Nanoscale creep modelling on calcium-silicate-hydrates using molecular dynamics simulation

Abstract

Sous une charge externe constante, les matériaux solides subissent une déformation élastique immédiate, suivie de déformations dépendantes du temps, un phénomène appelé fluage. Dans les structures en béton, les hydrates de silicate de calcium (C-S-H), représentant au moins 50 % du volume de la pâte de ciment hydratée durcie, contribuent de manière significative à leur résistance. Le fluage du béton est aujourd’hui assez bien prédit par la modélisation multi-échelles avec des propriétés matériaux qui sont dépendantes du modèle choisi et ne sont donc pas intrinsèques au sens physique. Pour modéliser des nouveaux bétons, avec des mélanges bas carbone par exemple, il est nécessaire de mettre à jour les données matériaux. Dans cette étude, il est proposé de définir des propriétés visco-élastiques intrinsèques du C-S-H afin de proposer une modélisation thermodynamique du fluage des matériaux cimentaires. Un modèle de dynamique moléculaire a été choisi pour réaliser des tests de traction sous contrainte constante à l'échelle nanométrique sur un composite de phases de C-S-H. Les variations d'espacement et d'orientation des composites ont été analysées dans différents scénarii. Des courbes de déformation en fonction du temps à l'échelle nanométrique ont été déterminées.