Renforcement En Fibre De Carbone : Technologie De Renforcement Des Structures En Béton Et Des Poutres, Planchers Et Colonnes En Bois

2024 Auteur: Beatrice Philips | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-09 13:20

Le renforcement d'une structure est l'une des étapes principales (sinon la plus élémentaire) de tout processus de construction, qui est associée à la stabilisation et à l'augmentation de la résistance globale de la structure . Le renforcement des structures avec de la fibre de carbone est une technologie vieille d'un peu plus de 20 ans et considérée à juste titre comme progressiste.

Particularités

Cette méthode simple mais super efficace présente une liste impressionnante d'avantages, qui s'expliquent par les propriétés du matériau. Pour effectuer des actions de renforcement, vous n'avez pas besoin d'utiliser d'équipement spécial à haute capacité de levage, car la fibre de carbone est légère. Le travail lui-même est effectué 10 fois plus rapidement que les autres technologies. Dans le même temps, la fibre de carbone renforce non seulement la structure, mais améliore également la capacité portante.

La fibre de carbone est du polyacrylonitrile (traité thermiquement) . Lors du renforcement, la fibre est imprégnée d'une résine époxy à deux composants, après quoi elle est fixée à la surface de l'objet lui-même. La même résine époxy démontre une adhérence très efficace au béton armé, et lorsqu'une réaction chimique se produit, la fibre de carbone devient un plastique résistant qui est 6 ou même 7 fois plus résistant que l'acier.

La fibre de carbone est également appréciée pour le fait que il n'a pas peur de la corrosion, résistant aux facteurs environnementaux agressifs … La charge de masse sur l'objet n'augmente pas et l'amplificateur est capable de fonctionner pendant 75 ans ou plus.

Exigences en fibre de carbone:

• les fibres doivent être parallèles;
• pour préserver la structure des éléments de renforcement, un treillis spécial en fibre de verre est utilisé;
• La fibre de carbone est produite strictement selon les exigences technologiques et répond aux normes de qualité.

Parmi les autres propriétés remarquables du matériau, il y a la protection de la structure contre l'humidité. La fibre fait un excellent travail pour créer une couche imperméable dense. C'est un matériau à haute résistance, en ce qui concerne les caractéristiques de traction, la valeur de la fibre de carbone atteint 4900 MPa.

Ils sont également attirés par la simplicité, la très grande vitesse du processus d'installation, c'est-à-dire que tout objet peut être renforcé en peu de temps, sans dépenser d'argent pour la location d'équipement et sans faire appel à un grand nombre de spécialistes. Et ces économies de main-d'œuvre, de temps et d'argent font de la fibre de carbone un produit de premier plan dans son segment.

L'efficacité de la technologie de renforcement en fibre de carbone doit être notée séparément . Il en sera ainsi si plusieurs conditions sont réunies: il s'agit de l'humidité naturelle de la structure, qui n'interfère pas avec la possibilité même d'installer le matériau de renfort, et la fiabilité de la fixation, et les propriétés stables de la fibre et de la colle. en termes de paramètres temporels.

Où est-il appliqué ?

La principale direction d'application est le renforcement des structures en béton armé. La fibre est posée sur les sections de la structure les plus sollicitées.

Quels motifs de renforcement des structures de bâtiment peuvent être distingués:

• vieillissement physique de l'objet, usure réelle du matériau et des éléments structuraux individuels (dalles, poteaux, etc.);
• de tels dommages à la structure en béton, qui a réduit sa capacité portante;
• réaménagement des locaux, dans lequel des ajustements sont apportés aux unités structurelles porteuses;
• situations où il y a une demande d'augmentation du nombre d'étages dans les bâtiments;
• le renforcement des structures dicté par l'urgence et sa résolution urgente;
• mouvements de terrain.

Mais la fibre de carbone interagit si bien non seulement avec le béton armé. Il en va de même pour les structures métalliques qui ont un module de résistance et d'élasticité lié à la fibre de carbone. Vous pouvez également travailler avec des structures en pierre, telles que des piliers, des murs de briques de maisons.

Les poutres de plancher en bois doivent également être renforcées si l'état du système de poutres nécessite une intervention, si la capacité portante est manifestement réduite

C'est-à-dire que la fibre de carbone est un matériau excellent et multifonctionnel pour la protection externe des structures en béton, métal, pierre, bois.

Technologie de renforcement

Les recommandations sont la base théorique d'un processus qui n'est pas très laborieux, mais nécessite tout de même une attention à tous les détails.

Préparation de la base

Avant de commencer le renforcement externe avec de la fibre de carbone, il est nécessaire d'effectuer des marquages structurels, c'est-à-dire qu'il est nécessaire de délimiter les zones où seront fixés les éléments de renforcement . Les mesures sont effectuées en même temps que le nettoyage de la surface de l'ancienne finition, de la laitance de ciment. Pour cela, une meuleuse d'angle avec une coupelle en diamant est utilisée. Une autre option est une machine de sablage à l'eau. Et le nettoyage a lieu jusqu'au moment où un gros granulat de béton est trouvé.

Toutes les actions ci-dessus nécessitent une exécution très responsable, car le niveau de préparation de la base pour le renforcement affecte directement le résultat final. Le travail sur l'efficacité de l'amplification commence par des actions préparatoires.

Ce à quoi vous devez faire attention:

• quelles sont les caractéristiques de l'intégrité/résistance du matériau de l'objet à renforcer;
• si la surface sur laquelle la fibre de carbone sera montée est plate;
• quels sont les indicateurs de température et d'humidité de la surface, où le matériau de renforcement est fixé;
• s'il y a de la poussière, de la saleté à l'endroit de l'adhérence, s'il est suffisamment nettoyé avant les procédures à venir, si un nettoyage insuffisant interfère avec l'adhérence de la base et de la fibre de carbone.

Bien entendu, le calcul du renforcement des structures est également effectué, sur la base duquel le travail est effectué. Cette affaire ne doit être traitée que par des spécialistes hautement qualifiés. Bien sûr, tout calcul indépendant est semé d'erreurs impardonnables. Habituellement, ces problèmes sont résolus par les professionnels des organisations de conception.

Pour calculer le renfort d'un objet en fibre de carbone, il vous faut:

• les résultats des examens et l'examen des objets d'amplification eux-mêmes;
• des photos détaillées de haute qualité de la surface de l'objet;
• explications détaillées.

Le calcul prend généralement entre 1 et 5 jours ouvrables, cela dépend de la demande de spécialistes, de leur emploi, etc.

Préparation des composants

La fibre de carbone elle-même est vendue en rouleaux emballés dans du polyéthylène. Il est important que la poussière ne se dépose pas sur le matériau de renforcement lors de la préparation de la surface de travail . Et ce sera - et le plus souvent lors du broyage du béton. Si la surface n'est pas dépoussiérée, non protégée de sa pénétration, le matériau ne peut tout simplement pas être imprégné de la substance - le travail sera défectueux.

Par conséquent, avant d'ouvrir le treillis / le ruban, la surface de travail est toujours recouverte de polyéthylène et ce n'est qu'alors que vous pouvez commencer à mesurer. Pour couper le treillis et le ruban d'hydrocarbures, vous devez préparer soit des ciseaux pour le métal, soit un couteau de bureau.

Mais la fibre de carbone sous forme de lamelles est coupée avec une meuleuse d'angle avec une meule à tronçonner.

Les compositions de deux composants servent d'adhésif, vous devrez donc mélanger vous-même ces composants dans les bonnes proportions. Afin de ne pas perturber ces proportions, des poids doivent être utilisés dans le processus de dosage. La règle est le fer, et c'est la suivante: les composants sont mélangés en douceur, se combinant progressivement, la masse est mélangée avec une perceuse avec une buse spéciale. Des erreurs dans ce processus peuvent faire bouillir l'adhésif.

Important! Sur le marché de la construction aujourd'hui, vous pouvez trouver un matériau adhésif vendu en deux seaux . Les proportions requises des deux composants ont déjà été mesurées, il suffit de les mélanger selon les instructions.

Un autre outil utilisé dans le processus de préparation d'un mélange est un adhésif polymère-ciment.

Il est vendu en sachets, diffère de la composition précédente en ce qu'il est dilué avec de l'eau selon les instructions.

Pose de matériel

La technologie d'installation dépend du type de matériau choisi. La bande de carbone peut être fixée à la base de deux manières: sèche ou humide. Les technologies ont une propriété commune: une couche adhésive est appliquée sur la surface de base … Mais avec la méthode sèche, le ruban n'est attaché à la base et imprégné d'adhésif qu'après avoir roulé avec un rouleau. Avec la méthode humide, le même ruban est d'abord imprégné d'un composé adhésif et ensuite seulement est enroulé avec un rouleau jusqu'à la base à traiter.

Conclusion: ces méthodes diffèrent dans la séquence du processus d'installation.

Caractéristiques d'installation:

Pour imprégner la fibre de carbone d'adhésif, une couche de cette composition est appliquée à la surface de la fibre, passée avec un rouleau, obtenant ce qui suit: la couche supérieure de l'adhésif pénètre profondément dans le matériau et la couche inférieure apparaît à l'extérieur.

Le ruban de carbone est également collé en plusieurs couches, mais vous ne devriez toujours pas en faire plus de deux. Ceci est lourd du fait que lorsqu'il est fixé à la surface du plafond, le matériau glissera simplement sous son propre poids.

Lorsque l'adhésif durcira, il sera parfaitement lisse, ce qui signifie que la finition sera pratiquement éliminée à l'avenir.

Par conséquent, il n'est pas nécessaire d'attendre le séchage, mais une couche de sable doit être appliquée sur la surface nouvellement traitée.

Lors du montage de lamelles en carbone, un liant est appliqué non seulement sur l'objet à renforcer, mais également sur l'élément à monter. Après fixation, la lamelle doit être roulée avec une spatule/rouleau.

La maille de carbone est fixée sur une base en béton, initialement mouillée. Dès l'application de l'adhésif (manuellement ou mécaniquement), dérouler immédiatement le treillis sans attendre que la composition d'adhérence sèche. Le treillis doit appuyer légèrement dans l'adhésif. Les experts préfèrent utiliser une spatule à ce stade.

Après cela, vous devez attendre que la composition soit initialement saisie. Et vous pouvez le comprendre en appuyant sur - cela ne devrait pas être facile. Si le doigt est appuyé avec beaucoup d'effort, cela signifie que le matériau s'est grippé.

Et cela sert de signal qu'il est temps d'appliquer la couche de finition de ciment polymère.

Des revêtements protecteurs

L'adhésif en résine époxy est inflammable. Sous exposition aux ultraviolets, il risque également de devenir très fragile. Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser de telles compositions avec la protection contre le feu fournie des objets qui doivent être renforcés.

En général, le renforcement d'une structure avec de la fibre de carbone est un moyen progressif, à de nombreux points de vue, un moyen économique de renforcer une structure et ses éléments .… Les composites utilisés pour le renforcement sont beaucoup plus légers et beaucoup plus minces que les matériaux plus conventionnels. De plus, le renforcement externe est une technique moderne polyvalente. Il est utilisé à la fois au stade de la construction du bâtiment et lors des réparations, lors des travaux de restauration, c'est-à-dire afin de renforcer la structure, dans de nombreux cas, il n'est même pas nécessaire de suspendre son fonctionnement.

La fibre de carbone renforce des éléments de bâtiments résidentiels et industriels, des structures architecturales, des installations de transport et hydrauliques, voire des installations nucléaires.

Mais ceux qui pensent que l'utilisation de nouveaux matériaux et technologies est toujours plus chère que les solutions traditionnelles se trompent a priori dans leurs calculs. La résistance des structures augmente considérablement, le bâtiment ne cesse d'être utilisé pendant la réparation (et cela pourrait entraîner des pertes financières d'une taille plus importante), de telles réparations sont très rapides dans le temps.

Les experts estiment que les économies de coûts sont d'environ 20 %.