MODÉLISATION DE LA PERMÉABILITÉ EN FONCTION DE LA MICROSTRUCTURE D’UN MATÉRIAU CIMENTAIRE - Fabien GENDRON (Annales du bâtiment et des travaux publics, 2009)
La perméabilité est un des indicateurs de la durabilité des bétons et sa prédiction est conditionnée par le choix d’une description de la microstructure à partir d’un modèle et/ou de paramètres structuraux pertinents. Dans le présent article, l’influence de deux modèles de microstructure sur les valeurs de la perméabilité de pâtes de ciment de différents rapports E/C est étudiée et les résultats sont comparés à des données expérimentales. Le premier modèle s’appuie sur une approche numérique de génération d’un matériau cimentaire à partir de son hydratation en utilisant le logiciel CemHyd3D du NIST, permettant d’accéder à la structure discrétisée de la pâte de ciment. La perméabilité est calculée par résolution numérique directe des équations de Stokes dans un volume représentatif. Dans un second modèle, la porosité et la distribution de taille des rayons d’accès obtenues par porosimétrie au mercure sont exploitées afin de modéliser la structure sous forme d’un réseau de capillaires interconnectés. L’application de la conservation de la masse en chaque nœud du réseau permet ensuite de calculer le débit au travers du réseau et d’en déduire une perméabilité équivalente. Bien que du même ordre de grandeur que les valeurs expérimentales de perméabilité au gaz, les résultats montrent clairement les limitations des deux approches choisies et pose la question fondamentale de la capacité des modèles à tenir compte correctement de la géométrie de la microstructure des matériaux cimentaires et, en particulier, de l’aspect multi-échelles de leur porosité réelle.