Des matériaux innovants pour la réhabilitation et le renfoncement des ouvrages de construction

Par Lylia MADOUNI, doctorante en en sciences de l'ingénieur (architecture, génie civil et géologie)

Les infrastructures routière, urbaines, aéroportuaires et portuaires nécessitent un entretien continue et parfois des réadaptation par leur renforcement en l'occurrence les ouvrages culturels. Ces ouvrages culturels sont des œuvres d'arts qui représentent l’héritage commun de l'humanité, ces ouvrages constituent en grande partie notre patrimoine, ils symbolisent notre histoire, témoignent notre existence, ces œuvres devraient à ce titre être préservés au profit des générations présentes et futures.

Problèmes

Les ouvrages de constructions présentent dans la majorité des cas une excellente durabilité, mais elles sont quotidiennement exposés à des agressions de divers types.

Au fil des années, ces agressions conduisent à leur dégradation, celles ci peuvent provenir de plusieurs origines. Des dégradation d'origine chimique, L'eau est le premier source d'agression chimique: pluie, neige, eaux souterraines, eau de mer. Cette eau chargée de substances chimiques agressives (chlorures, sulfates, dioxyde de carbone...) qui pénètre dans le béton par les réseaux par les fissures. Des dégradation d'origine mécanique, tels que les chocs qui proviennent (les chocs des véhicules sur ponts; les chocs de bateaux sur piles; les charges mécaniques répétées ...) . Enfin des dégradation d'origine physique, tels que les incendies le séisme qui provoque des defaults de résistances par cause de subir des chargements excessives.

Les constructions en béton présentent de bonnes aptitudes à la transformation et les solutions de renforcement sont nombreuses et généralement ces méthodes ont l'inconvénient de l'augmentation des sections et ça influe directement sur la masse de toute la structure, surtout s'agissant des structures du patrimoine bâti qui ont déjà eu une longue durée de vie ce qui implique avoir subit plusieurs types d'agression de différents facteurs.

Le renforcement des structures existantes implique un développement de méthodes nouvelles et innovantes parmi lesquelles se situe le renforcement par ajout de renforts en matériaux composites collés.

le collage des matériaux composites est une solution durable et techniquement avancée, de sorte qu'ils permettent de renforcer les éléments concernés tel montré sur la figure suivante.

qu'est ce qu'un matériau Innovant?

Ces matériaux innovants sont dits composites, ils consistent en une combinaison de deux matériaux de natures différentes, se complétant et permettant d'aboutir à un matériau dont l'ensemble des performances est supérieur à celui des composants pris séparément. Et dans un sens plus précis, un matériau composite utilisé dans la réparation des structures est par définition, toute matière première comportant au moins deux composants: le renfort et la matrice. La matrice est généralement une matière plastique, les fibres utilisées sont essentiellement des fibres de verre ou de carbone.

Les matériaux composites sont considéré innovants car Grace à leurs caractéristiques mécaniques et physico-chimiques ils présentent de nombreux avantages par rapport aux matériaux traditionnelles : résistance mécanique : pour une même section d’acier, la résistance des fibres de composites est plus élevée; maniabilité : les bandes des matériaux composites présentent une large flexibilité qui facilite la mise en œuvre et son application dans les zones confinées; facilité de préparation de surfaces; la non nécessité d'une fixation mécanique; la durabilité du système de renfort : la bonne tenue des matériaux composites à la corrosion; tenue au feu; La dégradation due au feu des matériaux composites; la mise en œuvre du bandage des matériaux composites favorise une bonne étanchéité vis-à-vis de la formation du phénomène « gel- dégel » ; le système de renforcement de matériaux composites n’exige pas un entretien; réduction du temps d’exécution et mise en œuvre; poids : la densité des matériaux composites représente 20% de celle des aciers ; pour une même résistance ultime le poids du matériau composite est inférieur de 10% au poids de l'aciers. Cette légèreté fait qu'ils ont un faible impact sur les dimensions des bâtiments existants : ils sont donc particulièrement adaptés pour la réhabilitation des ouvrages faisant partie du patrimoine. Seul problème : leur coût élevé, qui les cantonne à la réhabilitation, et aux ponts ou autres ouvrages d'arts.