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Communication Dans Un Congrès Année : 2022

Durabilité des armatures composites en PRF et des structures en béton armé par PRF soumises à un vieillissement sous charge

Résumé

Corrosion of steel reinforcement is the main cause of degradation of reinforced concrete structures. To overcome this problem, a solution already widespread in North America consists in replacing conventional steel reinforcing bars (rebars) with Fiber Reinforced Polymer (FRP) rebars. FRP rebars are indeed insensitive to corrosion and have higher mechanical resistances than steel rebars. However, despite their great potential, these reinforcements are still not widely used in France, mainly because of insufficient data concerning their durability in service conditions. Although there are already many studies on the durability of glass fiber FRP (GFRP) reinforcements exposed to alkaline environments more or less representative of the concrete environment, little is known about the impact of environmental exposure coupled with mechanical stresses (aging under load). The proposed study therefore aims to better understand the possible effects of these different factors on the long-term behavior of FRP and FRP-reinforced concrete structures, in particular on damage mechanisms and kinetics. It is carried out in partnership with ANDRA. In this context, accelerated ageing under sustained load is carried out on different types of specimens: - GFRP rebars are exposed in an alkaline environment (concrete coating and immersion in a high pH solution for different temperatures in order to accelerate the phenomena) and simultaneously subjected to a sustained tensile load. After aging, tensile tests are conducted until failure in order to evaluate residual properties of the rebars, - Pull-out specimens (GFRP rebars embedded in a concrete cylinder) are immersed in the same alkaline solution at different temperatures and subjected to a sustained load inducing a shear stress at the concrete/FRP interface. After aging, mechanical characterizations until failure are also performed to evaluate the residual concrete/PRF bond properties. In addition, accelerated aging in the same environments but without load are carried out on the two types of specimens, in order to decorrelate the different phenomena. Physicochemical analysis and microstructural observations are also carried out on all the specimens after aging in order to better understand the degradation mechanisms involved. This article presents the global experimental program of the study as well as the first results of the current campaign.
La corrosion des armatures en acier est la principale cause de dégradation des structures en béton armé. Pour pallier ce problème, une solution déjà répandue en Amérique du Nord consiste à remplacer les armatures métalliques classiques par des armatures en Polymère Renforcé de Fibres (PRF). Ces dernières sont en effet insensibles à la corrosion et présentent des résistances mécaniques supérieures à celles des aciers. Cependant, malgré leur grand potentiel, ces armatures restent encore peu utilisées en France, en raison notamment de données insuffisantes concernant leur durabilité dans les conditions de service. S’il existe déjà beaucoup d’études portant sur la durabilité des armatures en PRF à fibre de verre (PRFV) exposées à des environnements alcalins plus ou moins représentatifs du milieu béton, on connait encore mal l’impact d’une exposition environnementale couplée à des sollicitations mécaniques (vieillissement sous charge). L’étude proposée vise donc à mieux appréhender les éventuels effets combinés de ces différents facteurs sur le comportement à long terme des PRFV et des structures en béton armé par PRFV, en particulier sur les mécanismes et cinétiques d’endommagement. Elle est réalisée en partenariat avec l’ANDRA. Dans ce cadre, des essais de vieillissement accéléré sous charge sont menés sur différents types d’éprouvettes : - des armatures PRFV sont exposées en milieu alcalin (enrobage béton et immersion dans une solution à haut pH pour différentes températures afin d’accélérer les phénomènes) et soumises simultanément à une charge constante de traction. Après vieillissement, des essais de traction sont menés jusqu’à la rupture pour évaluer les propriétés résiduelles de ces armatures, - des éprouvettes de type pull-out (armatures PRFV noyées dans un cylindre de béton) sont immergées dans une solution alcaline à différentes températures et soumises à une charge constante induisant un effort de cisaillement à l’interface béton/PRF. Après vieillissement, des caractérisations mécaniques jusqu’à la rupture sont réalisées pour évaluer l’adhérence résiduelle béton/PRF. En complément, des essais de vieillissements accélérés dans les mêmes environnements mais sans application d’une charge sont réalisés sur les deux types d’éprouvettes, afin de décorréler les phénomènes. Des analyses physicochimiques et observations microstructurales sont également effectuées sur l’ensemble des éprouvettes vieillies en vue de mieux cerner les mécanismes de dégradation mis en jeu. Cet article présente la démarche expérimentale globale de l’étude ainsi que les premiers résultats de la campagne en cours.

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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04281735 , version 1 (13-11-2023)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04281735 , version 1

Citer

Noëmie Delaplanque, Sylvain Chataigner, Laurent Gaillet, Marc Quiertant, Karim Benzarti, et al.. Durabilité des armatures composites en PRF et des structures en béton armé par PRF soumises à un vieillissement sous charge. 25eme Congrès Français de Mécanique,, Association Française de Mécanique - AFM, Aug 2022, Nantes, France. 13 p. ⟨hal-04281735⟩
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