Performance de barres d'armature en polymères renforcés de fibre (PRF) de verre pour des structures en béton sous les effets combinés de la charge soutenue, de la température et de l'environnement humide et alcalin

Abstract

La corrosion de l’armature d’acier des structures en béton a été identifiée comme étant la première cause de la détérioration en Amérique du Nord. Au Canada, de nombreux ponts construits il y a plus de 30 ans, ainsi que d’autres types de structures comme les stationnements multi-étagés présentent des déficiences structurales principalement dues à la corrosion d’acier accentuée par la rigueur du climat et une utilisation des sels de déglaçage. Les coûts de réhabilitation associés à ces détériorations sont estimés, à travers le monde, à plusieurs milliards de dollars par année. L’ampleur du problème et les considérations économiques qui en résultent initièrent le développement d’armatures en matériaux composites qui possèdent des atouts majeurs par rapport à l’acier notamment dans les milieux corrosifs. En plus de leur résistance à la corrosion, les armatures de PRF présentent d’autres avantages par rapport à l’acier en terme de légèreté, de résistance mécanique élevée et de neutralité électromagnétique. Cependant, leur utilisation est actuellement freinée par le manque de données sur leur durabilité notamment en milieux alcalins. En continuité avec les travaux de recherche réalisés ces dernières années dans le cadre de la Chaire de recherche du CRSNG sur les renforcements en matériaux composites pour les structures en béton sous la supervision du professeur Brahim Benmokrane de l’Université de Sherbrooke, cette thèse se présente comme une contribution à l’obtention de nouvelles données sur la durabilité des armatures de PRFV. Les résultats de cette thèse devraient rassurer les utilisateurs de la performance à long terme des armatures de PRF, en particulier celles manufacturées en fibre de verres, et permettre ainsi aux concepteurs d’optimiser la conception structurale à l’aide de ces nouveaux matériaux. Les résultats de cette étude pourront aussi convaincre les organismes chargés d’élaborer les normes d’augmenter les valeurs des contraintes admissibles notamment celle ayant trait au fluage. Dans les premiers chapitres, une revue de littérature est présentée. Celle-ci touche les différents aspects des barres d’armatures en fibres de verre et présente une bibliographie détaillée sur l’état des connaissances actuelles. Le projet de recherche est ensuite développé. L’analyse expérimentale et statistique des résultats est ensuite effectuée et des conclusions et recommandations sont enfin formulées. Les résultats montrent qu’aucun changement significatif n’a été observé pour la rigidité des armatures de PRFV ce qui est très positif pour la conception de structures en béton armé de PRFV. Des baisses de résistance mécanique variées en fonction de la charge soutenue et des conditions d’exposition subies ont été observées après un vieillissement accéléré. Ces pertes ont parfois été reliées à la température d’exposition, à la charge soutenue de même qu’à la présence de solution alcaline et d’eau deionisée. Toutefois, malgré ces faibles diminutions de résistance des armatures de PRFV, l’efficacité structurale de ces dernières demeure de loin satisfaisante en comparaison de limites de contraintes admissibles imposées par la norme canadienne CAN/CSA-S806-02 et le guide de calcul ACI 440 1R-03 et ce, même après une exposition environnementale sévère et prolongée.