Qu'est-ce qu'un polymère renforcé de fibres (PRF) ?
Définition
Un polymère renforcé de fibres (PRF) est un matériau composite qui maintient des fibres résistantes dans une résine polymère. Les fibres apportent la résistance et la rigidité. La résine lie les fibres entre elles. Le verre, le carbone, l’aramide et le basalte sont les fibres les plus courantes. L’époxy, le vinylester et le polyester sont les résines les plus courantes.
Le PRF dans le béton
Le renforcement en PRF est une alternative à l’acier d’armature dans les ouvrages en béton où l’acier se corrode. La FHWA donne les propriétés suivantes du renforcement en PRF :
- Avantages : résistance longitudinale élevée, absence de corrosion, caractère amagnétique, endurance en fatigue élevée, et faible conductivité thermique et électrique. Sa masse volumique est d’environ un cinquième à un quart de celle de l’acier.
- Inconvénients : coût élevé, absence de plasticité avant la rupture fragile, faible résistance transversale et faible module d’élasticité. Le rayonnement ultraviolet peut l’endommager. Les dégâts causés par le feu dépendent de la résine et de l’enrobage de béton.
Une étude de la FHWA a modélisé une chaussée en béton à armatures continues. Elle a utilisé un module de 40 GPa pour les armatures en PRF de verre (PRFV) et de 200 GPa pour les armatures en acier. Ce sont des données de modèle, et non des valeurs normalisées. L’étude a trouvé une contrainte plus faible dans le béton avec les armatures en PRFV, en raison de leur module plus bas.
Le PRF est aussi collé à la surface d’un élément en béton existant, comme renforcement complémentaire. L’ACI 440.2R-17 est le guide de l’ACI pour ces systèmes. L’ACI 440.1R-15 est le guide de l’ACI pour les barres en PRF dans le béton neuf.
Le PRF sur les aérodromes
La FAA AC 150/5300-13B demande de ne pas utiliser de matériaux magnétiques, comme l’acier d’armature, dans une aire d’étalonnage des compas. Elle autorise les goujons non métalliques, par exemple en fibre de verre. Elle ne mentionne pas les armatures en PRF. L’AC 150/5370-10H inscrit, dans sa spécification pour les canalisations de drainage et les ponceaux, les tuyaux en fibre de verre faits de résine thermodurcissable renforcée de fibres de verre.
Foire aux questions
- Une armature en PRF se corrode-t-elle comme l'acier ?
- Non. Une armature en PRF ne se corrode pas, donc les ingénieurs l'utilisent dans le béton là où l'acier se corrode. Elle a d'autres limites. Le rayonnement ultraviolet, l'humidité et un milieu alcalin peuvent endommager certaines fibres de verre et d'aramide, et le feu peut endommager la résine.
- L'armature en PRF est-elle ductile ?
- Non. Une armature en PRF ne cède pas avant de rompre, et son module d'élasticité est faible comparé à celui de l'acier. Il existe des guides de conception pour le béton armé de PRF, car ce matériau se comporte différemment de l'acier.
- Pourquoi certaines chaussées aéroportuaires évitent-elles l'acier d'armature ?
- L'acier est magnétique. La FAA AC 150/5300-13B demande de ne pas utiliser de matériaux magnétiques, comme l'acier d'armature, dans une aire d'étalonnage des compas. Elle autorise les goujons non métalliques, par exemple en fibre de verre.
Références
- fhwa-hrt-05-081
- Design of Continuously Reinforced Concrete Pavements Using Glass Fiber Reinforced Polymer Rebars (FHWA-HRT-05-081) FHWA
- aci-440-1r-15
- ACI 440.1R-15, Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Bars American Concrete Institute
- aci-440-2r-17
- ACI 440.2R-17, Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures American Concrete Institute
- faa-ac-150-5300-13b
- AC 150/5300-13B, Airport Design FAA
- faa-ac-150-5370-10h
- AC 150/5370-10H, Standard Specifications for Construction of Airports FAA
- wikipedia-frp
- Fiber-reinforced plastic Wikipedia
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