Physico-mécanique des matériaux alvéolaires

Après mise en oeuvre, le polystyrène expansé (PSE) subit du post-retrait, défini comme le retrait dimensionnel différé dans le temps à partir de la stabilisation de la température à 20 °C, ce qui pose problème au niveau des applications en génie civil et en BTP. Quelles en sont les causes physico-mécaniques les plus importantes ? Comment prédire quantitativement un tel phénomène ? De l'analyse du procédé de fabrication, il est apparu nécessaire de développer une méthode de changement d'échelles (analyse Micromécanique) par champs moyens dans un cadre thermoviscoélastique linéaire, isotrope, non-vieillissant, et anisotherme pour prendre en compte la nature du milieu poreux à porosité fermée dont la phase connexe solide est constituée par du polystyrène amorphe sur laquelle s'exerce une pression représentant l'action des pores au cours de toute l'histoire thermique suivant la fin du moulage du PSE. L'étude s'oriente ensuite vers les mécanismes physiques microscopiques responsables de la viscoélasticité du polystyrène pur à 20°C, et donc du post-retrait. Elle indique qu'il s'agit de mouvements macromoléculaires de type transition secondaire dite β, de la désorption du pentane résiduel du PSE après démoulage, et non pas de la relaxation de volume. Ces résultats s'appuient notamment sur un ensemble d'expériences dont l'interprétation requiert la modélisation Micromécanique mise précédemment en place. Cette étude se termine par une mise en place d'outils de simulation numérique par éléments finis des champs de déformations anisothermes de blocs de PSE.