Ce cours présentera les résultats les plus récents dans les techniques de caractérisation de la microstructure des matériaux cimentaires. Les propriétés de transport de l’eau, des ions, des gaz et l’exploitation d’une imagerie multiéchelle de ces matériaux fortement désordonnés seront abordés. Nous montrerons comment ces connaissances ont fortement contribué au développement récent de ce que l’on peut appeler «les nouveaux bétons ». Nous discuterons en quoi les outils physiques d’analyse des milieux désordonnés contribue à définir les possibilités de fonctionnalisation et de durabilité des liants hydrauliques.

Classes de poreux naturels et industriels.
- Quelques grandes classes de matériaux poreux.
- Notion de porosité, de surface spécifique de courbures moyenne et gaussienne.
- Désordre et invariance d’échelle.

2/ Les techniques physiques de caractérisation des poreux : une approche multi-échelle
- Imageries 2D et 3D
* les microscopies MEB et TEM, les tomographies, l’IRM.
- Exploiter les corrélations structurales :
* Les méthodes de diffusion statique de rayonnement X, neutrons.
* Introduction aux méthodes de diffusion des rayonnement quasi-élastiques ou inélastiques.
- Avantages des techniques non-invasives de RMN :
* Caractérisation d’espèces et de phases par spectroscopie haute résolution
* La relaxométrie à une et plusieurs dimensions :
Suivi en continue de l’évolution de la microstructure de matériaux cimentaires
Caractérisation de la dynamique de l’eau aux interfaces
Transport d’eau entre les micropores et mésopores
* Le gradient de champ pulsé et le suivi de la dynamique aux échelles intermédiaires (m)
* L’IRM et l’imagerie au delà du m.

3/ Exploitation de l’imagerie: description morphologique et topologique des milieux poreux.
- Les outils de description morphologique de la texture :
Introduction à la stéréologie, à l’utilisation des opérateurs de la morphologie mathématique et au traitement d’image.
- Introduction aux propriétés topologiques, le problème de la connexion, graphes et squelettes.

4/ Propriétés de transport et d’invasion : Une approche de physique statistique
- Transport diffusif :
* notion de tortuosité,
* portrait de phase du propagateur de diffusion
* connexion avec la structure poreuse.
- Rôle du désordre sur le transport : notion de percolation, de processus non gaussiens, de diffusion anormale. Importance dans les structures poreuses naturelles.
- Transport convectif : notion de perméabilité, rôle de la géométrie du réseau de pores
- Mécanismes d’imbibition et de séchage : le cas de l’intrusion de mercure.
- Techniques physiques de mesure des processus de transport.

5/ Applications aux nouveaux bétons : fonctionnalisation et durabilité

Modalités d'évaluation : Exposé sur article

Dernière mise à jour : mardi 26 juin 2007