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3 RÉPARATIONS Structures renforcées par des composites à fibres de carbone

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3 RÉPARATIONS Structures renforcées par des composites à fibres de carbone

Les tissus en fibre de carbone permettent de réparer ou renforcer les structures dégradées, sous-dimensionnées ou encore mal exécutées. Cette solution d’apparence simple, souple et rapide à mettre en œuvre, nécessite néanmoins de grandes précautions lors de la préparation des supports et de la pose du textile.

À la fin des années 1980, certaines entreprises spécialisées dans la rénovation des ouvrages, ou dans l’élaboration de techniques de réparation, se mettent en quête d’une solution capable de remplacer les méthodes de renforcement habituelles des structures par plats collés métalliques.

Cette solution, employée depuis les années 1960, présente en effet, beaucoup d’inconvénients, à la fois techniques et logistiques, comme le résume Alain Ghenassia, directeur du Développement de Freyssinet : « Les tôles, lourdes à transporter et à manipuler, nécessitent la mise en place de structures d’étaiement importantes, afin de reprendre leur poids propre, ainsi que les efforts nécessaires à la mise en pression assurant le collage. Elles réclament par ailleurs une phase de préparation importante, interdisent l’accès aux locaux pendant plusieurs jours et requièrent des travaux de maintenance, afin d’éliminer les risques de corrosion ».

Une solution issue de l’aéronautique

L’idée ? S’inspirer de l’aéronautique et, plus précisément des produits de réparation et de renforcement composite à base de fibres de carbone – lamelles et tissus – matériau qui présente l’avantage d’offrir de très bonnes performances en termes de résistance et de rigidité.

Les solutions qui en découlent, apparues dans l’Hexagone au milieu des années 90, sont mises rapidement en pratique – du moins à l’échelle de la France, le secteur du BTP étant toujours très frileux face à l’innovation – deux ou trois années plus tard, les premières applications apparaissent en milieu hospitalier. Plus précisément « sur des projets de remise aux normes, qui réclament fréquemment la création de trémies, ou lorsque l’arrivée de nouveaux matériels lourds, de type scanner, nécessite de renforcer les dalles existantes des hôpitaux », explique Yvon Gicquel, chef produits Réparation chez Sika.

Principale explication de ce succès « rapide » : l’établissement peut continuer à fonctionner, contrairement donc à la solution rivale par plats collés. Un avantage qui, au final, sera un des arguments clés qui facilitera la démocratisation technique de ces solutions, la plupart des clients étant sensible au fait de pouvoir maintenir une activité durant les travaux. Sur un chantier de parking par exemple, lorsqu’il faut renforcer les poteaux, à la suite d’un accroissement des descentes de charges, ces solutions présentent également un autre atout de taille, « celui de n’avoir presque aucune incidence sur le diamètre des poteaux », souligne Éric Boullenois, directeur technique et marketing chez Basf. Autrement dit : aucune perte de surface pour l’exploitant, donc aucun manque à gagner.

Côté entreprise, ces systèmes composites se traduisent par des gains de temps, une simplicité de mise en œuvre (ni matériels à installer, ni gravois à éliminer) et une pénibilité moindre : produits légers, stockables (rouleaux) et manuportables, pouvant être découpés sur site.

Des solutions à haute technicité

En théorie, les lamelles sont souvent préférées aux tissus, dans les cas de renforcement de poutres au moment fléchissant. Les tissus étant, quant à eux, plutôt employés pour les applications de renforcements sismiques, ou à l’effort tranchant, ainsi que pour tous les travaux de confinement « afin, par exemple, d’accroître la capacité portante des poteaux d’un bâtiment sur lequel une erreur de conception se serait produite, ou qu’un béton de qualité insuffisante aurait été coulé lors de l’exécution d’un niveau », précise Jean-Marc Laurent, responsable marketing de VSL International.

Mais dans la pratique, les tissus de carbone sont applicables à toutes les problématiques, « et ils s’adaptent facilement à toutes les géométries en tolérant d’éventuels écarts de planimétrie », argumente Alain Ghenassia. Par ailleurs, leur structure aérée élimine tout risque d’emprisonner une bulle d’air lors du collageet donc de générer un défaut de mise en œuvre. L’applicateur doit, en effet, respecter une procédure rigoureuse, les tissus composites étant, sous leur apparente simplicité de papiers peints, « des produites hautement techniques réclamant une grande expertise et des entreprises de pose qualifiées » (voir encadré), souligne Michaël Tixier, chargé d’affaires génie civil chez Mapei.

Premier point à contrôler : l’état du support béton – les applications sur bois et métal sont possibles, mais encore marginales – notamment dans les cas de renforcement d’ouvrages anciens. Dans tous les cas, le recours à un bureau d’études spécialisé est nécessaire, celui-ci déterminant le nombre de couches à mettre en œuvre ainsi que le grammage (classiquement entre 200 et 600 g/m2) du tissu à employer, les fabricants proposant généralement deux types de produits : uni-directionnel (toutes les fibres dans le même sens) ou biaxial avec des fibrescroisées à 90°.

À noter qu’un tissu quadriaxial est disponible chez Mapei, tandis que Freyssinet dispose d’un système de mèches en carbone qui permet d’ancrer le tissu sur les armatures existantes, donc de s’affranchir de l’interface béton.

Le tissu est ensuite collé au support par l’intermédiaire d’une résine d’imprégnation spécifique. L’intervention, qui s’effectue sous hygrométrie et température contrôlées, s’achève par l’opération de marouflage qui élimine les bulles d’air éventuellement présentes entre les deux matériaux.

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