Développement de béton fibré intelligent pour le suivi des infrastructures en béton

Ce mémoire s’inscrit dans le contexte du développement de matériaux cimentaires intelligents capables d’assurer un suivi en temps réel de l’état de contrainte des structures. Dans une perspective d’amélioration de la durabilité, de la sécurité et de la gestion des infrastructures, l’intégration de fonctions d’auto-détection directement au sein des matériaux constitue une alternative prometteuse aux systèmes de capteurs conventionnels, souvent difficiles à installer et à maintenir. L’objectif principal de ce travail est de caractériser expérimentalement le comportement piézorésistif du béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP), en analysant l’évolution de sa résistivité électrique sous sollicitation mécanique et en évaluant l’influence des ajouts conducteurs, notamment les fibres d’acier et le laitier, sur sa sensibilité. Une démarche expérimentale progressive a été adoptée. Dans un premier temps, un protocole de mesure fiable de la résistivité électrique intrinsèque du matériau a été développé en l’absence de sollicitation mécanique. Les mesures par impédance spectroscopique ont été réalisées utilisant un dispositif récemment acquis au laboratoire de structures de Polytechnique Montréal. Le protocole repose sur le développement d’une méthode de coulée du BFUP, le choix de configurations d’électrodes adaptées, du dispositif de mesure et des conditions d’acquisition. Une comparaison entre différentes configurations (deux électrodes externes, quatre électrodes externes et quatre électrodes internes) a permis de mettre en évidence l’influence significative des résistances de contact électrode–matériau. Les résultats ont montré que la configuration à quatre électrodes internes permet de minimiser ces effets et d’obtenir des mesures fiables et reproductibles, représentatives des propriétés intrinsèques du matériau. L’étude paramétrique de la composition du BFUP a mis en évidence une diminution progressive de la résistivité électrique avec l’augmentation du taux de fibres d’acier, traduisant l’amélioration de la connectivité du réseau conducteur au sein de la matrice cimentaire. Pour les pourcentages volumiques étudiés en fibres (0%, 0.5%, 1%, 2% et 3%), aucun seuil de percolation net n’a été identifié, bien qu’une augmentation marquée de la conductivité soit observée à partir de 2 % de fibres.