Les composites polymères renforcés de fibres (PRF) ont été utilisés pour renforcer le béton en Afrique depuis plus de 50 années. Au cours de cette période, l'acceptation des composites de PRF en tant que matériau de construction traditionnel a augmenté, de même que le nombre de projets de renforcement de PRF achevés. Cela a été provoqué par la vulnérabilité du continent africain aux effets des variations climatiques, aux changements climatiques et aux dommages causés aux projets d’infrastructure, qui se chiffraient à 184 milliards de dollars d’ici à 2100. Des dommages d'infrastructures de cette ampleur pourraient paralyser les investissements dans le développement de l'accès rural et l'amélioration des moyens de subsistance dans les pays africains.
Selon Tarek Alkhrdaji, vice-président de l’ingénierie des technologies structurelles aux États-Unis, les composites en PRF peuvent être fabriqués sur site à l’aide du procédé de couchage par voie humide dans lequel un tissu sec, en carbone ou en verre, est saturé d’époxy et collé. au substrat de béton prêt. Une fois polymérisé, le PRF fait partie intégrante de l’élément structurel et joue le rôle de système de renforcement lié extérieurement. Les composites en PRF peuvent également être préfabriqués dans une usine de fabrication dans laquelle le matériau subit pultrusion créer différentes formes pouvant être utilisées pour renforcer des structures, telles que des tiges, des barres et des plaques.
Lisez aussi : Comment réparer les sols en béton ciré
Le renforcement concret de structures existantes à l'aide de PRF peut impliquer des processus complexes d'évaluation, de conception et de détail, nécessitant une bonne compréhension des conditions structurelles existantes ainsi que des matériaux utilisés pour réparer la structure avant l'installation du PRF. L'aptitude des PRF à renforcer une structure peut être déterminée en comprenant ce que sont les PRF et leurs avantages, mais surtout leurs limites.
À base de fibre de carbone (PRFC)
Les systèmes de PRF les plus courants pour les applications de renforcement du béton sont à base de fibre de carbone (PRFC). Contrairement aux systèmes à base de fibre de verre, le carbone présente des propriétés mécaniques supérieures ainsi qu'une résistance à la traction, une rigidité et une durabilité supérieures. L'utilisation de barres et de plaques préfabriquées en PRFC est normalement limitée aux surfaces droites ou légèrement incurvées; par exemple, le dessus ou le dessous des dalles et des poutres. Les éléments préfabriqués en PRF sont normalement rigides et ne peuvent pas être pliés sur place pour envelopper des colonnes ou des poutres.
Le tissu FRP, cependant, est disponible en feuilles unidirectionnelles continues fournies en rouleaux qui peuvent facilement être adaptés à n'importe quelle géométrie et peuvent être enroulés autour de presque tous les profils. Les tissus en PRF peuvent être collés au côté tendu des éléments structurels, c’est-à-dire des dalles ou des poutres, pour renforcer davantage la tension et augmenter la résistance à la flexion; enroulé autour des toiles des solives et des poutres pour augmenter leur résistance au cisaillement, et enroulé autour des colonnes pour augmenter leur cisaillement et leur résistance axiale et améliorer la ductilité ainsi que le comportement en dissipation d'énergie.
Le système adhésif
Les systèmes adhésifs utilisés pour lier le FRP au substrat de béton peuvent inclure un apprêt qui pénètre dans le substrat de béton et améliore l’adhérence du système; mastic époxy pour combler les petits vides superficiels dans le substrat et fournir une surface lisse à laquelle le système FRP est lié; la résine saturante utilisée pour imbiber le tissu et le lier au substrat préparé; et un revêtement de protection pour protéger le système en PRF lié des effets environnementaux et mécaniques potentiellement dommageables. La plupart du temps, les rayons ultraviolets (UV) ont un impact négatif sur les époxydes de renforcement des PRF, mais ils peuvent être protégés à l'aide de revêtements acryliques et à base de ciment, ainsi que d'autres types de revêtements.
Les résines et les fibres pour un système FRP sont normalement développées comme un seul système, basé sur des tests de matériaux et de structure. Le mélange ou le remplacement d'un composant d'un système FRP avec un composant d'un autre système n'est pas conseillé et peut affecter les propriétés du système polymérisé.
Le système FRP et l'adhérence du béton préparé sont très importants et la préparation de la surface est essentielle pour la plupart des applications. L’existence d’une détérioration interne des armatures doit être résolue avant l’installation du système FRP, faute de quoi le système FRP pourrait être endommagé en raison de: délamination du substrat de béton.