La technologie des polymères renforcés de fibres de carbone (PRFC) est largement utilisée. Elle convient au renforcement et à la réparation de divers types de structures et de divers éléments, tels que les poutres, les plaques, les colonnes, les charpentes, les piliers de pont, les ponts, les cylindres et les coques, qui nécessitent une résistance du béton à la base d'au moins C15. Cet article se concentre sur le mécanisme de renforcement des éléments en flexion, en cisaillement et parasismiques du béton armé par les PRFC.

1. Éléments de flexion en béton armé de fibres de carbone.

Le renforcement en flexion des éléments de flexion en béton armé consiste à remplacer ou à compléter les propriétés de traction des barres d'armature en collant du PRFC sur la zone de traction de l'élément, améliorant ainsi sa capacité de flexion. Une fois la fibre de carbone collée, sa déformation est très faible avant la fissuration du béton dans la zone de traction de l'élément. Après fissuration du béton, le tissu de fibre de carbone participe progressivement à l'assemblage et la déformation augmente plus rapidement. Après la plastification des barres d'acier, le tissu de fibre de carbone joue pleinement son rôle et la déformation augmente rapidement, ce qui permet de bénéficier pleinement de sa résistance et de son efficacité élevées.

2. Élément de cisaillement en béton armé de fibres de carbone.

Le renforcement en cisaillement du béton armé consiste à lier la fibre de carbone à la zone de cisaillement de l'élément, où l'effet de la fibre de carbone est similaire à celui des étriers. Avant la plastification, le développement de la déformation de la fibre de carbone est lent et sa valeur de déformation maximale est plus faible. Après la rupture du composant, l'effet de l'étrier est progressivement remplacé par la fibre de carbone. Le développement de la contrainte de la fibre de carbone est plus rapide, la valeur de la contrainte est supérieure à celle de l'étrier, et le confinement de l'étrier est réduit, tandis que le développement de la contrainte est lent.

3. Poteaux parasismiques en béton renforcé de fibres de carbone.

Le renforcement sismique des poteaux en béton par la fibre de carbone est obtenu en augmentant la ductilité des poteaux en béton avec du PRFC. La principale fonction de la fibre de carbone est de retenir le béton interne. Cette contrainte est passive. Avec l'augmentation de la pression axiale du poteau en béton, la dilatation latérale entraîne l'allongement circonférentiel du PRFC, augmentant ainsi la force de liaison latérale. Le mécanisme de contrainte dépend de deux facteurs : la capacité de dilatation latérale du béton et la capacité de retenue circonférentielle du PRFC.

Le béton confiné en PRFC présente deux stades de contrainte :

Dans le premier stade, le béton est en phase élastique linéaire, comparable à celle du béton ordinaire, et la déformation transversale est faible. Par conséquent, la déformation transversale des fibres de carbone est très faible et la limite est proche de la contrainte maximale du béton ordinaire.

Dans le deuxième stade, une fois la capacité portante ultime atteinte, la dilatation et la déformation latérales du béton augmentent fortement, la déformation cyclique des fibres de carbone augmente significativement, la force de liaison circonférentielle augmente et la pression ultime du béton devrait être améliorée. Par conséquent, l'écrasement du béton dans la zone de compression est retardé, les performances de déformation plastique des armatures longitudinales sont pleinement atteintes et la ductilité des composants est significativement améliorée.