Poutres en cisaillement avec béton de fibre en polypropylène

Abstract

Cette étude rapporte les résultats d'une recherche expérimentale en vue de déterminer si des fibres de polypropylènes incorporées au béton peuvent contribuer à améliorer le comportement structural des éléments en béton armé. Plus particulièrement, l'influence des fibres sur la capacité portante de la poutre soumise à l'effort de cisaillement est étudiée. Trois séries de spécimens totalisant six poutres de sections rectangulaires (300×500 mm) ont été testées. Les variables étudiées sont le pourcentage d'étriers et le volume de fibres ajouté. La première série comprend 3 poutres sans étriers ayant différents pourcentages de volume de fibres (0%; 0,5% et 1,0%). La deuxième série comprend 3 poutres sans fibres ayant différent taux d'étriers (sans étriers, s = 0,35d[indice inférieur v], s = 0,7d[indice inférieur v]). La troisième série comprend une poutre ayant un taux élevé d'étriers (s = 0,7d[indice inférieur v]) combiné à un volume élevé de fibres (1,0% de fibres). La confection du béton de fibres a donné lieu à certains problèmes en ce qui concerne le malaxage. Dans le cas d'une fabrication par malaxage classique, des pourcentages plus élevés ou des longueurs plus grandes de fibres conduisent à une mauvaise homogénéité du mélange. De plus, la plus grande quantité d'eau requise pour remédier au problème d'homogénéité est responsable de la réduction de la résistance et de l'augmentation du retrait. L'addition de fibres dans le béton diminue la maniabilité et la compacité du béton. Pour palier à cet inconvénient, il peux être envisagé de réduire le rapport eau/ciment du mélange. Il semble également que l'on ait intérêt à utiliser des granulats de plus faibles dimensions et à s'orienter vers des mortiers. À la fin du programme de l'optimisation des bétons fibrés, nous avons réussi à obtenir un béton homogène et sans défaut de surface. La fibre de polypropylène est bien incorporée dans le béton ce qui permet un meilleur ancrage dans le mortier. Tous les problèmes de ségrégation et de ressuage ont été réglés. Tous les mélanges de béton de fibres ont une résistance en compression de 30 MPa. Ceci répond à l'exigence du projet de trouver des bétons de fibres qui ont la même résistance que le béton normal. Dans le cas étudié, la poutre sans étrier qui contient 0,5% de fibres donne un comportement plus ductile et un gain de résistance tandis que les poutres sans étrier qui contiennent 1,0% de fibres ont un gain de résistance, mais peu de gain en ductilité par rapport aux poutres de béton normal. Par contre, la poutre qui contient 1,0% de fibres et un taux d'armature transversale ([rhô][indice inférieur s] = 0, 69%) a montré un comportement beaucoup plus ductile par rapport aux autres poutres. Les essais ont montré également que l'ajout des fibres dans le béton peut améliorer le réseau de fissures et ont tendance à réduire la quantité et l'ouverture des fissures. L'effet des fibres sur le comportement des poutres est significatif.