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Réf : REFHORM 08NOBATEK090 Version Date : le 18 septembre 2009
Votre interlocuteur : Mr Benjamin LACLAU – Ingénieur Construction 01
Fonds communs de coopération AQUITAINE / EUSKADI 2008
Refhorm Étude des spécificités des bétons de la première moitié du 20ième siècle et leur adaptabilité aux nouvelles technologies de renforts
composites.
RAPPORT FINAL
REFHORM // Fonds Commun Aquitaine-Euskadi 2008 Rapport final
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REGISTRE DES VERSIONS
Référence Version Date Changements
08NOBATEK090 01 18/09/09 Document original
Rédacteur 1 Rédacteur 2
Benjamin LACLAU Nicolas SALMON
Projet réalisé dans le cadre du Fonds Commun Aquitaine-Euskadi 2008 soutenu par :
� Le Conseil Régional d’Aquitaine
� Le Gouvernement Basque
REFHORM // Fonds Commun Aquitaine-Euskadi 2008 Rapport final
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SOMMAIRE
1. PHASE 1: ETAT DE L’ART DES TECHNOLOGIES DE RENFORTS DE STRUCTURES BETON..................4
1.1. INTRODUCTION ..............................................................................................................................................4 1.2. SYSTEMES DE RENFORCEMENT TRADITIONNELS ..............................................................................................4
1.2.1. Renforcement de poutres en béton armé ...............................................................................................4 1.2.2. Renfort de poteaux en béton armé .........................................................................................................8 1.2.3. Renfort de planchers et dalles en béton armé......................................................................................10 1.2.4. Renfort de structures en béton dégradées par corrosion des armatures .............................................12
1.3. POLYMERE RENFORCE DE FIBRES (FRP) ......................................................................................................12 1.3.1. Le matériau ...........................................................................................................................................12 1.3.2. Contribution du FRP au renforcement ..................................................................................................15 1.3.3. Application du FRP ...............................................................................................................................20 1.3.4. Systèmes de renforcement avec FRP ..................................................................................................21 1.3.5. Durabilité du FRP..................................................................................................................................24
1.4. TEXTILE-REINFORCED MORTAR (TRM).........................................................................................................27 1.4.1. Le matériau ...........................................................................................................................................28 1.4.2. Application du TRM...............................................................................................................................29 1.4.3. Systèmes de renforcement avec TRM..................................................................................................30
1.5. ACTEURS ET SYSTEMES ...............................................................................................................................32 1.5.1. Acteurs ..................................................................................................................................................32 1.5.2. Systèmes ..............................................................................................................................................33
1.6. BIBLIOGRAPHIE............................................................................................................................................34
2. PHASE 2 & 3: BETONS ANCIENS ET PATHOLOGIES ASSOCIEE S ...........................................................36
2.1. INTRODUCTION ............................................................................................................................................36 2.2. LES REGLEMENTATIONS ANCIENNES (AVANT 1960)........................................................................................36
2.2.1. En France..............................................................................................................................................36 2.2.2. En Espagne...........................................................................................................................................38
2.3. L’ANALYSE DES BETONS ANCIENS ET LEURS PATHOLOGIES.............................................................................39 2.3.1. Recueil des données.............................................................................................................................39 2.3.2. Commentaires / conclusions.................................................................................................................41
2.4. LE RECYCLAGE DES BETONS ANCIENS ...........................................................................................................43
3. PHASE 4 : APPLICABILITE DES RENFORTS COMPOSITES SUR LES STRUCTURES EN BETON.........44
3.1. DESCRIPTION DE LA PROBLEMATIQUE ...........................................................................................................44 3.2. SYSTEME DE RENFORT.................................................................................................................................45 3.3. CAMPAGNE D’ESSAIS ...................................................................................................................................45 3.4. SELECTION DES MATERIAUX .........................................................................................................................45
3.4.1 Béton à renforcer ...............................................................................................................................................45 3.4.2 TRM .....................................................................................................................................................................46
3.5. REALISATION DES RENFORTS .......................................................................................................................47 3.6. DISPOSITIF D’ESSAI......................................................................................................................................49 3.7. RESULTATS .................................................................................................................................................50 3.8. CONCLUSIONS .............................................................................................................................................59
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1. PHASE 1: Etat de l’art des technologies de renfo rts de structures béton
1.1. Introduction
De nos jours le béton est l’un des matériaux les plus courants dans la construction et atteint une importance
majeure dans la société actuelle étant donné sa grande utilisation. La production annuelle de béton dépasse les 10
000 millions de mètres cube. A l’heure actuelle, aucun matériau de construction n’est employé dans de telles
quantités. De nombreuses structures de béton sont cependant désuètes suite à l’action du temps, aux erreurs
d'exécution, aux utilisations dans d'autres fonctions que celles prévues initialement, aux attaques chimiques, aux
sollicitations exceptionnelles. Ces contraintes réduisent la capacité de résistance du béton et par conséquent la
capacité résiduelle de la structure peut ne plus être adaptée à son utilisation ou pour tout nouveau usage.
Cette étude traite du renforcement de béton ayant perdu ses propriétés initiales au cours du temps. Les premiers
bétons armés structurels, apparus dans la première moitié du 20ième siècle sont plus particulièrement touchés par
les pathologies en raison de leurs caractéristiques intrinsèques médiocres et de l’action du temps.
L'objectif de cette première phase est d'effectuer un bref descriptif de l'État de l'Art actuel des renforcements des
structures en béton au travers de méthodes traditionnelles et de techniques plus pointues comme le renforcement
par FRP (fiber reinforced plastic) et le renforcement très prometteur par TRM (textile reinforced mortar).
1.2. Systèmes de renforcement traditionnels
Bien qu’il n'existait pas dans le passé de réglementation spécifique pour la conservation des constructions, la
nécessité d'entreprendre des réparations et restaurations a permis de développer de nombreuses techniques de
réparation et renforcement.
Il est intéressant de différentier les deux aspects. La réparation fait référence à la récupération de la capacité
portante originale de la structure, tandis que le renforcement consiste à augmenter les niveaux de sécurité au-delà
de ceux prévus à l’origine.
Pour différencier les nouveaux systèmes qui utilisent des matériaux composites, les techniques plus anciennes
seront appelées systèmes traditionnels.
Dans ce chapitre on différenciera la réparation de structures affectées par la corrosion des armatures de celles
ayant souffert d’un défaut mécanique et/ou qui vont simplement être renforcées.
1.2.1. Renforcement de poutres en béton armé
Le renforcement de poutres en béton armé a pour caractéristique particulière l'existence de points d’importante
concentration de contraintes. Il faudra donc considérer avec attention les mécanismes de transmission d'efforts
entre la structure originale et le renfort utilisé ; cette considération implique une analyse structurelle plus poussée.
Il est important de distinguer les éléments destinés à maintenir ou à augmenter la capacité de résistance en flexion
de ceux améliorant la résistance à l’effort tranchant.
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Poutres en flexion Les poutres en flexion sont renforcées au niveau de leur zone de moments positifs (zone tendue).
Les renforts sont généralement des bandes d'acier collées ou enduites avec du béton armé.
Bandes d'acier collées : Ce renfort consiste au collage de bandes d'acier au moyen de résines époxy et en partie inférieure de la poutre.
Étant donné son exécution simple et reproductible, cette technique est largement utilisée. Elle ne nécessite pas de
grandes épaisseurs de bandes et peut être appliquée tant sur des poutres plates que sur des poutres à âme.
De nombreuses expériences ont démontré que ce système permet des accroissements de résistance en flexion
entre 30 et 50%.
Le schéma suivant présente de manière simple les détails du renfort :
Figure 2.1 Renfort de poutre par plaques d’acier.
Il est important de souligner que cette technique augmente le poids propre de l'élément et il est nécessaire de
vérifier que le renfort n'affecte l’élément par apport d’effort tranchant et aplatissement au niveau des appuis. Pour
une élévation significative d’effort tranchant il est recommandé d'ajouter des barres en partie supérieure de la
poutre.
On note également des risques de tensions tangentielles importantes au niveau de l’interface bandes/béton
pouvant décoller les bandes (notamment au niveau des extrémités). Il est recommandé de ne pas dépasser des
épaisseurs de bandes de 6 mm, leur largeur ne doit également pas dépasser 50% de la largeur de la poutre.
Enfin, dans le cas d’un incendie ou de très fortes températures, la résine de collage pourra se dégrader et
provoquer le décollement des bandes de renfort.
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Enrobage en béton armé : Cette technique consiste à recréer la partie inférieure de la poutre en béton armé.
Elle est utilisée pour des poutres à âme verticale ; elle permet un enrobage des parties latérales de l’âme et rend
ainsi le renfort plus effectif.
Plusieurs solutions existent pour obtenir l'union entre la poutre originale et le renfort par enrobage, les schémas
suivant montrent les plus caractéristiques :
Figure 2.2 Renfort de poutres par enrobage
Le principal problème est que les dimensions augmentent de manière considérable, ce pourquoi dans quelques
éléments il sera impossible de l'effectuer. En outre ce qui est encombré du béton dans la chemise est complexe
non seulement par la technique mais aussi par la composition de ce dernier, parce qu'il doit garantir un bon
attachement avec le béton de la poutre. Parfois on effectue un certain traitement préalable pour faciliter la création
d'une assemblée optimale. Ce système permet un accroissement de jusqu'à 60% de la capacité de flexion.
Précontrainte : Ce système consiste à ancrer des câbles en acier au niveau des latéraux de la poutre en suivant la ligne de
distribution d'efforts. Les ancrages se font au moyen de fixations métalliques.
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Les câbles sont ancrés et tendus. Ils sont ensuite couverts par un mortier spécifique. Cette méthode est
généralement moins coûteuse que les précédentes mais ne permet pas d’obtenir les mêmes niveaux
d’augmentation de résistances mécaniques.
Poutres soumises à efforts tranchants ou flexion et effort tranchant : Il est peu fréquent de renforcer une poutre aux pathologies exclusivement provoquées par des efforts tranchants ;
il est par contre plus commun que ces pathologies soient dues à une combinaison d’effort tranchant et de flexion.
Dans ce cas, le type de renfort est directement conditionné par la forme de la poutre originale. Il est nécessaire
que les faces latérales soient accesibles.
Les schémas suivant présentent des types de renforts pour poutres en flexion et effort tranchant :
Figure 2.3 Renforts pour effort tranchant
La troisième solution est utilisée pour des poutres plates ne permettant pas d’accroche aux renforts. Cette solution
reste délicate dans le sens où il est nécessaire d’éviter de dégrader les armatures de la poutre lors du forage des
goupilles d’ancrage.
Enfin, il faut avoir une bonne connaissance des différentes liaisons entre matériaux et veiller à leur bonne
exécution.
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1.2.2. Renfort de poteaux en béton armé
Le renfort de ce type d'éléments se base sur une augmentation de la section du support original avec une section
en acier, en béton armé ou mixte.
Comme pour tout renfort, il est essentiel que le renfort soit lui-même mis en charge. Ceci nécessite la
connaissance de la transmission des efforts entre le support original et la nouvelle section. La transmission des
efforts peut se produire de deux manières : la première à travers les nœuds avec les poutres ou planchers; la
deuxième par les efforts tangentiels le long du support.
Afin d'obtenir une mise en charge efficace du renfort, on procède généralement à la décharge ou étaiement des
zones de la structure supportées par le poteau à renforcer.
Figure 2.4 Transfert des efforts Poutre-support-renfort.
L'effet attendu par ce système est la génération d'une action d’enveloppe évitant la libre dilatation transversale
favorisant ainsi la mise en compression (effet Poisson). La résistance globale et la ductilité du support sont ainsi
accrues.
Une rupture ductile est toujours préférable à une rupture fragile (soudaine).
Il est important de bien définir l’étendue du renfort. On recommande qu'il soit réalisé du niveau touché jusqu'aux
fondations.
Si le renforcement se fait sur plusieurs niveaux consécutifs il est recommandé d’assurer une continuité structurelle.
Renfort de supports par profils acier Le renfort est effectué au moyen de profils acier laminés, généralement angulaires et placés sur les angles du
support.
Ils sont liés au moyen de cages soudées aux profils.
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Figure 2.5 Confinement de supports par cages.
L'avantage de cette technique se trouve dans le faible impact dimensionnel provoqué, les profils angulaires ne
requièrent en effet pas une épaisseur importante.
Deux facteurs améliorent l'efficacité du système. Le premier, se produisant naturellement, est le retrait de la
soudure qui augmente l'emprisonnement du support. Le deuxième est la dilatation propre des métaux. Les cages
sont préchauffées avant d’être soudées, un retrait se produisant postérieurement.
Il est également possible d’utiliser des cages réglables par boulonnage. Elles nécessitent cependant plus de mise
en œuvre.
La tête de poteau est composée de profils angulaires soudés aux premières cages et collés au niveau du nœud
supérieur. Il est également recommandé de coller les profils angulaires sur les 40 premiers centimètres supérieurs
du support. C’est en effet à ce niveau que se produisent les plus grandes contraintes tangentielles.
Renfort de support au moyen d’un enrobage en béton armé La limite de ce système est l'épaisseur nécessaire pour obtenir des améliorations de résistance significatives. On
considère qu'une épaisseur minimale sera de l’ordre de 10cm ; l'utilisation d'additifs ou plastifiants permet de
réduire cette épaisseur à 6cm. Une chemise en béton armé correctement exécutée peut permettre d’obtenir
jusqu’à 60% d'augmentation de résistance, valeur plus élevée qu’avec la technique de profils acier.
Le ferraillage additionnel doit être longitudinal et transversal (dense). L'effet de ces cages d’armatures lié avec le
retrait propre du béton crée l'emprisonnement du support.
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Figure 2.6 Confinement des ppoteaux par enrobage en béton armé.
En tête de poteau, il est nécessaire d’avoir une continuité physique entre le renfort et le nœud (poutre-poteau) ; il
est donc recommandé de couler séparément la partie supérieure du support (sur 30cm environ). Afin de garantir la
transmission des efforts transversaux il est nécessaire d’apporter une grande vigilance à l'exécution de la liaison
entre le béton de la chemise et celui du support. Les facteurs principaux sont la propreté, l’application des couches
d'adhésif ou la rugosité de surface du béton original. Il est également possible de supprimer le béton de
recouvrement original et lier par soudure les nouvelles armatures à celles du support.
1.2.3. Renfort de planchers et dalles en béton armé
Le renfort de ce type d'éléments constructifs est sensiblement différent de celui des éléments précédents.
Les planchers et dalles nécessitent le renfort de grandes surfaces en plus de devoir déposer les revêtements de
sol et cloisons. Ces aspects entrainent des coûts de renforts importants.
Nous différentierons les renforts pour éléments soumis en flexion simple des renforts pour éléments soumis en
flexion et effort tranchant.
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Renfort de planchers et dalles en flexion Ce type de renfort se base sur une armature additionnelle sur une des deux faces du plancher par enrobage ou
par collage de bandes d'acier au moyen de résines époxy.
Renforts par enrobage supérieur
La mise en place d’une armature en partie supérieure du plancher augmente de manière considérable la
résistance aux moments de flexion « négatifs » et partiellement celle des moments de flexion « positifs ». Cette
technique est recommandée pour des planchers continus. Le transfert d'efforts entre le plancher et son renfort est
garanti par leur grande surface de contact et la répartition des efforts tangentiels.
En cas de concentrations de contraintes on favorise l'union entre plancher et renfort avec des résines.
Renforts par enrobage inférieur Le renfort par enrobage inférieur se réalise par projection de béton ou par application de mortier après mise en
place des armatures de renfort.
En comparaison avec le système de renfort précédent, l’enrobage inférieur n’est pas communément employé.
Son exécution ne requiert pas la dépose des revêtements de sol et est sensiblement moins laborieuse que la
précédente solution. Apparaissent cependant des problèmes de transmission d'efforts ; il faut donc garantir la
liaison entre l'élément et son renfort. Le transfert d'efforts entre le plancher et son renfort est garanti par leur
grande surface de contact et la grande répartition des efforts tangentiels.
Renfort par bandes d'acier collées Ce type de renfort requiert des adhésifs de grande qualité ; les plus utilisées sont les résines époxy. Cette méthode
est principalement utilisée pour des planchers isostatiques à nervures ou possédant des éléments d’allégement.
Le renfort par bandes collées présente le problème de la concentration de contraintes, puisque la surface de
contact est relativement faible. La qualité de l'adhésif est ainsi essentielle.
Renfort de planchers à l’effort tranchant et/ou lon gitudinal. Le renfort à l’effort tranchant est généralement nécessaire pour les planchers à nervures et allégés.
La technique la plus habituelle est l’augmentation de section du plancher dans les zones requises et l’élimination
des éléments légers. Afin d’obtenir un plus grand effet de renfort, des goupilles sont généralement utilisées et
agissent comme armatures transversales.
Une autre technique est la disposition de plaques métalliques sur les deux faces du plancher. Ces plaques sont
fixées par des goupilles vissées.
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1.2.4. Renfort de structures en béton dégradées par corrosion des armatures
La perte de résistance d’une structure suite à la corrosion des armatures est une problématique différente des
dommages de nature mécanique (exemple un séisme). Une fissure provoquée par la corrosion d’armatures ne doit
pas être comblée par de la résine, comme c’est le cas pour des fissures d’origine mécaniques ; cela peut être en
effet être fortement préjudiciable générant des élévations de contraintes internes par le blocage de l’expansion des
éléments corrodés. Avant d’effectuer une réparation, il est ainsi conseillé de suivre pas à pas une méthodologie
rigoureuse, dont les étapes sont :
1. Identification des zones corrodées
2. Assainissement de la structure :
a) Nettoyage et extraction du béton endommagé
b) Nettoyage des oxydes de fer (rouille) et autres substances générées par les armatures
c) Remplacement ou ajout d'armatures
3. Passivation des armatures
4. Application de l’interface adhérente
5. Régénération du béton
6. Application éventuelle d'un revêtement pour une protection superficielle
Les techniques utilisées dans chacune de ces phases peuvent varier selon l’état de la structure. Une bonne
inspection des zones corrodées et de la structure est donc nécessaire pour déterminer les méthodes adéquates :
accessibilité, détermination de l'agent agressif, distribution des efforts et des déformations appliquées à l’élément,
etc. L'expérience acquise au cours des années est aussi un atout majeur au moment de planifier la réhabilitation.
Des techniques électrochimiques de protection anticorrosion ont été récemment développées : protection
cathodique, réalcalinisation ou extraction des chlorures. Ces méthodes peuvent s’appliquer dans le cas de
structures en environnement particulièrement agressif ou dont la restauration est délicate.
1.3. Polymère renforcé de fibres (FRP) Le développement de la science des matériaux a permit l'apparition du concept de « composite ». Le monde de la
construction, non étranger à cette évolution, a employé très tôt ces matériaux composites au travers de ses
technologies et techniques. Dans le domaine du renforcement et de la réhabilitation, le FRP (Fibres Reinforced
Polymer) est le matériau dont l’irruption a été la plus marquée. L'association de fibres et d’une matrice mère
permet d’obtenir de bons résultats en renforcement sans accroissement de poids ni de modifications excessives
des éléments originaux.
1.3.1. Le matériau
Le FRP étant un composite, une bonne compatibilité entre les divers matériaux qui le composent est exigée mais
aussi avec l’élément à renforcer : en effet, une matrice compatible avec les fibres peut être incompatible avec la
structure support. Un autre aspect fondamental dans le choix des matériaux constitutifs du FRP est l'état de
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tension dans lequel il va être introduit et le comportement attendu de ce renforcement en usage : travail en
compression, charges latérales, etc. Pour cela, des expérimentations sur le béton et autres structures de pose ont
permit d’établir, pour des applications données, les meilleures combinaisons en terme de composition.
Ce paragraphe traite brièvement des trois différents éléments constitutifs : les fibres, la matrice et l’adhésif.
Les fibres
Les fibres constituent le principal élément résistant du FRP. Leur diamètre varie entre 5 et 25 µm. Elles présentent
une bonne résistance à la traction en même temps qu'un comportement élastique linéaire jusqu'à leur rupture. Au
niveau de leur nature chimique, elles peuvent être de carbone (CFRP), de verre (GFRP), d’acier, de graphite ou
encore d’aramide (AFRP) ou de basalte.
Différentes type de fibres (longueur, composition) sont disponibles pour chaque nature chimique différente.
Figure 3.1 Courbes contrainte-déformation de différentes fibres.
Les fibres de carbone peuvent être obtenues à partir de brut de pétrole ou de charbon, ou bien de manière
synthétique au moyen de polyacrylonitrile. Ces dernières possèdent de meilleures caractéristiques mécaniques
que les précédentes.
Les fibres de verre présentent une plus faible résistance mécanique mais une plus grande déformabilité, ce qui les
rend attrayantes pour certaines utilisations. Le plus grand inconvénient des fibres de verre reste leur dégradation
par des phases alcalines si elles ne sont pas correctement protégées.
Les fibres d’aramide ont une structure anisotropique : leurs caractéristiques mécaniques se trouvent à un niveau
intermédiaire entre les deux matériaux précédents (voir tableau 3.1).
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Matériau Module élastique (kN.mm -2)
Résistance à la rupture (N.mm -2)
Déformation à la rupture (%)
Carbone Haute résistance 215 – 235 3500 – 4800 1,4 – 2,0 Ultra haute résistance 215 – 235 3500 – 6000 1,5 – 2,3 Haut module 350 – 500 2500 – 3100 0,5 – 0,9 Ultra haut module 500 – 700 2100 – 2400 0,2 – 0,4
Verre E 70 – 75 1900 – 3000 3,0 – 4,5 AS 70 – 75 1900 – 3000 3,0 – 4,5 R 85 – 90 3500 – 4800 4,5 – 5,5
Aramide Faible module 70 – 80 3500 - 4100 4,3 – 5,0 Haut module 115 - 130 3500 - 4100 2,5 – 3,5
Tableau 3.1 Caractéristiques mécaniques de différentes fibres en fonction de leur type. Les fibres de basalte n'étaient pas très répandues lors des premières recherches de développement des FRP,
essentiellement car ce matériau présentait des difficultés d'élaboration. De nos jours, ce sont les principales fibres
utilisées dans les renforcements de type TRM (voir § 4).
La nature des fibres est importante car elle conditionne le comportement mécanique du composite et influence sa
durabilité.
Leur module d’élasticité et leur capacité à se déformer vont conférer au béton renforcé sa ductilité et par cela
augmenter sa résistance à l’application à des charges extérieures.
Figure 3.2 Influence du module d’élasticité des fibres sur le comportement contrainte/déformation du béton
renforcé [Li et al., 2003a].
La matrice
La matrice d'un FRP est un polymère, thermostable (le plus fréquent) ou thermoplastique. Les fonctions premières
de la matrice sont d'assembler les fibres, de les protéger des attaques externes et de redistribuer les charges
subies par le renforcement entre elles. La nature du matériau matriciel est déterminante car elle contribue à la
résistance transversale et à l’effort tranchant.
Le processus d’application du renfort dépend essentiellement de la matrice et de ses propriétés comme sa
température de traitement, sa viscosité ou sa réactivité. Les résines époxys, vinyles, polyesters et phénoliques
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sont les plus utilisées en tant que polymère thermostable du fait de leur bonne résistance à l'attaque chimique.
L’utilisation du renforcement conditionne aussi le produit à employer. Par exemple, les époxys possèdent de
meilleures propriétés mécaniques que les autres résines, mais sont aussi plus chères. D'autre part, les résines à
base phénoliques résistent mieux à des températures importantes.
L’adhésif
La principale fonction des adhésifs est de transmettre les efforts depuis l'élément à renforcer au FRP de la manière
la plus effective possible. Le type de colle le plus employé reste l'époxy, mélange d’une résine époxy et d’un
durcisseur. Pour l’application, il faut tenir compte de deux contraires temporaires : le temps de mélange et le temps
de pose. Le premier est déterminé par la durée entre le moment où les composants sont mis en contact et le
moment ou le mélange est durcit. Le second est la durée depuis l’application de l'adhésif sur le substrat jusqu'à ce
le matériel de renforcement soit mit en place. Il est capital de connaître la température de transition vitreuse de
l'adhésif (Tg). A partir de ce point de température, son comportement varie significativement : plus élastique, plus
malléable et beaucoup moins résistant. Il est donc nécessaire de contrôler cette valeur pour vérifier que la
température du point d'application est supérieure à la température Tg.
Une étude compare trois natures différentes de résines pour FRP : époxy traditionnelle, résine thermoactivée et
résine photocatalytique (durcissant sous UV) [Li et al., 2003b]. Des recommandations d’utilisation sont formulées
au regard des analyses coût/performances de ces matériaux : mise en œuvre, effet sur la résistance de l’élément
renforcé, durabilité. Il apparaît que la résine thermoactivée renforce mieux du fait de sa pénétration plus aisée dans
les microfissures du fait de sa température d’application, mais elle s’avère être la plus chère et nécessite pour son
application du matériel bien spécifique. Le meilleur compromis est donc celui du choix de la résine
photocatalytique.
Le composite
Les propriétés du composite peuvent être décrites par la loi des mélanges, bien que d'une manière quelque peu
précaire. Le fournisseur indique les caractéristiques du FRP, des conseils d’application et parfois des données sur
les fibres auxquelles il faudra appliquer un coefficient de réduction.
1.3.2. Contribution du FRP au renforcement Ce paragraphe expose succinctement de quelle manière l’enchemisement par un polymère renforcé de fibres
d’une colonne de béton contribue à améliorer ses propriétés mécaniques. Ceci facilitera la compréhension de
l’influence des différents paramètres caractéristiques du FRP sur les propriétés de confinement d’un élément de
structure en béton exposée ci-après.
La littérature est riche d’analyse pour différentes structures et différentes contraintes mais nous nous limitons
volontairement à l’exemple d’éléments de structure type colonne ou poteaux en béton (armé ou non) soumis à une
charge uniaxiale de compression. En effet, c’est cette configuration qui sera testée dans la phase expérimentale de
ce programme.
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Le renforcement par FRP est une solution performante utilisée lors de réparation suite à des tremblements de terre
([Promis et al., 2009], [Tastani et al., 2008]). De nombreuses études sont donc menées sur l’effet du renforcement
sur la résistance à des contraintes excentriques comme celles rencontrées lors de tels événements mais non ne
considérerons pas ici cette thématique puisque la problématique sismique n’est pas une contrainte majeure dans
nos régions.
Une éprouvette en béton soumise à une charge uniaxiale de compression se dilate latéralement sous la contrainte.
Figure 3.3 Contrainte et déformation d’une éprouvette cylindrique soumise à une charge uniaxiale de compression.
L’enchemisement par un FRP permet donc de retarder la dilatation latérale de l’éprouvette de béton en la
confinant, limitant la propagation de fissures internes ce qui repousse la charge nécessaire à la rupture du béton.
(I) : Application d’une charge en surface d’une colonne. (II) : Initialisation de fissures depuis le haut et le bas du renfort. (III) : Propagation des fissures vers le milieu de la colonne enveloppée. Figure 3.4 Mécanisme de rupture d’un béton enveloppé d’un FRP soumis à une charge de compression.
Le mécanisme de rupture suggère que le dimensionnement du renfort ne devrait pas être basé uniquement sur la
résistance à la rupture ou sur la déformabilité de l’enveloppe de renfort et que les gains de résistance devraient
être réduits selon l’augmentation de la friabilité et de l’excentricité du béton [Parvin et al., 2005].
D’autres paramètres sont à prendre en compte comme nous le détaillerons ci-dessous.
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Figure 3.5 Modes de rupture d’un béton renforcé par un FRP à base de fibres de verre et de résine époxy soumis
à une charge de compression [Lau et al., 2001]. Les courbes de déformation en fonction de la contrainte de compression d’éprouvettes de béton renforcées
présentent trois régions distinctes [Li et al., 2003a] :
• une première zone similaire à celle d’un béton non renforcé, elle représente donc la réponse du béton à la
sollicitation,
• une zone intermédiaire de transition plus ou moins importante selon la présence d’armatures,
• une troisième zone pseudo-plastique caractéristique du FRP : une fois seulement le béton endommagé le
renforcement prend le contrôle des déformations de l’éprouvette et sa participation à la résistance peut
être mesurée. La forme et la pente de cette droite dépendent de la rigidité du renforcement.
L’effet du renforcement sur la résistance limite à la rupture est d’autant plus important que le béton initialement est
résistant [Parvin et al., 2006].
Figure 3.6 Influence de la résistance initiale du béton sain sur la résistance axiale du béton renforcé pour différents
confinements [Berthet et al., 2005].
Epaisseur du renforcement
L’épaisseur du renforcement conditionne le confinement de l’éprouvette et donc améliore sa résistance à la
contrainte axiale. Il a été prouvé que, et ce quelque soit la nature du FRP, plus l’épaisseur du renforcement
augmente, plus la résistance à la compression du béton enchemisé s’améliore [Parvin et al., 2005].
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Figure 3.7 Influence de l’épaisseur du FRP sur le comportement contrainte/déformation [Li et al., 2003a].
Cependant, les résultats d’une étude canadienne montrent que les gains en résistance ne sont pas linéairement
reliés à l’épaisseur de l’enveloppe de renfort : aucune proportionnalité entre ces deux paramètres n’a donc pu être
établie [Shrive et al., 2003].
L’épaisseur du renfort est pourtant limitée car au-delà d’un certain nombre de couches la ductilité du renfort se
trouve affectée et donc il sera moins performant car moins apte à se déformer pour confiner le béton [Rochette et
al., 2000].
Orientation des fibres
L’orientation des fibres joue sur leur module élastique (voir figure 3.8).
Figure 3.8 Influence de l'angle d'orientation des fibres sur la valeur du module élastique.
La direction d’orientation des fibres par rapport aux efforts appliqués à la structure est capitale car elle conditionne
les performances du renforcement.
Certains FRP ont des fibres dans une seule direction, d'autres intègrent un tissu qui reprend autant d’efforts
longitudinaux que transversaux. Il existe même des FRP dont les fibres sont orientées à 45º (l’orientation est
définie par rapport au plan horizontal de coupe de l’élément à renforcer), mais leur utilisation est réservée à des
structures hautement techniques et donc moins répandue.
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Figure 3.9 Influence de l’orientation des fibres du FRP sur le comportement contrainte/déformation [Li et al.,
2003a].
Diverses études scientifiques ont été menées sur ce sujet de l’orientation des fibres. Afin de confiner au mieux une
colonne de manière latérale, les fibres du renfort sont traditionnellement orientées selon la circonférence de celle-
ci.
Il a été observé que les fissures internes générées par l’application de la charge et menant à la rupture du renfort
se développaient à 45° par rapport à leur orientati on. Des études ont donc prouvé que le renfort pouvait être
optimisé par l’application de différentes couches d’orientation différentes [Parvin et al., 2005]. Pour une même
épaisseur de renfort, la configuration 0°/45°/0° s’ avère meilleure que 45°/0°/45° et celle de référenc e 0°. Ces
résultats sont complétés par une étude pour une configuration 0°/15°/0° qui améliore les performances comparée à
une simple orientation circulaire, mais moins que pour des configurations utilisant l’orientation à 45° [Parvin et al.,
2006].
Longueur du FRP
Une étude relate que, bien qu’une augmentation de l’épaisseur du renfort soit bénéfique pour améliorer la
résistance, il n’en n’est pas toujours de même pour la longueur [Lau et al., 2001]. En effet, pour les FRP à fort
module et à faible nombre de couches au-delà d’une certaine longueur, dont les auteurs proposent une méthode
de détermination, des contraintes négatives apparaissent dans la circonférence de la colonne, détériorant les
propriétés de résistance et menant à une rupture rapide. Ces contraintes sont dues à l’apparition de microfissures
en haut et en bas du renfort là où le renforcement subi les contraintes radiales maximales.
Figure 3.10 Effet de l’état de la longueur de liaison et du module élastique sur les contraintes circulaires [Lau et al.,
2001].
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Adhésion entre le béton et le FRP
L’état de l’interface entre le béton et le FRP et plus particulièrement la liaison entre les deux éléments est
évidemment un des principaux paramètres gouvernant l’efficacité du renforcement [Li et al., 2003a].
Figure 3.11 Effet de l’état de liaison sur le comportement contrainte/déformation [Li et al., 2003a].
D’autre part, Li et al. montrent que plus la liaison est parfaite, plus les fibres orientées de façon axiale sont
efficaces que celles orientées circulairement. Au contraire, si l’adhésion du renfort sur le béton est mauvaise alors
l’orientation des fibres importe peu sur les performances du renfort.
1.3.3. Application du FRP Le choix du système de renforcement dépend fondamentalement du type de sollicitations auxquelles est soumis
l’élément à renforcer ainsi que ses caractéristiques géométriques et physiques.
Dans ce paragraphe seront différenciés les systèmes in-situ et des systèmes préfabriqués.
Les systèmes in-situ consistent à appliquer une « feuille » ou un tissu de fibres, unidirectionnel ou orientable, sur le
substrat déjà imprégné de résine. Si besoin est, on ajoutera ultérieurement davantage de résine pour obtenir un
meilleur recouvrement du tissu et ainsi augmenter son comportement mécanique.
Dans un FRP préfabriqué les fibres sont déjà absorbées dans la matrice de résine, il ne reste plus qu’à assurer
son adhésion avec l'élément à renforcer. Ces éléments peuvent se présenter sous forme de bandes, plaques,
chemises ou barres.
Il est aussi important de différencier les techniques courantes (de base) et particulières. Les premières consistent à
appliquer le FRP, in-situ ou préfabriqué, de manière manuelle. Dans cette technique on place les fibres les plus
parallèlement possibles à la direction principale des tensions.
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Figure 3.12 FRP appliqué in-situ (gauche) et technique sur précontrainte (droite).
Les techniques particulières (cas limités) sont fonction de la géométrie de l'élément à renforcer. Parmi ces
techniques d’application on peut mentionner celles liées à l’application d’une enveloppe automatique, de FRP
précontraint, de FRP chauffé, de FRP préfabriqués de manière complexe, des « near-surface-mounted barres » ou
encore l’enchemisement par mortier.
Dans le paragraphe suivant seront exposés différents exemples.
1.3.4. Systèmes de renforcement avec FRP
Le choix de la technique dépend de la géométrie de l'élément original ou du type de sollicitation à laquelle on veut
faire face. Ce paragraphe aborde ce dernier aspect.
Éléments en flexion
L'élément de flexion le plus couramment renforcé par FRP est la poutre. Le système est simple : on colle le
renforcement à l'élément de sorte que les fibres soient orientées de la même manière que les efforts. La technique
la plus commune consiste à positionner le FRP dans la zone de sollicitations de moments positifs. Son application
est facile bien qu'il faille prendre soin de coller correctement le renforcement sur toute sa longueur car dans cette
zone des concentrations de tensions apparaissent de manière privilégiée et facilitent le décollage du FRP,
notamment à ses extrémités. Un système performant permettant d'éviter cet effet négatif est les « near-surface-
bonded » barres, récemment mise au point. Dans cette technique, le FRP est une barre préfabriquée qui est
introduite dans une cavité de même forme (préalablement réalisée) et totalement liée au reste de la poutre.
L’adhésion entre la poutre et le renfort est améliorée du fait qu'on augmente la surface de contact entre les deux
éléments sans employer une bande de FRP de plus grande section. Le principal inconvénient de ce système est le
besoin de devoir perforer la poutre, les armatures et les étriers pouvant être endommagés à cette occasion.
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Figure 3.13 Near-surface-mounted bars.
L’utilisation de FRP précontraint ou traité par chauffage est également courante.
Les planchers peuvent également être renforcés avec ce type de composite. Dans ce cas la technique employée
est celle de la fixation de bandes de FRP dans des poutrelles si nous traitons de planchers à éléments légers ou
suivant les nervures dans le cas de planchers réticulaires. Pour des dalles en béton, il est possible d’utiliser des
lames à fibres multidirectionnelles.
Le renfort d’un support à la flexion est plus difficile à obtenir dû à la difficulté de liaison des FRP avec les nœuds.
Figure 3.14 Renfort face aux efforts de flexion au niveau du nœud poutre-poteau
Éléments soumis à effort tranchant ou flexion et ef fort tranchant
Le renfort à l’effort tranchant avec FRP est simple d’exécution en comparaison avec les méthodes traditionnelles et
est assez courant dans le monde de la réhabilitation.
Le schéma suivant présente plusieurs types de solutions pour le renfort de poutres en T à l’effort tranchant :
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Figure 3.15 Différents types de renforts d’une poutre à l’effort tranchant
Les différents types répondent à des sollicitations particulières. Le renfort A est destiné à l’effort tranchant, le B
contribue également au renfort à la flexion. Pour cette technique, l'utilisation de FRP préfabriqué est très commune
étant donné sa simplicité d’exécution.
Figure 3.16 FRPs préfabriqués.
Il apparait parfois nécessaire de confiner les supports (poteaux) pour les renforcer à l’effort tranchant. Cette
technique sera traitée dans le point suivant puisque elle contribue aussi à l’augmentation de la résistance en
compression.
Figure 3.17 Entre les zones marquées en rouge, l’application d’un FRP orientable est nécessaire.
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Il est recommandé que les fibres soient bidirectionnelles au niveau du nœud, orientées tant dans le sens de la
poutre que du support.
Confinement du support
Le confinement avec FRP est principalement utilisé pour des éléments en compression afin d'augmenter leur
résistance face à ce type de contrainte et leur comportement ductile. L'utilisation de FRP pour confiner les supports
présente de nombreux avantages comparée à l'emploi d'acier. Tandis que l'acier maintient une tension de
confinement constante, le FRP présente un comportement élastique qui provoque un accroissement de l'action de
confinement sous dilatation. En contrepartie, le FRP présente une rupture moins ductile que l'acier. Il contribue de
plus à éviter le glissement de barres dans des points où la longueur de joint n'a pas été bien conçue et retarde
l'apparition de flambement. Le confinement peut être réalisé par tronçons, en spirale ou peut couvrir toute la
surface du support selon les résultats attendus. L'utilisation de FRP préfabriqués est relativement répandue dans
cette technique.
Figure 3.18 Enchemisement avec FRP préfabriqué (gauche) et in-situ (droite).
1.3.5. Durabilité du FRP
La durabilité d’un matériau désigne sa capacité à maintenir au cours du temps ses propriétés caractéristiques pour
lequel il est employé.
Les FRP sont des matériaux composites donc hétérogènes. Ils sont susceptibles de s’endommager de différentes
façons, au niveau de chacun de ses constituants (fissuration interne de la résine de polymère, rupture des fibres,
etc.) et à l’interface entre ses constituants (délamination). Ces détériorations peuvent êtres dues à des
modifications physiques et/ou chimiques des constituants. Elles résultent essentiellement en une perte
d’adhérence avec le béton support, une diminution de la liaison entre les fibres et la matrice, une réduction de la
résistance et du module d’élasticité.
Aussi, les effets de l’environnement externe sur la capacité de confinement du béton par le FRP sont étudiés.
Cette technique de réhabilitation étant relativement récente, il n’existe pas de retours d’expérience in situ : des
études expérimentales en conditions environnementales accélérées sont donc menées.
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Durabilité sous climat froid
La durabilité sous climat froid est éprouvée par une exposition prolongée à des températures extrêmes (- 18°C ou
– 40°C) ou par des cycles (environ 300) de gel/dége l (de -18°C à 15°C).
Lors d’une exposition de longue durée au froid, la résistance mécanique du béton réparé n’est pas affectée par la
température et peut même être améliorée par rapport à celle du béton de référence (béton réparé conservé à
température ambiante) : cet accroissement est dû au durcissement de la matrice du FRP à basse température qui
augmente la rigidité du renforcement dans la région plastique. Cependant, le mode de rupture des bétons
renforcés devient fragile à basse température : la rupture est soudaine et brutale et ceci peut devenir
problématique car aucun signe avant coureur n’apparait et une simple inspection visuelle de la structure ne suffit
pas à prévenir la rupture. Lors de la diminution de la température la rigidité des fibres augmente. Le transfert des
contraintes de la matrice aux fibres n’est plus continu et peut devenir préjudiciable [Green et al., 2006].
Par contre, l’alternance de gel et dégel diminue la capacité mécanique du béton enrobé par des FRP, notamment
car les liaisons à l’interface entre le béton et le renforcement sont rompues suite à l’expansion puis la rétraction
des matériaux avec la température qui ne se fait pas de la même manière pour le béton et le composite étant
donné leurs différents coefficients de dilatation thermique. Cet effet est plus marqué pour les polymères à fibres de
verre que pour ceux à fibres de carbone car plus rigides et plus sensibles à l’humidité [Belarbi et al., 2007].
Durabilité en milieu corrosif
La corrosion du béton est due à la pénétration de chlorures (provenant du milieu marin, de sels de déverglaçage,
etc.) ou la carbonatation du béton. Ces deux phénomènes sont gouvernés par la porosité du béton. La question est
de savoir si le renforcement d’éléments fragilisés par la corrosion va stopper ou non leur corrosion.
Green et al. soumettent différentes éprouvettes (enveloppées de FRP, non enveloppées ou enrobées en cours
d’expérience) à une ambiance corrosive (solution saline à 40°C). Ils mesurent au cours du temps le cou rant de
corrosion résultant [Green et al., 2006].
Figure 3.19 Effet de la corrosion sur différents éléments réparés par FRP [Green et al., 2006].
L’application de FRP, et ici même si elle survient après 200 jours de corrosion, permet de diminuer le courant de
corrosion à une zone de valeurs pour lesquelles la vitesse de corrosion est très faible et non menaçante. L’action
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anticorrosive de l’enveloppe réside essentiellement en la barrière physico-chimique que constitue sa compacte
couche de résine.
Dans le cas de renforcement d’éléments corrodés, deux techniques d’enrobage sont utilisées :
• Enveloppement après déchloruration par des méthodes électrochimiques de l’élément,
• Enveloppement immédiat.
La première est bien sûre conseillée si le milieu environnant est particulièrement agressif et induit une corrosion
rapide. La deuxième, recommandée dans des cas moins préjudiciables, nécessite néanmoins une surveillance par
inspection ou monitoring des éléments réparés. Bien que l’enchemisement par FRP isole le béton du milieu
extérieur et le protège ainsi de la pénétration d’agents extérieurs, la corrosion dans les éléments enveloppés
perdure si le nécessaire n’est pas fait car l’humidité emmagasinée et avec tous les éléments corrosifs dissouts
dans cette phase aqueuse sont désormais confinés par le renfort et prolongent leur attaque.
Durabilité dans le milieu environnant
Le milieu environnant peut aussi être plus ou moins agressif selon si ce milieu, aqueux ou gazeux, contient des
agents agressifs tels que les acides, les sulfates, le dioxyde de carbone, etc.
Des études comparant la durabilité de renforcements GFRP et CFRP ont montrées que les fibres de verre étaient
sensibles à l’humidité et se dégradaient dans des solutions salines [Belarbi et al., 2007].
Une autre étude souligne que la durabilité des fibres n’est pas l’unique paramètre déterminant [Toutanji, 1999] :
deux types de fibres (carbone et verre) sont testés dans deux résines différentes (époxy et polypropylène diamine).
Les bétons renforcés subissent des cycles de séchage/humidification (300) dans de l’eau de mer à 35°C. Le
comportement des bétons renforcés est similaire à celui de référence avant de subir des cycles. Pour les bétons
renforcés ayant subi un vieillissement, on observe que pour les fibres de carbone les résultats sont identiques
quelque soit le type de résine alors que pour les fibres de verre la nature de la matrice importe (le renforcement est
meilleur pour le couple fibre de verre/ polypropylène diamine).
Résistance au feu
La résistance au feu est une problématique importante car les éléments à renforcer ; qu’ils se trouvent à l’intérieur
de parkings, d’habitations ou qu’ils soient des éléments de tunnels ou de ponts ; doivent garantir un maintien
structurel pendant une certaine durée en cas d’incendie. D’autre part, les matériaux de construction doivent limiter
au maximum la propagation des flammes et leur combustion ne doit pas générer ni de fumées toxiques ni
d’émanations dangereuses. Ces points sont critiques pour des matériaux chimiques tels que les polymères
renforcés de fibres.
Les FRP sont très sensibles à l’élévation de température : dès que la température approche celle de transition
vitreuse des fibres, de la matrice ou encore de l’adhésif (Tg, généralement entre 65 et 100°C pour les matériaux ici
traités), le composite se détériore : la rupture des liaisons chimiques rend le renforcement totalement inutile.
En l’absence de données, les FRP sont déclarés inefficaces vis-à-vis de la résistance au feu.
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Des produits spécifiques d’isolation des FRP on été développés par des industriels pour leur conférer une tenue au
feu. Ils ont été testés lors de simulation d’un incendie sur différentes colonnes en isolation d’une ou deux couches
de renforts CFRP ou GFRP (respectivement numérotée 1, 2, 3 et 5 sur la figure suivante) et comparée à une
colonne renforcée non isolée (colonne 4) [Green et al., 2006]. L’isolant est un mortier contenant des fillers et des
hydrofuges spécifiques.
Figure 3.20 Tenue au feu pour différents éléments renforcés et isolés par FRP [Green et al., 2006].
Les résultats présentés sur la figure précédente démontrent que sans isolant la résistance au feu d’une colonne
renforcée est pratiquement nulle alors qu’avec un isolant la tenue au feu de la colonne renforcée permet
d’atteindre les niveaux règlementaires d’endurance.
Il faut donc adapter le type de fibres, de polymère et d’adhésif en fonction de l’environnement extérieur auquel sera
exposé le renforcement et des contraintes mécaniques subies par l’élément en béton.
L’inspection et la maintenance sont des aspects clef pour assurer la pérennité des structures renforcées afin de
prévenir tout désordre. Une inspection uniquement visuelle n’est pas envisageable car les renforcements
masquent les signes de dommages (fissuration, délamination, …) qui surviennent le plus souvent dans le béton ou
à l’interface entre le béton et le renfort. Un suivi par thermographie ou radar est conseillé [Arya et al., 2002].
1.4. Textile-Reinforced Mortar (TRM) L’utilisation des FRP dans les domaines du renfort et de la réhabilitation a constitué une grande avancée. Pourtant,
peu d’améliorations ont été amenées pour palier leurs limites : bien que l’emploi des FRP soit rapide et permette
un accroissement de la résistance mécanique sans augmenter le poids de la structure, certains inconvénients
majeurs subsistent. Les plus importants sont :
• le comportement limité des résines époxy à hautes températures, surtout si la température de transition
vitreuse est dépassée,
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• la destruction du renforcement par le feu : en cas d'incendie les températures importantes dégradent la
matrice polymérique annihilant l’action du renforcement,
• le coût important de l'époxy comparativement à d'autres matériaux.
• la mauvaise applicabilité des résines époxy sur des surfaces humides ou à basses températures,
• la faible perméabilité à la vapeur du renforcement,
• l’incompatibilité des résines époxy avec certains supports,
• la perte d’esthétisme de la structure ou du bâtiment suite au renforcement.
Des points précédents, trois apparaissent comme particulièrement préjudiciables. Tout d’'abord le problème du
feu : la dégradation du FRP réduira la capacité portante du bâtiment, ce qui peut provoquer l'effondrement de ce
dernier. Ensuite, l'incompatibilité entre l'époxy et certains substrats : ainsi, le FRP ne peut s’appliquer sur la pierre
naturelle. À tout ceci il faut ajouter le désagrément visuel que peut provoquer un traitement par FRP sur un
bâtiment enrichissant le patrimoine culturel.
La somme de ces inconvénients démontre la nécessité de chercher une matrice inorganique qui remplacerait le
polymère sans susciter de problèmes similaires. Dans ce but, un nouveau système de renforcement structurel est
en cours de développement dans lequel du mortier est employé comme matrice pour les fibres. Ce produit est
appelé Textile Reinforced Mortar (TRM). Actuellement beaucoup de recherches sont menées sur ce matériau car
dès ses premières utilisations il a montré des résultats pleinement satisfaisants.
1.4.1. Le matériau Le concept de base du TRM est le même que celui du FRP : un réseau de fibres est incorporés dans une matrice
qui se charge de distribuer les efforts entre elles. C’est à ce titre un matériau composite.
Les fibres
Le TRM étant une amélioration basée sur le concept du FRP, il est logique que les matériaux employés pour ce
dernier type de renforcement soient aussi utilisés dans le TRM à l’exception des fibres de basalte dont l’emploi a
déjà été commenté. L'amélioration de la technique de synthèse de ces fibres et la fin de plusieurs brevets limitant
jusqu’alors leur développement ont catapulté l’utilisation ce matériau. En outre, un autre point à considérer est son
faible coût comparativement aux autres fibres.
Figure 4.1 Maillage de fibres de basalte dans deux directions.
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Les fibres utilisées se présentent généralement sous forme de maillage ou de tissu afin de faciliter leur mise en
œuvre. Quelques fabricants de tissu de basalte sont arrivés à enrober de polymère le maillage, conférant ainsi une
plus grande cohésion au réseau de fibres, ce qui facilite son application tout en garantissant l’adhérence des
couches de mortier au travers des cavités de la maille.
La matrice
Le concept de TRM est apparu par la nécessité d'utiliser un matériau inorganique comme matrice. Il a été prouvé
que le mortier à base de ciment, matériau très conventionnel, était capable d'agir comme matrice de renforcement.
L'apparition sur le marché de mortiers modifiés avec des polymères a aussi décuplé le développement du TRM, en
obtenant des caractéristiques bien meilleures que celles d'un mortier conventionnel.
L’adhésif
Le TRM n'a pas besoin, en principe, d'adhésif puisque le mortier lui-même se charge d’assurer l’adhésion du
renfort sur le substrat. Généralement, on emploie uniquement une série de mortiers d'amorçage compatibles avec
la surface à renforcer. Un des points qui ont motivé la mise au point du TRM est le manque d’adhérence entre les
résines époxy et certains substrats. Ce nouveau produit à base de mortier peut être collé à ces substrats.
Cependant les niveaux d’adhérence des époxys ne sont pas atteints.
Le composite
Tout comme dans le FRP l'orientation des fibres va conditionner le comportement global du renforcement. Le
niveau de développement technique du TRM n’a pas encore atteint celui du FRP, la focalisation actuelle des
recherches sur ce nouveau matériau laisse supposer qu'à court terme sa caractérisation et sa maîtrise seront bien
meilleures que pour le FRP.
1.4.2. Application du TRM On pourrait penser qu’appliquer un mortier sur un béton ne nécessiterait pas autant de préparation que pour
l’application de l’adhésif du renforcement par FRP ; ce n’est cependant pas le cas car un très bon état de surface
est obligatoire.
Bien qu’une certaine rugosité soit nécessaire pour assurer l’accroche entre le mortier et la surface, il faut veiller à
éviter au niveau de la surface toute présence de poussière ou d’élément particulaires susceptibles de se détacher.
Suivant le type de substrat, un certain niveau de propreté est requis. Souvent le nettoyage est réalisé par la
projection de sable sous pression (sablage).
Pour l'application de la première couche de mortier, que ce soit le mortier d'amorçage ou le mortier matriciel, il est
nécessaire d’humidifier la surface du substrat pour éviter que celui-ci absorbe l'eau du mortier, ce qui modifierait
son dosage et par là même ses propriétés.
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Figure 4.2 Tissu de fibre de basalte en attente d’être recouvert.
Une fois la première couche de mortier appliquée sous le maillage ou le tissu, en veillant à ce que les fibres soient
orientées en accord avec les contraintes du renforcement, les fibres sont recouvertes d’une autre couche de
mortier. Il est possible d'appliquer plusieurs couches de (tissu + mortier) pour augmenter les capacités du
renforcement.
1.4.3. Systèmes de renforcement avec TRM En comparaison avec les renforcements à base de résine (FRP), les résultats expérimentaux obtenus avec le TRM
montrent une plus faible augmentation de la charge maximale supportée, environ 65-70% en moyenne. De plus, le
renfort est plus ductile, ce qui est très avantageux dans le cas de renforcement dans des zones d'activité
séismique.
Éléments de flexion
La faible adhérence du mortier avec le béton limite l’utilisation du TRM comme renforcement en zone de flexion : il
n’est pratiquement pas employé sur des poutres car se détache de l'élément structurel dès que les efforts
appliqués deviennent importants.
En ce qui concerne les murs (principalement de maçonnés), cette technique a su trouver sa place. Elle est entre
autres un bon système d'alerte étant donné l'augmentation de la ductilité du mur et évitant sont écroulement
instantané.
Les parois subissent généralement des charges de compression verticales, souvent excentrées, et des charges
horizontales, induisant des efforts de flexion.
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Confinement de support
L'idée de base de ce système est la même que pour le FRP : on cherche à obtenir une augmentation de la
résistance en compression et un comportement plus ductile face à la rupture. On n'obtient pas les mêmes niveaux
de résistance que pour les FRP, mais une augmentation considérable de la déformabilité. Dans ce cas, le support
est entièrement recouvert de TRM, en mettant autant de couches de tissu que nécessaire. Cette solution est très
intéressante en zone d'activité sismique importante, où un accroissement du comportement ductile est préférable à
une augmentation de la résistance.
Renforcement d’éléments de maçonnerie
Dans le domaine des structures du patrimoine historique, le TRM est particulièrement intéressant pour le renfort de
voutes et arcs.
Figure 4.3 Renforcement d'une chambre forte par TRM.
L'efficacité de ces techniques de renforcement repose sur des recherches expérimentales. Le TRM est un
matériau qui ouvre de nombreuses possibilités d’emploi et c’est pour cette raison que plusieurs équipes de
recherche, aussi bien institutionnelles que professionnelles, concentrent leurs efforts sur ce sujet. Il est à espérer
que durant les prochaines années, les problèmes et questions soulevées par l’utilisation des TRM soient résolues.
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1.5. Acteurs et systèmes
1.5.1. Acteurs
Les nouvelles technologies de renfort FRP et TRM ont fait l’objet de nombreuses études scientifiques menées par
les centres techniques en collaboration avec des entreprises spécialisées.
Les différentes recherches menées par l’ensemble de ces acteurs ont conduit à une meilleure connaissance du
comportement de ces « nouveaux » systèmes et à leur fort développement sur le marché.
Acteurs de la recherche :
Le tableau suivant présente quelques acteurs de l’étude des FRP et TRM ainsi que des exemples de leurs
recherches :
Organisme Recherches SETRA LCPC (Laboratoire Central des Ponts et Chaussées)
Thèmes de recherche principaux : Réparation et renforcement des structures de génie civil par l’emploi de matériaux composites Renforcement des ouvrages en béton par collage de composites ERLPCOA54 Durabilité des renforts par composites collés (2008) 11N053 Essais de durabilité de renforts composite pour béton (essais sur béton, colle, renforts fibrés…) Béton entre 30 et 40 MPa
Université de Cergy Pontoise Essais sur éléments en béton renforcé Le LaMI (Ecole des Ponts et Chaussées)
Génie civil (structures béton) : o Modèle d'interaction substrat/colle/renfort composite o Mécanisme de pontage des fissures o Effets rhéologiques dans les éléments renforcés o Longueur de transfert - ancrage d'un renfort composite collé o Critère de rupture par "Peeling-off" o Méthode de dimensionnement de la zone d'ancrage
Laboratoire Mécanique, Matériaux et Structures
Etude du comportement à l’arrachement des renforts fibrés dans des matrices cimentaires.
IFTH Centre spécialisé dans les textiles. Etudie les textiles techniques et notamment les fibres carbone pour FRP et TRM (méthodes de tissage)
URGC Structures Tests de renforcements de dalles béton Université d’Artois Thèse David Emmanuelle - Comportement mécanique
de poutres en béton armé renforcées ou réparées par collage de matériaux composites - Etude expérimentale et modélisation
LABEIN - TECNALIA
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Entreprises spécialisées :
Devant l’intérêt grandissant de l’utilisation des nouvelles technologies de renfort, un certain nombre d’entreprises
se sont spécialisées dans le développement de leurs propres produits et/ou dans la mise en œuvre des renforts.
Ces technologies demandant un niveau d’expertise certain, les entreprises spécialisées restent cependant peu
nombreuses. Par exemple :
- FORA (mise en œuvre) Sud Est. Renforcement de structures béton + démolition
- SCITECH Bâtiments (mise en œuvre) Aquitaine. Renforts carbone.
- Solétanche-Bachy (international)
- FREYSSINET (international)
- ETANDEX (national) www.etandex.fr
- FORTIUS (Belgique)
- SIKA (International)
1.5.2. Systèmes
Les différents systèmes ont pour la majorité été développé par les industriels de la chimie, des fibres, et de génie
civil.
Ci-dessous quelques exemples de produits :
Industriel Produit Type SIKA SIKA CARBODUR® Lamelles
SIKAWRAP tissus FRP FRP
BASF MBrace TRM FREYSSINET Gamme FOREVA:
Renfort armé d'un tissu de fibres de carbone (Foreva® TFC®) La lamelle pultrudée de fibres de carbone (Foreva® LFC ) Les joncs pultrudés de fibres de carbone (Foreva® RFC ) Renfort armé d'un tissu de fibres de Kevlar (Foreva® TFK)
FRP FRP FRP
SAINT GOBAIN SAINT GOBAIN Textiles solutions. FRP , TRM VETROTEX (Saint Gobain) ARCOTEX : fibres de verre - MAPEY tissus en fibres de carbone haute résistance (Mapewrap
C) gamme de plats en fibres de carbone préimprégnées de résine époxy (Carboplate)
FRP FRP
SPPM COMPODEX : Système constitué de plats pultrudés et d’équerres moulées en fibres de carbones imprégnés de résine époxy permettant le renforcement ou la réparation de structures en béton armé ou précontraint.
FRP
FORTIUS C-Sheet : Les laminés CFRP sont constitués de fibres de carbone unidirectionnelles noyées dans un réseau mince de fibres de verre assurant la cohésion
FRP
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1.6. Bibliographie Arya C., Clarke J.L., Kay E.A., O’Regan P.D. (2002) – TR 55: Design guidance for strengthening concrete structures using fibre composite materials; a review- Engineering Structures, Vol. 24, p. 889-900. Baris Yalim, Ahmet Serhat Kalayci and Amir Mirmiran.- Performance of FRP-strengthened RC beams with different concrete surfaces. - Journal of Composites for Construction. Belarbi A., Bae S-W. (2007) – An experimental study on the effect of environmental exposures and corrosion on RC columns with FRP composite jakets – Composites - Part B: Engineering, Vol. 38, p. 674 – 684. Berthet J.F., Ferrier E., Hamelin P. (2005) – Compressive behaviour of concrete externally confined by composite jackets. Part A: experimental study– Construction and Building Materials, Vol. 19, p. 223 – 232. Green M.F., Bisby L.A., Fam A.Z., Kodur V.K.R. (2006) – FRP confined concrete columns: Behaviour under extreme conditions - Cement and Concrete Research, Vol. 28, p. 928-937. Karlos K., Papathanasiou M., Papanicolaou C.G. and Triantafillou T.C. (2007) - Textile Reinforced Mortar (TRM) versus FRP as strengthening and seismic retrofitting material of masonry structures. - FRPRCS-8. University of Patras, Greece. Lau K-T., L-M. Zhou (2001) – The mechanical behaviour of composite-wrapped concrete cylinders subjected to uniaxial compression load – Composite Structures, Vol.52, p. 189 – 198. Li G., Kidane S., Pang S-S., Helms J.E., Stubblefield M.A. (2003a) – Investigation into repaired RC columns – Composite Structures, Vol. 62, p. 83-89. Li G., Hedung S., Pang S-S., Alaywan W., Eggers J., Abadie C. (2003b) – Repaired of damaged RC columns using fast curing FRP composites – Composite. Part B: Engineering, Vol. 34, p. 261-271. Lorenzis, L. and Teng, J.G. (2007) - Near-surface mounted FRP reinforcement: an emerging tech for strengthening structures. - Composites: Part B, Engineering. Reparación y Refuerzo de Estructuras. Soluciones de Intervención. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja Parvin A., Jamwal A.S. (2005) - Effects of wrap thickness and ply configuration on composite-confined concrete cylinders. – Composite Structure, Vol.67, p. 437 – 442. Parvin A., Jamwal A.S. (2006) – Performance of externally FRP reinforced columns for changes in angle and thickness of the wrap and concrete strength – Composite Structures, Vol. 73, p. 451 – 457. Promis G., Ferrier E., Hamelin P. (2009) – Effect of external FRP retrofitting on reinforced concrete short columns for seismic strengthening – Composite Structures, Vol.88, p. 367 – 379. Rochette P, Labossiere P. (2000) - Axial testing of rectangular column models confined with composites – Journal of Composite Construction, ASCE, Vol. 4, Issue 3, p.129–136. Shrive P.L., Azarnedjad A., Tardos G., McWhinnie C. and Shrive N.G. (2003) - Strengthening of concrete columns with carbon fibre reinforced polymer wrap. – Canadian Journal of Civil Engineering, Vol. 30, p.543-553. Tastani S.P., Pantazopoulou S.J. (2008) – Detailing procedures for seismic rehabilitation of reinforced concrete members with fiber reinforced polymers – Engineering Structure, Vol. 30, p. 450 – 461. Toutanji H.A. (1999) – Durability characteristics of concrete columns confined with advanced composite materials – Composite Structures, Vol. 44, p. 155-161. Triantafillou, T.C. (2006) – Strengthening and seismic retrofitting of concrete and masonry structures. – Civil Engineering Department, University of Patras, Greece.
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Zhou, S. P., and Chen, W. F., "Design Criteria for Box Columns under Biaxial Loading," Journal of Structural Engineering, ASCE, V. 111, No. 12, 1985, pp. 2643-2658. Spoelstra, M. R., and Monti, G., "FRP-Confined Concrete Model," Journal of Composites for Construction, ASCE, V. 3, 1999, pp. 143-150 Suter R. et Duc J. (2001) Renforcement de colonnes par confinement en matériaux composites, Chantier, no 6, 2001. Chaallal O., Shahawy M. (2000) « Performance of Fiber-Reinforced Polymer-Wrapped Reinforced Concrete Column under Combined Axial-Flexural Loading » ACI Structural J; 97(4), p. 659-668. Hadi M.N.S. (2005 in press) « Behaviour of FRP wrapped normal strength concrete columns under eccentric loading » Composite Structures. Parvin A., Wang W. (2001) « Behavior of FRP Jacketed Concrete Columns under Eccentric Loading » ASCE J of Composites For Construction; 5(3): p. 146-152. Quiertant M., Toutlemonde F., Clement J-L. (2004). « Combined flexure-compression loading for RC columns externally strengthened with longitudinal and transverse CFRP retrofitting » Proc Concrete Structures: The challenge of Creativity. Fib. symp, (on CD-ROM). Quiertant M., Toutlemonde F., (2004), « Carbon FRP strengthened RC columns under combined flexure-compression loading » Proceeding of the Second International Conference on FRP Composites in Civil Engineering (CICE 2004), 603-611, Adelaide, Australia. Sause R., Harries K.A., Walkup S.L., Pessiki S., Ricles J. (2004) « Flexural Behavior of Concrete Columns Retrofitted with Carbon Fiber-Reinforced Polymer Jackets » ACI Structural J., 101:5. p. 708-716. Demers, M. and Neale, K.W. 1999. “Confinement of reinforced concrete columns with fibre-reinforced composite sheets – an experimental study”, Canadian Journal of Civil Engineering 26 : 226-241 Pantazopoulou, S.J., Bonacci, J.F., Sheikh, S., Thomas, M.D.A. and Hearn, N. 2001. “Repair of Corrosion-Damaged Columns with FRP Wraps”, Journal of Composites for Construction, Vol. 5, No. 1, Febuary 2001, pp. 3-11. Rochette, P. and Labossière, P. 2000. “Axial Testing of Rectangular Column Models Confined with Composites”, Journal of Composites for Construction, Vol. 4, No. 3, pp. 129-136.
Lavergne, Stéphane. "Étude expérimentale de poteaux en béton armé confinés par une enveloppe en matériaux composites", Maîtrise ès sciences appliquées, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, décembre 1997.
Rochette, Pierre. "Confinement de colonnes courtes en béton de section carrée ou rectangulaire avec des matériaux composites", Maîtrise ès sciences appliquées, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, janvier 1996.
Picher, François. "Confinement de cylindres en béton par des composites carbone-époxy unidirectionnels", Maîtrise ès sciences appliquées, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, septembre 1995.
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2. PHASE 2 & 3: Bétons anciens et pathologies assoc iées
2.1. Introduction
Dans la première moitié du XXième siècle, le manque de moyens de recherche et de contrôle, le manque
d’expérience, de réglementation précise et un contexte économique difficile n’ont permis la production de béton
que de faible à moyenne qualité (utilisation de matières premières inadéquates, mauvaises formulations et mise en
œuvre). Les structures en béton armé construites à cette époque soufrent donc le plus souvent de pathologies
importantes entrainant la ruine du bâtiment et la nécessité de projets lourds de restauration.
Ces phases du projet avaient pour but :
- recueillir l’informations existante sur les bétons anciens
- mieux comprendre les pathologies liées à ces structures en béton armé
- évaluer l’adaptabilité des nouveaux renforts composites, les précautions à prendre pour leur utilisation sur
les structures anciennes.
- Faire le point sur les réglementations ayant existé en France et Espagne sur le béton et béton armé
L’étude s’est basée sur un ensemble de 29 constructions réelles construite avant 1970, ayant fait l’objet de projets
d’inspection et/ou réhabilitation par la fondation LABEIN-TECNALIA. Une fiche de renseignements a été ouverte
pour chaque projet.
2.2. Les réglementations anciennes (avant 1960)
2.2.1. En France En France, la réglementation autour du béton armé a vu le jour dès le début du XXième siècle. Les exigences de
cette réglementation n’étaient cependant pas élevées ni précises.
Ci-dessous les principaux textes réglementaires d’avant 1960 :
- Circulaire du 20 octobre 1906 (modifiée 1927) : Instructions relatives à l’emploi du béton armé
Cette circulaire définit les surcharges à prendre en compte dans les projets. Elle définit également, les
limites de travail et de fatigue du béton, les calculs de résistance du béton et structures, quelques données
constructives pour la mise en œuvre des armatures dans les éléments en BA
- Circulaire du 19 juillet 1934 : Nouveau règlement de béton armé de 1934, pour les ouvrages dépendant
du Ministère des Travaux Publics
Cette circulaire vient modifier la circulaire de 1906. Elle introduit notamment des exigences relatives à
l’enrobage des armatures, 35 mm en zone côtière et 20 mm ailleurs
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- Règles BA 45 (1945) : Règles d’utilisation du béton armé applicables aux travaux dépendant du ministère
de la reconstruction et de l’urbanisme et aux travaux privés
Règles permettant le calcul du comportement du béton et le dimensionnement des structures en béton
armé
- Règles BA 60 (1960) : Règles pour le calcul et l’exécution des constructions en béton armé.
Actualisation des règles BA45
Les règles BA seront actualisées régulièrement jusqu’à l’adoption de l’Eurocode 2 en 2005. Les dernières
en date étaient les règles BAEL 1991 révisées 1999.
Les premières réglementations étaient donc toutes dédiées au béton armé, son calcul, son contrôle et sa mise en
œuvre laissant ouverte la fabrication du béton. L’utilisation de granulats inadéquats (ex sable de plage) est un des
exemples des conséquences de cette non réglementation.
Avant la norme européenne EN 206-1 « Béton - Partie 1 : spécification, performances, production et conformité »
de 2004, seule la norme NF P18-401 « Contenance des brouettes de dosage » de 1941 traitait du matériau béton.
Durant cette période, le béton et le béton armé ont fait l’objet de nombreux documents techniques non
réglementaires issus des premières recherches et/ou destinés à l’enseignement. Ci-dessous, quelques documents
significatifs ;
Documentaires / techniques Recherches sur la théorie des ciments armés / PLANAT PAUL. -Paris : Aulanier, 1895. - VI-226 p. Guide des constructeurs, traité complet des connaissances relatives aux constructions / CORDEAU A.L. ; MIGNARD R.. -Paris : E. Lévy;Librairie Centrale des Beaux-Arts, [1901-1904] Cours de béton armé / MESNAGER AUGUSTIN. -Paris : Dunod, 1921. - 534 p. Traité pratique des constructions en béton armé : ouvrage établissant des formules simples pour le calcul des organes et donnant des renseignements utiles à la rédaction des notes de calculs et à l'élaboration des projets / COSYN LÉON. -Paris : Béranger, 1925. - 280 p.
Résumé de béton armé : vérification rapide des ouvrages / LEFOL GASTON. -Paris : Eyrolles, 1930. - 132 p.-2 tabl. dépl. Etat actuel de la technique du béton armé / BRICE LOUIS-PIERRE. -Colombes : J. Bronfma, 1932. - 181 p. Nouveaux exemples pratiques de dispositions d'armatures dans les ouvrages en béton armé / KOUZNETZOFF V.L.. -Paris : Dunod, 1933. - 32 pl.-3 pl. dépl. Cours supérieur de béton armé / ESPITALLIER G. ; RÉGIMBAL M.. -Paris : Ecole spéciale des travaux publics, 1934. - 2 Vol. Précis pour le calcul du béton armé conforme aux instructions officielles françaises du 19 juillet 1934 / MASSON HENRI. -Paris : Eyrolles, 1947. - 151 p. Cours de béton armé professé à l’école d’ingénieurs de l’université de Lausanne/ 1950 Béton précontraint : étude théorique et expérimentale / Guyon G / 1958 Structures. Beauté des formes : le béton / CHAMBRE SYNDICALE DES CONSTRUCTEURS EN CIMENT ARMÉ DE FRANCE ; CHAMBRE SYNDICALE DES ENTREPRENEURS DE CONSTRUCTIONS METALLIQUES DE FRANCE. -Paris, Paris : R.L. Dupuy;Lahure, 1960. - non pag.-[28] pl.-[46]p.
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2.2.2. En Espagne
A la différence de la réglementation française, la réglementation espagnole est plus tardive mais traite également
de la qualité des formulations des bétons.
Ci-dessous les principaux textes réglementaires espagnols liés au béton dans la construction :
- Orden du 03 février 1939 : Instruccion de proyectos y obras de hormigon
La nécessité de garantir la sécurité des personnes et des biens sur les constructions en béton fût sans
doute la motivation principale à l’approbation de la première Instruccion de Hormigon en 1939. Cette
instruction était un règlement technique provisoire mais d’application obligatoire.
- Orden du 23 mars 1944: instrucción definitiva para el proyecto de ejecución de obras de hormigón
L’instruction de 1939 fut modifiée et complétée par plusieurs dispositions (notamment sur l’emploi de
l’acier, sur les planchers…) pour être approuvée définitivement en 1944.
- Decreto 2987 / 1968: instrucción para el proyecto de ejecución de obras de hormigón en masa y armado
Ce décret succéda à l’instruction de 1944 et fût complétée par la EH PRE-72 relative au béton préfabriqué.
L’instruction suivante de 1973, marque une évolution dans la réglementation technique spécifique au béton. A
partir de cette date commencent à être pris en compte également la qualité de mise en œuvre et de maintenance
des structures.
Dans la EH-73 un chapitre sur le contrôle de qualité est ajouté ; il concerne le projet, les matériaux et leur mise en
œuvre.
Les réglementations successives de béton coulé en place et armé (EH-80, EH-82, EH-88, EH-91 et EHE-98)
suivent cette ligne complétant leur précédente, par exemple par des instructions spécifiques pour le béton
précontraint EP-77, EP-80 et EP-93, pour les planchers unidirectionnels en béton armé et précontraint EF-88 et
EF-96.
La EHE-2008 est entrée en vigueur en décembre 2008 et ajoute les points suivants :
- un progrès conceptuel dans le sens où elle traite séparément le béton armé, le béton précontraint, le béton
postcontraint, etc…
- interdit l’utilisation de bétons armé d’une résistance inférieure à 25 MPa
- adopte le système International des unités, abandonnant l’obsolète MKS
- introduit des changements de nomenclature et de traitement statistique des résistances
La EHE tente de réguler les tendances d’analyse structurelle, états limites, durabilité, exécution et contrôle mais
aussi introduire des nouvelles technologies telles que le béton à haute résistance.
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2.3. L’analyse des bétons anciens et leurs pathologies
2.3.1. Recueil des données
L’ensemble des données sur les bétons anciens et les pathologies observées ont donc été extraites de projets
d’inspection et/ou de réhabilitation réalisés par les services spécialisés de la fondation LABEIN-TECNALIA.
Les 29 projets étudiés concernent des constructions de 1905 à 1971. Chaque projet a fait l’objet d’une fiche de
renseignements à savoir :
- les données générales : localisation, année de construction, type de construction…
- la typologie de la structure
- les pathologies observées : fissuration, décrochements, corrosion, ruptures…
- les données du béton : résistance, type de granulats, contenu en ciment, porosité
- Autres : profondeur de carbonatation, recouvrement des armatures, type de corrosion
Tous les rapports de projets n’ont pu fournir l’ensemble des informations.
Résumé des informations disponibles :
Année de construction :
Année Nombre
1900 – 1920 4
1920 - 1940 4
1940 - 1960 10
1960 - 1970 3
Inconnue 9
Type :
Type Nombre
Industriel 11
Habitat 7
Tertiaire 3
Monument 2
Génie Civil 1
Inconnue 5
Localisation :
Localisation Nombre
Côte 23
Intérieur 5
Inconnue 1
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Résistances mécaniques :
Résistance Nombre
4,9 à 10 MPa 7
10 à 15 MPa 6
15 à 20 MPa 3
> 20 MPa 5
Inconnue 8
Porosité :
Porosité Nombre
< 13 % 2
13 < P < 17 % 2
> 17 % 2
Inconnue 23
Contenu en ciment :
Dosage en ciment :
Dosage ciment Nombre
69,5 à 100 kg/m3 2
100 à 150 3
150 à 200 3
200 à 250 2
> 250 1
Inconnue 11
Chlorures (% ciment) :
Chlorures Nombre
0 à 0,4 % 3
0,4 à 1 % 4
1 à 2 % 1
2 à 5 % 3
5 à 10 % 3
> 10 % 2
Inconnue 13
Cont en ciment Nombre
0 à 5 % 3
5 à 10 % 5
10 à 15 % 1
Inconnue 20
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Niveau de carbonatation :
Carbonatation Nombre
Avant armatures 1
Aux armatures 16
Inconnue 12
Pathologies principalement observées :
Pathologies Nombre
Fissuration 22
2 inconnus
5 sans fissuration
Corrosion 23
3 inconnus
3 sans corrosion
Décrochements 25
3 inconnus
3 sans décrochements
Rupture des encastrements 14
2 inconnus
15 sans rupture
Le tableau complet regroupant les principales valeurs par projet est donné en annexe 1.
2.3.2. Commentaires / conclusions
2.3.2.1 Bétons anciens
• Les bétons anciens ont une forte porosité parfois proche des bétons poreux.
Cette porosité élevée peut être due à l’usage de granulats non adéquats et à des quantités en eau trop
importantes lors de la fabrication du béton.
La porosité est l’un des facteurs les plus influençant pour la durabilité du béton armé. Une porosité
importante du béton favorise la pénétration des agents agressifs extérieurs et par là la corrosion des
armatures (pour le béton armé).
• Sur les projets étudiés et où les dosages en ciment des bétons ont été mesurés, à part quelques
exceptions, les dosages en ciment sont faibles ou en fourchette basse des préconisations des
réglementations espagnoles et françaises. < 200 kg/m3.
Les faibles dosages en ciment de la période 1900 à 1960 sont principalement dus au manque d’expérience
puis aux contextes économiques entrainant des recherches d’économies de matières premières.
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Les dosages faibles en ciment ont pour conséquences des résistances mécaniques peu élevées, des
pertes de cohésion de la matrice, des porosités importantes ; ces facteurs étant tous liés à la diminution de
la durabilité des structures.
• Quasiment la totalité des projets étudiés montrent l’utilisation de sables de plage. Ce constat est à mettre
en rapport avec la situation géographique côtière de l’Aquitaine et l’Euskadi. Le sable de plage était une
ressource locale facilement accessible.
Le manque de retour d’expérience (sur les effets des sables de plage dans le béton armé) et aucune
interdiction dans les réglementations en vigueur à l’époque a permis l’utilisation de cette matière première.
L’utilisation de sable de plage a eu une influence significative sur la diminution de la durabilité des
structures en béton armé. Le sable de plage apporte en effet d’importantes quantités de chlorures, agents
agressifs pour les armatures.
• On n’observe pas d’évolution flagrante des résistances mécaniques des bétons au cours de la première
moitié du XXième siècle. En revanche, les bétons d’après 1960 ont des résistances mécaniques rarement
inférieures à 10 MPa. Ce constat s’explique par l’apparition de méthodes de production et de contrôles
plus généralisées.
Les très faibles résistances mécaniques observées (< 10 MPa) sur quelques structures, peuvent
s’expliquer par des moyens de production encore peu automatisés et maîtrisés. Les bétons se faisaient
régulièrement sur chantier, source d’erreurs comme le mauvais dosage des constituants et des ajouts
excessifs d’eau de gâchage.
• Les relations dosage en ciment / résistances mécaniques ne sont pas proportionnelles entre les différents
projets. Cela montre l’influence des conditions de mise en œuvre du béton sur chantier.
• On n’observe aucune différence significative de qualité de béton ou qualité de mise en œuvre suivant les
types de construction : habitat, tertiaire, industriel…
2.3.2.2 Pathologies
• La grande majorité des projets où la concentration en chlorures a été mesurée montre des concentrations
largement supérieures à la réglementation (< 0,4 % ciment). Ces concentrations élevées s’expliquent par
des porosités importantes des bétons et l’utilisation de sable de plage.
Les conséquences principales de la présence de chlorures sont la corrosion des armatures et des
éclatements de surface. Tous les projets ayant des niveaux de chlorures importants montrent en effet des
pathologies liées à la corrosion et à l’éclatement de béton.
• Pratiquement l’ensemble des projets montre des pathologies liées à la corrosion. Cette corrosion est due à
l’utilisation de sable de plage, à des niveaux de porosité et une carbonatation importants.
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• La majorité des projets ont une carbonatation atteignant les armatures. Cela a pour conséquence leur
corrosion et est principalement due à une porosité importante des bétons.
• L’atmosphère saline des zones côtières de l’Aquitaine et de l’Euskadi est un des facteurs les plus
influençant dans l’apparition de corrosion sur les structures béton armé. Les caractéristiques des bétons
anciens (porosité importante, résistances mécaniques faibles, utilisation de sables de plage (chlorures)…)
observées sont autant de facteurs aggravants.
2.4. Le recyclage des bétons anciens
Les déchets inertes issus de la démolition de bâtiments représentent des sources de matériaux valorisables très
importantes et encore sous utilisées.
Les granulats de recyclage sont une alternative intéressante et environnementale aux granulats minéraux naturels.
Ils proviennent principalement des bétons, briques et tuiles… et sont généralement utilisés en construction
routière, remblais et béton de propreté. Quelques recherches ont été lancées pour étudier leur utilisation dans des
matériaux plus nobles tels que les bétons et bétons armés de structures.
Les granulats utilisés dans les bétons et bétons armés de structures sont liés à des exigences particulières
pouvant limiter la provenance des granulats de recyclage en béton.
Les concentrations en chlorures et carbonatation observées sur les bétons anciens limitent l’usage des granulats
recyclés à la construction routière et à certains gros bétons non armés. En effet, les chlorures contenus dans les
granulats et leur carbonatation favoriseront la corrosion prématurée des ferraillages des bétons armés.
De plus, la porosité élevée des granulats issus de bétons anciens peut entrainer des absorptions d’eau lors du
gâchage du béton puis la diminution de ses résistances mécaniques.
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3. PHASE 4 : Applicabilité des renforts composites sur les structures en béton
3.1. Description de la problématique
Les bâtiments en béton armé construits dans les années 60 souffrent dans la majorité des cas d’importantes
pathologies structurelles. Le manque de technologies de renforcement appropriées met en danger la sécurité des
personnes qui les occupent et entraine la nécessité de démolition d'un grand nombre de bâtiments historiques.
Tant en Aquitaine qu’en Euskadi, parmi les premières constructions en béton armé beaucoup présentent une
importante valeur historique et leur démolition entraînerait de lourdes pertes pour notre patrimoine architectural. La
réhabilitation de ces structures au moyen de techniques de renforcement adaptées, légères et compatibles avec le
béton ancien, permettrait la conservation de nombreux bâtiments encore exploitables.
L'objectif de ce travail consiste en l'évaluation de nouvelles technologies de renforcements légers au moyen de
composites fibro-plastiques sur les structures en béton armé de la première moitié du XXième siècle. Ces structures
se caractérisent, dans la majorité des cas, par de faibles capacités résistantes. Dans le cadre du projet, une série
d'essais mécaniques a été réalisée dans des laboratoires d’Euskadi et Aquitaine sur les éprouvettes de béton dit
« faible ».
La découverte du ciment Portland et de la combinaison du béton et de l'acier ont permis le développement du
béton armé (BA) à grande échelle et de manière industrielle. Au début de l’utilisation du béton armé, on parlait d'un
matériau aussi impérissable que la pierre naturelle. Toutefois, le temps et l’expérience ont démontré que la
durabilité du BA était fortement liée à sa composition et sa mise en œuvre.
En effet, les matières premières choisies pour la fabrication du béton sont directement déterminantes pour sa
résistance future et son comportement dans le temps. L’ignorance de ce constat a dans l’histoire du béton armé
aboutit à des erreurs importantes. L’un des meilleurs exemples, caractéristique des zones côtières telles que
l’Euskadi et l’Aquitaine, est l'utilisation de sable de plage comme matériau dans le mélange du béton. On observe
aujourd'hui que la haute teneur de ces sables en chlorures d’origine marine a provoqué la corrosion d'armatures de
nombreuses structures en béton armé, menant parfois jusqu’à leur ruine.
Le contexte historique a également affecté la qualité du béton. Les périodes de conflits (1ière et 2nde guerres
mondiales) se sont caractérisées par une pénurie généralisée de matière premières ayant également touché le
secteur du bâtiment. Beaucoup de bâtiments et structures exécutés pendant ces années se caractérisent par
l’utilisation de matériaux inadéquats.
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3.2. Système de renfort
Cette partie de l’étude est destinée à étudier expérimentalement l'effet d’un chemisage de mortier renforcé avec
des tissus (Textile Reinforced Mortar, TRM) sur une série d'éprouvettes cylindriques en béton « faible », de basse
résistance. Cette technique de renfort est de plus en plus utilisée pour augmenter la capacité portante d’éléments
structurels verticaux (type colonnes).
Les spécificités de cette technique ont été détaillées dans la phase 1. Le renforcement par TRM est une
technologie en phase expérimentale avancée donnant des résultats prometteurs.
3.3. Campagne d’essais
Les tests réalisés ont permis d’évaluer l'effet du chemisage TRM sur la résistance en compression (et la
déformation) d’éprouvettes cylindriques en béton. La campagne d’essais a également permis d’analyser l'influence
du nombre de couches de tissu et du type de mortier utilisés dans le TRM.
Les éprouvettes ont été sollicitées en compression simple jusqu'à rupture à une vitesse d'essai de 0,5 MPa/s et en
accord avec la norme EN 12390-3. Les éprouvettes renforcées par le mortier pouzzolanique renforcé de
polymères, ont été testées au laboratoire de Labein-Tecnalia, tandis que celles renforcées au mortier de ciment ont
été testées à Nobatek. Chaque centre a disposé de 6 éprouvettes de béton sans renfort comme éléments de
références. Trois d'entre elles ont été cassées à 28 jours et 3 autres au moment de la réalisation des tests sur
éprouvettes renforcées.
3.4. Sélection des matériaux Le projet REFHORM a nécessité une sélection rigoureuse des matériaux de renfort mais également de la
composition du béton.
3.4.1 Béton à renforcer Le budget du projet a obligé à recourir à des éprouvettes test de taille réduite mais suffisamment grandes pour être
représentatives et évaluer le comportement des renforts TRM.
Les éprouvettes sont donc des cylindres de 15 cm de diamètre et de 30 cm de hauteur. L’option de test de
carottages effectués sur des structures existantes a été écartée en raison des dommages qu’ils causeraient.
D'autre part, il est possible de doser un béton ancien en laboratoire afin d’en déterminer la composition exacte et
d’employer des matériaux et techniques semblables à ceux de l’époque étudiée ; mais les coûts importants
n’auraient pas été en adéquation avec le budget du projet REFHORM.
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Le compromis trouvé a été l'emploi d’un béton de faible résistance, communément appelé « béton de propreté ».
Ce béton, généralement employé comme couche d’assise de fondations possède des caractéristiques mécaniques
similaires aux anciens bétons armés structurels. Des techniciens de Labein-Tecnalia ont fabriqué 40 éprouvettes
échantillons d'un béton de propreté H-20. La fabrication et la conservation des éprouvettes ont été effectuées selon
les normes UNIT 83.300:84, UNIT 83.301:91 et la EN-12390-2 : 01.
Figure 1 : Fabrication des éprouvettes sur chantier.
3.4.2 TRM
Le mortier renforcé avec tissu (TRM) est un matériau composé d'un tissu de fibres sous forme de maille dans une
matrice inorganique de mortier. Le tissu doit avoir une grande résistance en traction pour absorber les efforts que
la matrice de mortier lui transmettra depuis l'élément en béton à renforcer. Dans le cadre du projet REFHORM, les
TRM employés sont à base de fibres de basalte de troisième génération. Celles-ci sont imprégnées d’une résine
polymérique qui confère de meilleures propriétés mécaniques en raison d’une meilleure homogénéité du renfort.
Tableau 1. Propriétés du tissu du TRM
Matériau Basalte
Masse superficielle 237 g/m2
Type de maille Bidrectionnelle 0°/90°
Taille d’ouverture 25 mm
Charge à la rupture 415 mN/Tex (49,5 kN/ml)
Allongement maximal 0,03 %
La raison principale de l’emploi de ce tissu a été sa disponibilité et l’expérience préalable de Labein-Tecnalia de ce
matériau. En ce qui concerne la matrice inorganique, deux mortiers ont été utilisés : un mortier hydraulique
pouzzolanique et modifié avec des polymères, de la marque MAPEI et un mortier de ciment avec du sable siliceux
(diamètre < 2 mm) élaboré in situ par Labein-Tecnalia. Ci-dessous les caractéristiques de chaque mortier.
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Tableau 2. Mortiers employés pour le TRM :
Mortier Composition Résistance
en compression
Résistance en flexion
MAPEI Struturale
A Commerciale 42 MPa 31,5 MPa
Mortier ciment
1 ciment, 3 sable, 0,7
eau 48 MPa 22,5 MPa
Tableau 3. Programme d’essais
Nombre de couche du TRM
Mortier du TRM 1 couche de tissu 2 couches de tissus
Mortier hydraulique 6 éprouvettes
M1-x
6 éprouvettes
M2-x
Mortier de ciment 6 éprouvettes
C1-x
6 éprouvettes
C2-x
� Labein
� Nobatek
Sans renfort (référence) 6 éprouvettes
A-x , B-x
Le x indique le numéro de l’éprouvette de la série. A et B indiquent les éprouvettes de référence à 28 jours et à la date de compression des éprouvettes renforcées.
3.5. Réalisation des renforts
Le chemisage des éprouvettes a été réalisé au sein des installations de LABEIN-TECNALIA par les techniciens du
centre et à deux dates différentes pour des raisons de logistique.
Toutes les éprouvettes ont été renforcées selon la même procédure :
1. Préparation du tissu nécessaire pour chaque éprouvette (Fig 2, a).
2. Malaxage du mortier.
3. Humidification des éprouvettes avec une brosse pour éviter que le béton n’absorbe l'eau du mortier,
altérant ainsi les propriétés de la matrice de renfort.
4. Application d’une première couche de mortier de 5 mm d'épaisseur la plus uniforme possible (Fig 2, b).
5. Positionnement du tissu le plus tendu possible. Des plis retarderaient l’action du renfort (Fig 2, c).
6. Application de la seconde couche de mortier en vérifiant que le tissu est totalement couvert (Fig 2, d).
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a
b
c
d
Figure 2 : réalisation du renfort.
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3.6. Dispositif d’essai
Essais réalisés à LABEIN-TECNALIA :
La presse employée est de marque Ibertest. Afin d'obtenir une distribution homogène de l'effort exercé par la
presse, les éprouvettes ont été surfacée au mortier sans retrait Conbextra de la marque Fosroc.
PROBETACILÍNDRICA
EXTENSÓMETROÓHMICO
EXTENSÓMETROÓHMICO BASE INFERIOR
PRENSA
Figure 3 : Dispositif de l’essai en compression.
Lors des essais en compression le déplacement vertical (écrasement) a été mesuré. Afin d'obtenir des résultats
optimaux, 4 extensomètres ohmiques ont été utilisés (soit deux par axe tel qu’illustré sur le schéma précédent).
Essais réalisés à Nobatek :
La presse employée pour les essais à Nobatek est une presse hydraulique de marque 3R. Afin d’appliquer la
charge sur une surface plane, les éprouvettes de test ont été surfacées mécaniquement par rectification :
applications successives d’un disque diamanté en rotation au contact de la surface permettant d’obtenir des faces
planes et parallèles sur l’éprouvette.
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Dans un souci de représentativité et de comparaison des résultats, les essais de compression ont été réalisés
selon les mêmes paramètres que ceux utilisés à Labein et préconisés dans la norme européenne.
En revanche, le dispositif ne permettait pas le placement d’extensomètres sur l’éprouvette de test.
3.7. Résultats Chaque essai se déroule selon 3 phases :
• Pré charge jusqu'à 10% de la charge de rupture attendue.
• Charge jusqu'à rupture détectée par la machine d'essai.
• Charge de l'éprouvette endommagée avec arrêt manuel.
L'objectif de la post-charge est de vérifier le comportement du renfort après la rupture du béton.
Essais réalisés à LABEIN-TECNALIA :
Les résultats de la première charge peuvent être simplifiés dans le tableau suivant.
Tableau 4. Résultats des essais à Labein-Tecnalia.
Eprouvette Charge à la
rupture [kN] Contrainte de rupture [MPa]
Moyenne de la série [MPa]
Déformation unitaire [‰]
A-1 449,02 25,40 ------ A-2 438,61 24,82 ------ A-3 386,34 21,86
24,02
------ B-1 491,7 27,82 6,75 B-2 399,84 22,61 8,81 B-3 362,32 20,50
23,64
7,52 M1-1 451,89 25,57 7,18 M1-2 458,94 25,97 7,73 M1-3 487,48 27,58 7,03 M1-4 479,71 27,15 7,09 M1-5 434,15 24,56 7,44 M1-6 474,52 26,85
26,28
7,39 M2-1 519,24 29,38 ------ M2-2 493,53 27,92 7,61 M2-3 465,99 26,36 8,48 M2-4 437,99 24,78 6,95 M2-5 481,84 27,26 7,20 M2-6 489,11 27,67
27,22
7,85 Les graphiques Contrainte-Déformation suivants regroupent les résultats de toutes les éprouvettes pour chaque série.
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Compression test
0
5
10
15
20
25
30
0.5 1 1.5 2 2.5 3Vertical Displacement [mm]
Str
ess
[MP
a]
Série B, sans renfort
Compression test
0
5
10
15
20
25
30
0.5 1 1.5 2 2.5 3Vertical Displacement [mm]
Str
ess
[MP
a]
Série M1, une seule couche de tissu basalte
Compression test
0
5
10
15
20
25
30
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5Vertical Displacement [mm]
Str
ess
[MP
a]
Série M2, deux couches de tissu basalte
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Exemple comparatif des courbes de deux éprouvettes représentatives de chaque série
Compression test
0
5
10
15
20
25
30
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5Vertical Displacement [mm]
Str
ess
[MP
a]
Ci-dessous les graphiques du comportement des éprouvettes en post-charge (2 éprouvettes par série) :
Post-Failure Compression Test
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 1 2 3 4 5 6 7
Vertical Displacement [mm]
Str
ess
[MP
a]
Le comportement de pratiquement toutes les éprouvettes est similaire. L'éprouvette absorbe la charge de manière
constante jusqu'à un point auquel se produit une réduction de la pente contrainte/déplacement. Au niveau de la
contrainte maximale se produit une perte de charge lente et progressive. Cette décharge atteint 50 % de la valeur
de la contrainte maximale atteinte en première partie de l'essai.
La rupture du renfort TRM varie selon la série.
- Série M1 : glissement du tissu dans la zone de recouvrement et fibres non cassés ;
- Série M2 : rupture des fibres sur le côté opposé au recouvrement.
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Les images suivantes montrent différents modes de rupture obtenus :
Rupture des éprouvettes M1-2 et M1-6
Figure 4 : Rupture de la série M2 où l’on aperçoit clairement la rupture du renfort.
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Essais réalisés à Nobatek :
Les résultats obtenus à Nobatek sont consignés dans le tableau suivant.
Tableau 5. Résultats des essais à Nobatek.
Eprouvette Charge à la rupture [kN ] Contrainte à la rupture [MPa ] Moyenne
1 418,8 20,9
2 449,2 22,3
3 454,0 22,6
4 453,2 22,5
Référence 5 504,3 25,1
6 551,8 27,4
25,3 ± 2
C1-1 587,8 29,2
C1-2 556,1 27,7
C1-3 604,1 30
C1-4 573,5 28,5
C1-5 584 29
Couche simple de fibre de basalte dans TRM
C1-6 556 27,7
28,7 ± 1
C2-1 571,6 28,4
C2-2 551,5 27,4
C2-3 544 27,1
C2-4 603,2 30
C2-5 564 28,8
Double couche de fibre de basalte dans TRM
C2-6 619,2 30,8
28,7 ± 1
Les moyennes sont présentées avec l’écart type calculé d’après les différentes valeurs obtenues : tenant compte
de ces intervalles de variation, les résistances moyennes à la compression des différentes éprouvettes sont
quasiment identiques. Pourtant le comportement en rupture est radicalement différent et peut être appréhendé par
l’analyse des courbes contrainte/déformation des éprouvettes lors du test en compression. L’analyse qui suit met
alors en évidence le bénéfice du renfort qui n’est pas immédiatement visible par le seul examen des moyennes de
résistance à la compression.
Les graphiques Contrainte-Déformation suivants regroupent les courbes des résultats de toutes les éprouvettes de
chaque série :
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Série référence, sans renfort
Série C1*, une seule couche
* Les trois premières courbes ne montrent pas de palier de décharge les essais ont été stoppés après rupture du béton. Les deux courbes longues correspondent aux éprouvettes C1-5 et C1-6. La courbe C1-4 n’a pu être enregistrée.
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Série C2, deux couches
Résultats superposés de deux éprouvettes par série. Noir : éprouvettes de béton de référence, rouge : simple couche de renfort, vert : double
couche de renfort.
Les dispersions observées dans les résultats sont dues au matériau béton qui est un matériau non homogène.
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Interprétation des résultats des deux essais :
Les résultats obtenus à LABEIN et à NOBATEK étant similaires du point de vue de leur comportement, une
analyse commune est proposée ci-dessous.
Conformément à la littérature, les courbes de déformation en fonction de la contrainte de compression
d’éprouvettes de béton renforcées, qu’elles soient obtenues à Labein ou Nobatek, présentent trois régions
distinctes :
• une première zone similaire à celle d’un béton non renforcé qui représente donc la réponse du béton à la
sollicitation (constituant la courbe entière pour les éprouvettes de référence). Cette zone se termine quand
la contrainte atteint la valeur maximale de résistance du béton à la compression,
• une zone intermédiaire de transition plus ou moins importante ou les fibres supportent la charge par
déformation latérale de l’éprouvette à une valeur qui est calculée en fonction de la résistance maximale en
compression. Cette dilatation latérale permet de retarder la rupture en propageant l’énergie de fissuration
et de rupture au travers des fibres, repoussant ainsi la charge nécessaire à la rupture. Cette zone
correspond à une zone pseudo-plastique caractéristique du TRM : une fois seulement le béton
endommagé le renforcement prend le contrôle des déformations de l’éprouvette et sa participation à la
résistance peut être mesurée. La forme et la pente de cette droite dépendent de la rigidité du
renforcement.
• Une dernière zone au-delà du précédent plateau où les fibres se rompent ne pouvant plus dissiper
l’énergie ; les fissures internes se développent dans le béton. Cette zone est allongée car la rupture des
fibres et le décollement des couches se produisent petit à petit.
En ce qui concerne la déformation sous contrainte, le comportement de toutes les éprouvettes est pratiquement
similaire qu’elle que soit leur nature (type de renforcement). Les différences se situent au niveau de la charge
maximale de maintien (zone intermédiaire) et la longueur de la courbe de décharge avant rupture totale.
• Série référence : pas de déformation après atteinte de la contrainte maximale en résistance.
• Série C1 : perte de charge par paliers : on remarque le maintien d’une charge à 60% de la résistance
initiale de l’éprouvette, puis une nouvelle perte de charge jusqu’à la fin de l’essai.
• Série C2 : de même, avec le maintien d’une charge à 80% de la résistance initiale de l’éprouvette.
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C1-3
C2-3 C2-1
C1-1
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3.8. Conclusions La première conclusion évidente est que les renforts TRM permettent un accroissement de la contrainte que peut
supporter un élément sollicité par une charge uniaxiale. Ceci est dû à l’augmentation de la ductilité des éprouvettes
au moment de la rupture par l’action du renfort TRM.
En effet, les éprouvettes sans renfort sont rapidement déformées au-delà de la charge de maximale de rupture.
Les éprouvettes renforcées supportent elles une charge considérable et une déformation importante après la
charge de rupture.
Il a été observé que la nature de la matrice influence les propriétés du renfort : dans le cas d’un mortier
hydraulique, cette charge atteint jusqu'à 50 % de la résistance maximale en compression de l’éprouvette et dans le
cas du mortier de sable, elle peut atteindre jusqu’à 80 %. Selon l’application, la nature du mortier est donc à
adapter puisque le mortier de sable semble plus performant en termes de maintien de support de charge. Ceci
pourrait s’expliquer par une meilleure adhérence des fibres et de la matrice et/ou un meilleur transfert des efforts
subis par la matrice aux fibres qui les dissipent du fait de la présence des granulats siliceux.
D’autre part, on a observé que la charge maximale que peut supporter le béton renforcé augmente avec le nombre
de couches de renfort. Ceci est en accord avec les données collectées lors de l’état de l’art préalable à cette étude.
L’épaisseur du renforcement conditionne le confinement de l’éprouvette et donc améliore sa résistance à la
contrainte axiale : plus l’épaisseur du renforcement augmente, plus la résistance à la compression du béton
enchemisé s’améliore. Une double couche sera préconisée dans le cas de renforcement des structures les plus
sollicitées car même si cette double application nécessite plus de temps de pose et de soin, elle se justifie par le
gain en ductilité qu’elle apporte. Un pré diagnostique des éléments à renforcer dans la structure est donc
nécessaire avant réhabilitation afin de déterminer ceux qui sont le plus soumis aux efforts.
Il serait intéressant de tester différentes orientations des couches de renfort entre elles, ici seule l’orientation 0° a
été prise en compte car les deux couches étaient parallèles entre elles, car selon certaines études, différentes
orientations permettraient de reprendre l’anisotropie du système et d’encore améliorer les capacités du renfort.
Ainsi, le renfort TRM a montré des résultats prometteurs ; il est toutefois nécessaire de continuer les recherches en
vue d’optimisations. Par exemple, tester d'autres matériaux (on a vu l’influence de leur nature sur les résultats
finaux). L’état de l’interface et la compatibilité des matériaux sont des aspects primordiaux qu’il convient
d’approfondir.
Des essais à grande échelle (sur structure) pourraient apporter des résultats complémentaires à ceux du projet
REFHORM.
Les résultats de ce projet REFHORM montrent au final l’intérêt de l’emploi des renforts TRM pour les éléments
structurels verticaux en béton (ex poteaux). Ils permettent en effet une augmentation des charges portantes et une
plus grande ductilité. Le maintien de l’élément après rupture du béton armé permet la requalification de structures
et apporte un degré de sécurité supplémentaire pour les usagers.