Vulnerability of Rammed Earth structures with respect to hydric conditions
Vulnérabilité des structures en pisé vis-à-vis des conditions hydriques
Résumé
Rammed earth is one of the numerous earth building technics. These days, raw earth presents a growing interest as a construction material due to its enormous ecological benefits. Despite them, rammed earth remains sensitive to hydric conditions which affect its mechanical performance. In this context, this thesis deals with the effect of hydric conditions on the mechanical properties of rammed earth structures. For this, a series of experimental campaigns, at 2 realistic scales, close to a real building, have been undertaken to understand the link between mechanical behaviour and hydric solicitation. The hydric state was represented by a state variable known as suction adopted in this work to facilitate the understanding of water on mechanical behaviour via coupled hydro-mechanical approaches.The experimental approach aimed to reproduce what happens in real rammed earth building interacting with varying ambient conditions, for example, initial drying after construction and capillary rise of water through the wall. Experimental results show the evolution of mechanical performance with respect to time and hydric state during the initial drying. An increase of both compressive strength and modulus by a factor of 12 from the initial moist state to the dry state was observed, with a rapid increase in the 4 first weeks. New observations were made on the viscous behaviour (such as the creep effect) of rammed earth and their dependency on the hydric state. On the other hand, capillary rise experiments show a decrease in mechanical resistance of 95%. When samples dried after capillarity, they showed restoration in compressive strength by 80% of the original dried samples. In consequence, a loss of strength capacity is observed under the capillary rise cycle. This contributes to explaining many pathologies encountered on rammed earth structures but gives an argument for water diagnostic in the field and pathologies solving.Finally, a comparison of results at both scales was done, and the parameters required for modelling hydro-mechanical behaviour were then presented at each scale which can contribute to going further in future hydro-mechanical numerical models.
Le Pisé est l'une des nombreuses techniques de construction en terre. De nos jours, la terre présente un intérêt croissant en tant que matériau de construction en raison de ses énormes avantages écologiques. Malgré cela, le pisé reste sensible aux conditions hydriques qui affectent ses performances mécaniques. Dans ce contexte, cette thèse traite de l'effet des conditions hydriques sur les propriétés mécaniques des structures en pisé. Pour cela, une série de campagnes expérimentales, à 2 échelles réalistes, proches d'un bâtiment réel, a été entreprise pour comprendre le lien entre le comportement mécanique et la sollicitation hydrique. L'état hydrique a été représenté par une variable d'état appelée succion adoptée dans ce travail pour faciliter la compréhension de l'eau sur le comportement mécanique via des approches couplées hydro-mécaniques.L'approche expérimentale visait à reproduire ce qui se passe dans un bâtiment en pisé réel interagissant avec des conditions ambiantes variables, par exemple, le séchage initial après la construction et la remontée capillaire de l'eau à travers le mur. Les résultats expérimentaux montrent l'évolution des performances mécaniques en fonction du temps et de l'état hydrique pendant le séchage initial. Une augmentation de la résistance à la compression et du module par un facteur de 12 entre l'état humide initial et l'état sec a été observée, avec une augmentation rapide au cours des 4 premières semaines.De nouvelles observations ont été faites sur le comportement visqueux (tel que l'effet de fluage) de la terre battue et leur dépendance à l'état hydrique. D'autre part, les expériences de remontée capillaire montrent une diminution de la résistance mécanique de 95%. Lorsque les échantillons ont séché après la capillarité, ils ont montré une restauration de la résistance à la compression de 80% par rapport aux échantillons séchés d'origine. Par conséquent, une perte de capacité de résistance est observée lors du cycle de remontée capillaire. Ceci contribue à expliquer de nombreuses pathologies rencontrées sur les structures en pisé, mais donne des arguments pour le diagnostic de l'eau sur le terrain et la résolution des pathologies. Enfin, une comparaison des résultats aux deux échelles a été effectuée, les paramètres requis pour la modélisation du comportement hydromécanique ont été présentés à chaque échelle, ce qui peut contribuer à approfondir les futurs modèles numériques hydromécaniques.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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