Armatures collées pour béton : développements récents 2010/03.04

CT Gros ŒuvreCouramment utilisée pour renforcer des structures existantes en béton, la technique classique de l'armature collée consiste à fixer des tôles d'acier ou des éléments renforcés de fibres de carbone (fibre reinforced polymers, FRP) sur une surface de béton à l'aide d'une colle époxyde adéquate. Nous évoquons ci-après les récents développements en la matière.

Armatures collées près de la surface

Cette technique, connue sous l'appellation anglaise de near surface mounted systems (NSM), consiste à creuser des rainures dans le béton et à y coller, à l'aide d'une colle epoxy visqueuse, des armatures complémentaires sous forme de bandes ou de tiges en acier ou en fibres composites (cf. figure).

armature collée près de la surface
Représentation d’une armature collée près de la surface avec tiges (à gauche) et avec bandes (à droite).

Quasiment noyées dans le béton, ces armatures sont mieux protégées à la fois contre d'éventuels dommages mécaniques et contre l'incendie.

Polymères renforcés de fils d'acier

Ce système (steel cord reinforced polymers - SCRP) est composé de fins fils ou câbles en acier de haute qualité, assemblés au moyen de fils synthétiques pour former un tissu unidirectionnel et imprégnés sur place d'une résine époxyde.

Offrant de nombreux avantages en matière de précontrainte et d'ancrage mécanique, le système présente en outre une bonne résistance contre les dégâts mécaniques potentiels.

Composites de fibres multidirectionnelles

Ce vocable (mFRP en anglais) désigne des éléments composites dans lesquels les fibres sont disposées dans plusieurs directions.

Contrairement aux composites de fibres unidirectionnelles, ces matériaux, de par leurs qualités isotropes, permettent un ancrage mécanique par boulonnage.

Mortiers renforcés de textile

Ces systèmes (textile reinforced mortars - TRM) combinent un textile industriel sous forme de tissu à mailles ouvertes, avec un mortier spécifique, à base de ciment. Le renforcement est moins élevé qu'avec un matériau traditionnel à base de liant époxydique, mais il présente néanmoins une meilleure tenue au feu et se prête en outre parfaitement au gainage des colonnes.

Précontrainte par armatures posttendues

Il peut se révéler intéressant, dans certains cas, d'utiliser les renforts extérieurs (fibres composites, polymères renforcés de fils d'acier) comme armatures de précontrainte en les liaisonnant à la surface du béton par posttension.

L'adhérence au béton exige néanmoins le recours à des moyens mécaniques. La précontrainte des fibres améliore leur efficacité en ce sens qu'elle permet d'obtenir le même niveau de renforcement que des systèmes non post-contraints, mais avec moins de matériaux.

Sangles de renforcement

Le cintrage des laminés préfabriqués d'épaisseur courante (± 1 mm) sur un faible rayon de courbure n'est pas simple à réaliser et donne généralement lieu à des concentrations de contraintes aux points de pliage. La technique de renforcement par sangles permet de remédier au problème grâce à des laminés minces à matrice de type thermoplastique que l'on enroule en plusieurs couches autour de l'élément à renforcer sans adhérence mutuelle. Celle-ci est obtenue ultérieurement par chauffage des éléments.

Conclusion

La technique des armatures collées a démontré son efficacité pour le renforcement des structures en béton. Bien que le procédé ne soit pas nouveau et qu'il connaisse de multiples applications, les développements récents dont il a fait l'objet ont parfois du mal à percer sur le marché de la rénovation.

La Guidance technologique 'Nouvelle génération d'armatures collées pour béton' mise sur pied par le CSTC, le laboratoire Reyntjens de la K.U.Leuven et le laboratoire Magnel de l'Université de Gand, vise à promouvoir ces techniques nouvelles par des actions de sensibilisation et d'information. Ce projet bénéficie du soutien financier de la Région flamande et du concours de la FEREB et d'Infobeton.be.


Article complet


F. Van Rickstal, dr. ir., chef de projet, laboratoire 'Structures', CSTC
B. Dooms, ir., chef de projet, laboratoire 'Technologie du béton, CSTC
W. Figeys, dr. ir., K.U.Leuven
B. Debbaut, ing., UGent