Renforcement en plastique renforcé de fibresLes armatures en PRF (polymère renforcé de fibres) remplacent progressivement les armatures en acier traditionnelles dans le génie civil grâce à leur légèreté, leur haute résistance et leur résistance à la corrosion. Cependant, leur durabilité est affectée par divers facteurs environnementaux, et les principaux facteurs et mesures à prendre en compte sont les suivants :
1. Humidité et environnement aquatique
Mécanisme d'influence :
L'humidité pénètre dans le substrat, provoquant un gonflement et un affaiblissement de la liaison à l'interface fibre-substrat.
L'hydrolyse des fibres de verre (GFRP) peut entraîner une perte de résistance importante ; les fibres de carbone (CFRP) sont moins affectées.
L'alternance d'humidification et de séchage accélère la propagation des microfissures, provoquant un délaminage et un décollement.
Mesures de protection :
Choisir des résines à faible hygroscopicité (par exemple, vinylester) ; revêtement de surface ou traitement d'imperméabilisation.
Privilégier le CFRP en environnement humide de longue durée.
2. Température et cyclage thermique
Effets des hautes températures :
La matrice de résine se ramollit (au-dessus de la température de transition vitreuse), ce qui entraîne une diminution de sa rigidité et de sa résistance.
Les températures élevées accélèrent les réactions d'hydrolyse et d'oxydation (par exemple).Fibre d'aramideL'AFRP est sensible à la dégradation thermique).
Effets des basses températures :
Fragilisation de la matrice, sujette aux microfissures.
Cycles thermiques :
La différence de coefficient de dilatation thermique entre la fibre et la matrice entraîne une accumulation de contraintes interfaciales et déclenche un décollement.
Mesures de protection :
Sélection de résines résistantes aux hautes températures (par exemple le bismaléimide) ; optimisation de l'adéquation thermique fibre/substrat.
3. Rayonnement ultraviolet (UV)
Mécanisme d'influence :
Les UV déclenchent une réaction de photo-oxydation de la résine, entraînant un farinage de surface, une fragilisation et une augmentation des microfissures.
Accélère la pénétration de l'humidité et des produits chimiques, déclenchant une dégradation synergique.
Mesures de protection :
Ajouter des absorbeurs d'UV (par exemple du dioxyde de titane) ; recouvrir la surface d'une couche protectrice (par exemple un revêtement en polyuréthane).
Inspecter régulièrementcomposants en PRVdans des environnements exposés.
4. Corrosion chimique
Environnement acide :
Érosion de la structure silicatée des fibres de verre (sensibles aux PRFV), entraînant la rupture des fibres.
Milieux alcalins (ex. fluides interstitiels du béton) :
Perturbe le réseau siloxane des fibres GFRP ; la matrice de résine peut se saponifier.
La fibre de carbone (CFRP) possède une excellente résistance aux alcalis et convient aux structures en béton.
Environnements de brouillard salin :
La pénétration des ions chlorure accélère la corrosion interfaciale et, en synergie avec l'humidité, exacerbe la dégradation des performances.
Mesures de protection :
Sélection de fibres chimiquement résistantes (par exemple, CFRP) ; ajout de charges résistantes à la corrosion à la matrice.
5. Cycles de gel-dégel
Mécanisme d'influence :
L'humidité qui pénètre dans les microfissures gèle et se dilate, aggravant les dégâts ; les cycles répétés de gel et de dégel entraînent la fissuration de la matrice.
Mesures de protection :
Contrôler l'absorption d'eau du matériau ; utiliser une matrice de résine flexible pour réduire les dommages dus à la fragilité.
6. Chargement et fluage à long terme
Effets de la charge statique :
Le fluage de la matrice de résine entraîne une redistribution des contraintes et les fibres sont soumises à des charges plus élevées, ce qui peut déclencher une rupture.
L'AFRP subit un fluage important, tandis que le CFRP présente la meilleure résistance au fluage.
Chargement dynamique :
La fatigue accélère la propagation des microfissures et réduit la durée de vie en fatigue.
Mesures de protection :
Prévoir un coefficient de sécurité plus élevé dans la conception ; privilégier les fibres CFRP ou les fibres à module élevé.
7. Couplage environnemental intégré
Scénarios réels (par exemple, les environnements marins) :
L'humidité, les embruns salés, les fluctuations de température et les contraintes mécaniques agissent en synergie pour réduire considérablement la durée de vie.
Stratégie de réponse :
Évaluation d'une expérience de vieillissement accéléré multifactoriel ; facteur d'actualisation environnemental de réserve de conception.
Résumé et recommandations
Choix des matériaux : Type de fibre privilégié en fonction de l’environnement (par exemple, le CFRP offre une bonne résistance chimique, le GFRP est peu coûteux mais nécessite une protection).
Conception de la protection : revêtement de surface, traitement d’étanchéité, formulation de résine optimisée.
Surveillance et maintenance : détection régulière des microfissures et de la dégradation des performances, réparation en temps opportun.
La durabilité deRenforcement en PRFCela doit être garanti par une combinaison d'optimisation des matériaux, de conception structurelle et d'évaluation de l'adaptabilité environnementale, notamment dans les environnements difficiles où les performances à long terme doivent être soigneusement vérifiées.
Date de publication : 2 avril 2025
