Influence of the permeability on the frost-thaw behaviour of concrete
Abstract
A recent experimental study reveals that the less permeable a cementitious
material is, the more likely surface frost damage (called scaling) happens. In order to
understand how the permeability determines the mechanical response of the sample, a
poromechanical approach has been built. The model allows coupling the liquid/ice crystal
thermodynamic equilibrium, Darcean water transport, thermal conduction and thermoelastic
properties of the different phases that form the porous material. The influence of the liquid
transport on the matrix stress can then be analysed and permeability is found to be a key
parameter with regard to frost durability
Lors d’une étude expérimentale récente, il est apparu que l’endommagement de
surface (ou écaillage) est plus probable dans un matériau peu perméable. Afin d’expliquer ce
comportement, un modèle poromécanique a été développé. Ce dernier permet le couplage
entre l’équilibre thermodynamique liquide-glace, le transport Darcéen d’eau liquide ainsi
que les propriétés thermiques et élastiques des différentes phases en présence. L’étude
numérique permet ainsi de mettre en évidence l’importance des transports en milieu poreux
et d’identifier la perméabilité comme paramètre-clé vis-à-vis de la durabilité hivernale des
structures poreuses