1. Brève présentation de la technologie de renforcement des fibres de carbone (PRFC)

Les polymères renforcés de fibres de carbone sont constitués de faisceaux de fibres de carbone à haute viscosité et haute résistance à la traction. Leur utilisation présente les avantages suivants :

A. Haute résistance (environ 10 fois supérieure à celle de l'acier ordinaire) ; excellent résultat.

B. Le renforcement améliore considérablement la résistance à la corrosion et la durabilité de la structure.

C. Faible poids mort : n'augmente pratiquement pas le poids mort ni la taille de la section ; flexible, facile à découper, large champ d'application ;

D. Construction simple (facile à construire et à utiliser), facile à mettre en œuvre et économique.

E. Grâce à la rapidité de construction, la technologie de renforcement des structures en fibre de carbone a un impact significatif sur les structures en béton.

La technologie de renforcement des structures en fibre de carbone convient à divers types de structures, notamment les poutres, dalles, colonnes, fermes de toit, piliers, ponts, cylindres, coques et autres structures. La résistance du béton de base ne doit pas être inférieure à C15. De plus, certaines propriétés mécaniques de la maçonnerie en briques peuvent être renforcées par la fibre de carbone.

2. Principe de la fibre de carbone pour le renforcement structurel

Les polymères renforcés de fibres de carbone utilisés pour le renforcement des structures présentent d'excellentes propriétés mécaniques et une résistance à la traction généralement dix fois supérieure à celle de l'acier. Cependant, la cohésion des fibres de carbone est difficile à assurer lors du tissage d'un tissu. Sous faible charge, certaines fibres de carbone soumises à des contraintes plus élevées atteignent leur résistance à la traction en premier et cessent de fonctionner. Par analogie, les fibres de carbone se rompent progressivement jusqu'à la rupture totale. L'utilisation d'un liant permet une bonne cohésion des fibres de carbone, améliorant ainsi considérablement la résistance à la traction des plaques de fibres de carbone. Par conséquent, le renforcement en fibres de carbone doit d'abord favoriser la cohésion des fibres de carbone de la plaque. Le liant joue donc un rôle essentiel dans le renforcement de la plaque. Il assure non seulement la cohésion des fibres de carbone, mais aussi celle du tissu et de la structure, afin d'atteindre l'objectif de renforcement.

3. Étude technique de la fibre de carbone pour le renforcement structurel

L'atelier de Baotaisong, appartenant à une usine pharmaceutique, a été construit en 1984. Suite à une longue exposition aux gaz corrosifs, les barres de béton et d'acier de la membrure inférieure de trois poutres à âme mince ont été fortement corrodées. Cela a entraîné des fissures, des décollements et des éclatements du béton de la couche protectrice, ainsi que la corrosion et l'éclatement des barres d'acier de la membrure inférieure, et a affaibli la section de contrainte des barres d'acier, compromettant ainsi la sécurité de la structure. Suite à une analyse et à une comparaison avec les concepteurs, le choix d'un tissu en fibre de carbone pour renforcer la poutre permet de prévenir l'érosion par les gaz corrosifs et de prolonger sa durée de vie.

4. Fondements et prémisses de la fibre de carbone pour le renforcement structurel

4.1 Fondements de la fibre de carbone pour le renforcement structurel

Plans d'atelier fournis par une usine pharmaceutique.

Corrosion des charpentes.

Résistance réelle d'une poutre à âme mince boutonnée.

Règles techniques pour le renforcement des structures en béton.

4.2 Prémisses du renforcement structurel par tissu de fibre de carbone

Nous utilisons d'abord la méthode de rebond pour détecter le béton de poutre à âme mince comme référence de renforcement. Après essai, la résistance réelle du béton est de C30.

Selon les plans de conception et la corrosion du béton et des barres d'acier sur site, la résistance à la traction de la membrure inférieure doit être améliorée. À cette fin, un tissu de fibre de carbone T700s de 610 mm de large est coupé en deux et collé en deux couches sur la partie inférieure et les deux côtés de la membrure inférieure (la largeur de la membrure inférieure de la poutre à âme mince est de 200 mm). Après renforcement, la surface de la barre d'acier de traction d'origine est augmentée de 46 %, ce qui compense la réduction de section due à la corrosion et renforce la capacité portante des éléments. De plus, le rapport de renforcement global (ρmin ≤ ρ ≤ ρ max) répond aux exigences d'utilisation.

4.3 Conception de la fibre de carbone pour le renforcement structurel

La largeur de la partie inférieure de la poutre étant de 200 mm et celle du PRFC de 610 mm, compte tenu de l'effet de largeur du PRFC et de la plage de tension de la membrure inférieure, le PRFC doit être découpé en deux couches, l'une de 300 mm et l'autre de 310 mm. Les deux couches doivent être fixées sur la face inférieure et les deux côtés de la poutre (hauteur des deux côtés : 50-55 mm). Les angles doivent être traités avec un congé (r > 20 mm).

5. Conclusion sur la fibre de carbone pour le renforcement structurel

Depuis cinq ans, aucune corrosion n'a été constatée sous l'effet de la corrosion par des gaz corrosifs.