Sujet de Doctorat
Durabilité des structures renforcées dans le génie civil
Résumé
Le renforcement structural par collage externe de composites à base de fibres synthétiques est courant pour prolonger la durée de vie des ouvrages en béton. Depuis peu, pour concilier performance et enjeu environnemental, les composites à base de fibres végétales et de résines biologiques font leur apparition mais se pose la question de la durabilité de ces systèmes de renforcement lorsqu’ils sont exposés aux conditions climatiques.
Cette thèse, menée dans le cadre du projet ANR MICRO, présente une étude expérimentale sur la durabilité de deux composites : l’un traditionnel, à base de fibres de carbone et d’une résine époxyde (PRFC), l’autre, plus innovant, à base de fibres de lin et d’une résine époxyde partiellement biosourcée (PRFL). L’objectif est d’évaluer l’évolution des propriétés de ces composites et de leur capacité à renforcer une structure en béton au cours du temps en fonction des conditions environnementales. Ces systèmes de renforcement sont soumis à six vieillissements accélérés hygrothermiques pendant 24 mois et à un vieillissement naturel en région lyonnaise durant 3 ans.
Des caractérisations physico-chimiques et mécaniques ont été menées sur les composites au cours du vieillissement. Un suivi par émission acoustique a été réalisé lors des essais de traction pour mieux appréhender les endommagements occasionnés par les vieillissements. Il ressort de cette étude que la dissolution des composants biologiques de la fibre de lin en immersion dans l’eau à une température élevée a provoqué une pérennité moindre du composite partiellement biosourcé à celle du composite traditionnel. Par contre en vieillissement naturel de 1 à 3 ans, le composite partiellement biosourcé a présenté une durabilité plus importante que le composite traditionnel.
Enfin, le comportement au cours du temps de la liaison composite/béton collée a été étudié par le biais d’essais d’arrachement et de cisaillement. Une attention particulière a été donnée à l’analyse de l’influence du traitement de surface du béton sur le comportement de la liaison. Les résultats obtenus ont indiqué qu’une surface de béton sablée permet de retarder le vieillissement hygrothermique en immersion dans l’eau à 40oC et d’augmenter la résistance à l’arrachement. Après vieillissement à température élevée, le composite biosourcé conserve une bonne adhérence avec le béton même si ses performances sont plus faibles que celles du composite traditionnel. Après vieillissement par immersion, les interfaces composite/béton sont fortement dégradées, quel que soit le composite. Après 3 ans du vieillissement naturel, les performances du composite partiellement biosourcé sont proches de celles du composite traditionnel.
Malgré quelques restrictions, le composite partiellement biosourcé pourrait raisonnablement remplacer le composite traditionnel pour le renforcement extérieur de structures en béton.
Encadrants
- Laurence CURTIL
- Nadège REBOUL
Début et fin de thèse
01/10/2017 – 31/01/2021