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Auteur(s)
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Jean LUYCKX : Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers (chimie industrielle) - Détaché par Elf-Atochem à la direction technique de la société Soficar en charge des qualifications aéronautiques et de développement
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Cet article est axé sur les usages structuraux des composites à base de fibres de carbone.
Nous omettons les usages liés à la décoration ainsi que les fibres courtes, bien que le béton renforcé de 1 à 4 % de fibres de carbone courtes soit connu depuis 1970. Les applications industrielles de ce béton semblent limitées à l’utilisation de fibres à bas prix et de caractéristiques mécaniques moindres. La charge de fibres de carbone permet de fabriquer des panneaux, posés à l’extérieur des bâtiments, en béton allégé relativement résistant aux intempéries. La première application de ces panneaux est le recouvrement du dôme d’Al Shaheed, à Bagdad, en Irak, en 1982. Depuis cette date, les applications sont restreintes à l’utilisation de fibres de brai (pitch) et à d’autres fibres textiles comme le polyéthylène ou le polypropylène.
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Les composites dans la construction
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3. Semi-produits de renforcement : obtention et utilisations
Les fibres de carbone s’utilisent essentiellement sous forme de matériaux composites. Il reste évident que des résines adéquates doivent être utilisées pour optimiser l’emploi des fibres de carbone. Plusieurs procédés de renforcements sont apparus au cours de ces dix dernières années. Les principaux utilisent directement les fibres de carbone sous forme de fil continu et d’autres font appel à un semi-produit plus ou moins sophistiqué, tel que : les tissus secs, les tissus préimprégnés ou des produits pultrudés.
3.1 Fibres sèches
La fibre de carbone est produite sous forme de fibres continues de très grande longueur. Elle est déposée et enroulée régulièrement autour d’un mandrin. Le poids des bobines dépend du type de fibre. En général, pour une fibre de carbone de haute résistance de 12 000 filaments, le poids des bobines varie de 500 g à 4 kg, ce qui correspond à des longueurs de fibres continues de 600 m à 5 km (soit 0,8 g au mètre linéaire).
Pour renforcer directement une structure à partir d’une bobine de fibre de carbone, il est nécessaire de pouvoir tourner autour. Ce procédé de renforcement est donc naturellement limité aux colonnes ou aux pylônes. Les bobines sont placées sur un dévidoir qui peut se mettre en mouvement dans deux directions (rotation autour de la structure à différentes hauteurs). Lorsque l’ensemble se met en mouvement, les mèches de carbone sont extraites des bobines et elles sont déposées automatiquement par enroulement autour du support à renforcer, préalablement enduit d’une résine. Après le dépôt des fibres de carbone, une couche de fermeture de résine assure la cohésion de l’ensemble. Ce procédé, facilement automatisé, est principalement utilisé dans le cas des renforcements par frettage de piles ou de colonnes (retrofitting ) de ponts ou de bâtiments. Son principal avantage est l’automatisation complète du système de pose. Il est surtout utilisé dans le cas des renforcements de grandes surfaces ou de surfaces répétitives (multicolonnes d’un très grand pont, par exemple). Son principal inconvénient est le fait qu’une pose manuelle est nécessaire pour renforcer les extrémités hautes et basses des piles et des colonnes et que cette méthode demande en outre du temps et des manipulations importantes pour installer le matériel à...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - REYNES (M.) - Les composites. - Presses Universitaires de France, Que sais-je ?
-
(2) - * - FRP International, vol. V, issue 1, p. 4-5, Hiver 1997.
-
(3) - BESSIÈRE (J.F.) - La potentialité des matériaux composites de synthèse dans l'architecture. - École d'architecture de Paris Belleville, mémoire de fin d'études (1996).
-
(4) - L'HERMITE (R.) - L'application des colles et résines dans la construction. - Ann. ITBTP, série Béton et béton armé, no 239, nov. 1967.
-
(5) - L'HERMITE (R.), BRESSON (J.) - Béton armé d'armatures collées. - Colloque RILEM, Paris, p. 175-203, 4-6 sept. 1967.
-
(6) - THEILLOUT (J.N.) - Le renforcement des structures par la technique des tôles collées : étude de fonctionnement. - ...
1 À lire également dans nos bases
LUYCKX (J.) - Fibres de carbone. - [A 2 210_02_1994] Archives matériaux (1994).
GUILLON (D.) - Fibres de verre de renforcement. - [A 2 110] Traité Matériaux fonctionnels (1995).
PINZELLI (R.) - Fibres aramides pour matériaux composites. - [A 3 985_02_1995] Archives matériaux (1995).
BERBAIN (F.) - CHEVALIER (A.) - Mise en œuvre des composites – Méthodes et matériels. - [A 3 720] Traité Plastiques et Composites (1997).
BERTHEREAU (A.) - DALLIES (E.) - Fibres de verre de renforcement. - [AM 5 132] Traité Plastiques et Composites (2008).
CARAMARO (L.) - Fibres et fils à usage technique. - [AM 5 118] Traité Plastiques et Composites (2005).
CHATAIN (M.) - Matériaux composites : présentation générale. - [AM 5 000] Traité Plastiques et Composites (2001).
HAMELIN (P.) - Renforcement des ouvrages d'art par matériaux composites. - [AM 5 615] Traité Plastiques et Composites (2002).
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