure II - 5 : Schématisation du rapport de pression de vapeur à pression de vapeur saturante en fonction de la pression capillaire Figure II - 6 : Représentation du concept de Klinkenberg Figure II - 7 : Représentation schématique de l influence de l humidité sur les transferts gazeux Figure II - 8 : Influence de la durée de cure sur la perméabilité intrinsèque de bétons à différents rapport eau / ciment [DHIR, 1989]

17 Sommaire CHAPITRE 3 : FORMULATION, CARACTERISATION, EFFET DE TAILLE Figure III - 1 : Comparaison de la granularité de notre mélange à celui du site Figure III - 2 : Histogramme fréquence des valeurs de porosité, droite de henry Figure III - 3 : Histogrammes de répartition pour la perméabilité apparente à l état sec et droite de Henry pour 4 pressions d essai Tableau III - 1 : Formulation du béton de site n Tableau III - 2 : Formulation de différents bétons d enceintes internes du palier 1300 MW Tableau III - 3 : Caractéristiques des granulats utilisés pour la formulation Tableau III - 4 : Comparatif des deux ciments Tableau III - 5 : Formulation du béton de laboratoire Tableau III - 6 : Comparatif des caractéristiques des différentes gâchées Tableau III - 7 : Résultats de p value issus du logiciel SAS quant à la normalité de la porosité Tableau III - 8 : résultats des tests de Fisher et de Student pour la comparaison des porosités Tableau III - 9 : Comparatif des caractéristiques : Bétons de site - béton d étude Tableau III - 10 : Résultats de p value issus du logiciel SAS quant à la normalité de la perméabilité au gaz à l état sec mesurée sur échantillons ( 15, h5) Tableau III - 11 : Récapitulatif des résultats de perméabilité à l état sec Tableau III - 12 : Résultats des Test de Fisher et de Student sur les perméabilités apparentes à l état sec d échantillons de diamètre 30 cm et d épaisseur variable CHAPITRE 4 : LA PERMEABILITE EN MILIEU PARTIELLEMENT SATURE Figure IV - 1 : Isothermes de première désorption pour différents bétons Figure IV - 2 : Confrontation des estimations de pression capillaire par l approche de Kelvin Laplace et par celle de Van Genuchten Figure IV - 3 : Représentation de la pression capillaire par l approche de Van Genuchten Figure IV - 4 : Confrontation de différentes perméabilités relatives au gaz issues de la littérature avec l approche modifiée de Van Genuchten Figure IV - 5 : Facteur de résistance à la diffusion de vapeur d eau Figure IV - 6 : Allures de la diffusivité hydrique selon différentes approches Figure IV - 7 : Représentation des cinétiques de perte de masse avec Castem. (A= , B=0,04) Figure IV - 8 : Confrontation des cinétiques de perte de masse pour l épaisseur 5cm Figure IV - 9 : Confrontation des cinétiques de perte de masse pour l épaisseur 10cm

18 Sommaire Figure IV - 10 : Confrontation des cinétiques de perte de masse pour l épaisseur 20cm Figure IV - 11 : Confrontation des cinétiques de perte de masse pour l épaisseur 5cm Figure IV - 12 : Confrontation des cinétiques de perte de masse pour l épaisseur 10cm Figure IV - 13 : Confrontation des cinétiques de perte de masse pour l épaisseur 20cm Figure IV - 14 : Confrontation des cinétiques de perte de masse pour l épaisseur 5cm Figure IV - 15 : Confrontation des cinétiques de perte de masse pour l épaisseur 10cm Figure IV - 16 : Confrontation des cinétiques de perte de masse pour l épaisseur 20cm Figure IV - 17 : Profil de teneur en eau pour l épaisseur 5cm après 280 jours de séchage Figure IV - 18 : Profil de teneur en eau pour l épaisseur 10cm après 280 jours de séchage Figure IV - 19 : Profil de teneur en eau pour l épaisseur 20cm après 280 jours de séchage Figure IV - 20 : Confrontation des cinétiques de perte de masse obtenues avec différentes valeurs de constantes dans l expression de la diffusivité hydrique (simulation Castem) Figure IV - 21 : Confrontation des cinétiques de perte de masse obtenues avec différentes valeurs de constantes dans l expression de la diffusivité hydrique (simulation Castem) Figure IV - 22 : Profils de teneur en eau libre simulés avec différents coefficients de diffusion de l humidité (simulation Castem pour l éprouvette 3.72 après 55 jours de séchage) Figure IV - 23 : Profils de teneur en eau libre simulés avec différents coefficients de diffusion de l humidité (simulation Castem pour l éprouvette 3.91 après 61 jours de séchage) Figure IV - 24 : Profils de teneur en eau libre simulés avec différents coefficients de diffusion de l humidité (simulation Castem pour l éprouvette 3.72 après 127 jours de séchage) Figure IV - 25 : Profils de teneur en eau libre simulés avec différents coefficients de diffusion de l humidité (simulation Castem pour l éprouvette 3.91 après 127 jours de séchage) Figure IV - 26 : Profils de teneur en eau libre obtenus (par modélisation) à partir d un séchage et d une re répartition (Modélisation Castem : A= B=0,04) Figure IV - 27 : Profils de teneur en eau libre obtenus (par modélisation) à partir d un séchage et d une re répartition (Modélisation Castem : A= B=0,065) Figure IV - 28 : Perméabilités relatives au gaz calculées à partir d essais menés à 20 C, avec une différence de pression de 0,1 MPa (séchage 50 C) Figure IV - 29 : Perméabilités relatives au gaz calculées à partir d essais menés à 20 C, avec une différence de pression de 0,4 MPa (séchage 50 C) Figure IV - 30 : Perméabilités relatives au gaz calculées à partir d essais menés à 20 C, avec une différence de pression de 0,1 MPa (séchage 20 C) Figure IV - 31 : Perméabilités relatives au gaz calculées à partir d essais menés à 20 C, avec une différence de pression de 0,4 MPa (séchage 20 C) Figure IV - 32 : Perméabilité relative au gaz calculée à partir d essais menés à 20 C, avec la perméabilité absolue de l approche de Klinkenberg (séchage 20 C)

19 Sommaire Figure IV - 33 : Perméabilité relative au gaz calculée à partir d essais menés à 20 C, avec la perméabilité absolue de l approche de Klinkenberg (séchage 50 C) Figure IV - 34 : Encadrement de la perméabilité équivalente à un profil de saturation (analyse sur les valeurs de perméabilité absolue) Figure IV - 35 : Encadrement de la perméabilité équivalente à un profil de saturation (analyse sur les valeurs de perméabilité apparentes à 0,1 MPa) Figure IV - 36 : Encadrement de la perméabilité équivalente à un profil de saturation (analyse sur les valeurs de perméabilité apparentes à 0,4 MPa) Tableau IV - 1 : Quantité d eau nécessaire à l hydratation des différents composants du ciment Tableau IV - 2 : Valeur des constantes de l expression de Francy pour différents bétons Tableau IV - 3 : Constantes de l expression de la pression capillaire proposée par Van Genuchten Tableau IV - 4 : Valeurs de perméabilité à la vapeur d eau du béton d étude Tableau IV - 5 : Valeurs des constantes de l expression de la diffusivité hydrique par Mensi Tableau IV - 6 : valeur des paramètres d entrée de la modélisation Tableau IV - 7 : Comparaison de la perméabilité relative moyenne à la perméabilité relative équivalente (essai) Tableau IV - 8 : Comparaison de la perméabilité équivalente du circuit à la perméabilité relative équivalente (essai) CHAPITRE 5 : LE TEMPS D ETABLISSEMENT DU REGIME PERMANENT D ECOULEMENT Figure V - 1 : Cinétique des débits expérimentaux obtenus au cours d un essai de perméabilité Figure V - 2 : effet de l épaisseur sur l obtention du TERPE pour un gradient de pression de 0,4 MPa (échantillons secs) Figure V - 3 : Représentation de l obtention du TERPE selon l épaisseur Figure V - 4 : Cinétique de débits aval expérimentaux pour les éprouvettes de 30 cm d épaisseur soumises à un gradient de pression de 0,4 MPa Figure V - 5 : Courbes de tendances sur la moyenne des temps d établissement expérimentaux pour différentes pressions d essais (0,1, 0,2, 0,3, 0,4 MPa effectifs) Figure V - 6 : Profils de pression dans l épaisseur de l échantillon Figure V - 7 : Cinétique des débits obtenus par modélisation Figure V - 8 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 5cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,1 MPa Figure V - 9 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 5cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,1 MPa (Bornes supérieure et inférieur)

20 Sommaire Figure V - 10 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 5cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,4 MPa Figure V - 11 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 5cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,4 MPa (Bornes supérieure et inférieure) Figure V - 12 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 10cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,1 MPa Figure V - 13 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 10cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,1 MPa (Bornes supérieure et inférieure) Figure V - 14 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 10cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,4 MPa Figure V - 15 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 10cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,4 MPa (Bornes supérieure et inférieure) Figure V - 16 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 20cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,1 MPa Figure V - 17 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 20cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,1 MPa (Bornes supérieure et inférieure) Figure V - 18 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 20cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,4 MPa Figure V - 19 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 20cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,4 MPa (Bornes supérieure et inférieure) Figure V - 20 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 30cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,1 MPa Figure V - 21 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 30cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,1 MPa (Bornes supérieure et inférieure) Figure V - 22 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 30cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,4 MPa Figure V - 23 : Comparatif des cinétiques de débits aval pour des échantillons de 30cm d épaisseur soumis à un gradient de pression de 0,4 MPa (Bornes supérieure et inférieure) Figure V - 24 : Superposition des courbes de pression obtenues en régime permanent, pour la simulation, et par l équation V 17. Epaisseur 5cm Figure V - 25 : Superposition des courbes de pression obtenues en régime permanent, pour la simulation, et par l équation V 17. Epaisseur 10cm Figure V - 26 : Superposition des courbes de pression obtenues en régime permanent, pour la simulation, et par l équation V 17. Epaisseur 20cm Figure V - 27 : Superposition des courbes de pression obtenues en régime permanent, pour la simulation, et par l équation V 17. Epaisseur 30cm

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