J'écris un livre sur l'équipement lourd de chantier, vous en aurez peut-être besoin.


Page de couverture du livre
Page de couverture du livre

Je suis Jérémie M. N'TAKPE, Ingénieur civil.
J'écris un livre.
Il vous sera peut-être utile.

Ce livre est une synthèse. Celle de recherches que j’ai entreprises dans le cadre d’un travail professionnel. 

La raison principale pour laquelle je pense que ces notes seront utiles à d’autres personnes est de les avoir trouvées indispensables pour ma propre pratique, mais non disponibles sous une telle forme. 

Pour un projet donné, identifier les besoins en machines, évaluer quantitativement et qualitativement des propositions alternatives et prendre des décisions en vue de l'acquisition d'équipements est une compétence pas toujours acquise durant la formation de base des professionnels de la construction en Côte d’Ivoire. 

Pour tous ceux et celles qui ressentent le besoin de se familiariser avec la gestion de la machinerie lourde en usage dans les travaux de construction, ce manuel sera une porte d’entrée. Une façon de ne pas commencer dans une fonction comme en face d’un tableau vierge. 

La sortie du bouquin est prévue pour le 15 septembre 2019 au plus tard. Je souhaite un peu avant quand-même. En attendant, vous pouvez suivre l’avancée de sa rédaction en vous inscrivant à la mailing list (cliquez sur le lien).

Aux cinq premiers inscrits, je ferai parvenir des extraits du bouquin la semaine prochaine.

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Technologie des Polymères Renforcées de Fibres à l'assaut de la Construction

Cet article présente les Polymères Renforcées de Fibres (PRF), des matériaux composites, constituant une des avancées technologiques majeures du génie civil. Il donne la problématique pour laquelle ce matériau a été inventé, il présente ses caractéristiques de base et termine sur son utilité.

Barre diamètre 6 mm de PRF

Un ouvrage de génie civil est conçu pour une durée de vie de 100 ans en moyenne. Toutefois, plusieurs types de désordres viennent réduire cette durée de vie prévisionnelle. On parle alors de détérioration de l’ouvrage. Or le coût de la réparation et de la réhabilitation d'une structure est toujours, en termes relatifs, nettement supérieur au coût de la structure initiale. La réparation nécessite généralement un volume relativement faible de matériaux de réparation mais un engagement de main-d'œuvre relativement important. On estime les coûts de réhabilitation associés à ces détériorations, à travers le monde, à plusieurs milliards de dollars par année. En l’occurrence, les travaux de réhabilitation du pont Félix Houphouët-Boigny à Abidjan entamés en 2018 coûteront près de 70 millions $.

A l’origine des Polymères Renforcées de Fibres

La corrosion de l’armature d’acier des structures en béton est l’une des premières causes de la détérioration des ouvrages. Il s’agit d’un phénomène dont l’ampleur et les considérations économiques ont initié le développement de nouvelles technologies afin de protéger l’armature contre la corrosion. Différentes techniques tel que la protection cathodique, l'utilisation d'enduit d'époxy et d’acier galvanisé ont été employées.

Malgré tous les efforts déployés, ces nouvelles techniques de protection des barres d’acier ne réussissent pas à empêcher complètement la corrosion. Le demi échec de ces technologies de protection de l’acier contre la corrosion a orienté les recherches vers de nouveaux matériaux d’armature, les polymères renforcés de fibres (PRF) communément appelés, sous un terme générique, matériaux composites.

Comment se présente les PRF ?

Le polymère renforcé de fibres (PRF), également appelé plastique renforcé de fibres, est un matériau composite constitué d’une matrice polymère renforcée de fibres.

Les fibres ou polymères assurent la fonction de renfort. Elles procurent les principales propriétés mécaniques du matériau composite, comme la rigidité, la résistance et la dureté. Elles sont généralement du verre, du carbone ou de l'aramide, bien que d'autres fibres telles que le papier, le bois ou l'amiante aient parfois été utilisées.

La résine est la matrice liante qui assure la cohésion et le transfert des contraintes à l’ensemble du matériau composite. Elle procure aussi une protection contre les agressions du milieu. Les résines sont généralement du phénol-formaldéhyde.

Petite histoire des PRF

Le développement des matériaux de polymères renforcés de fibres (PRF) remonte aux années quarante avec la fin de la deuxième guerre mondiale et le début de la Guerre froide russo-américaine. Pendant cette période, une pénurie de matériaux conventionnels, dont l’acier, a entraîné l’usage des produits de PRF pour des fins militaires et aérospatiales. Les industries occidentales aérospatiale, automobile et de la marine se sont longtemps servies des avantages de la haute résistance et du poids léger des matériaux composites.

Pendant la Guerre Froide russo-américaine, des avancées ont été obtenues dans l'aérospatiale et l'industrie de défense ce qui a considérablement augmenté l'utilisation des matériaux composites. L’utilisation des PRF dans les travaux de génie civil date des années 1950 quand les barres de polymères renforcés de fibre de verre (PRFV) ont été d'abord investiguées pour une utilisation structurale. Jusqu’en 1970, le renforcement du béton par des produits de PRF n'était pas considéré comme une solution viable.

Les véritables applications structurales des produits de PRF dans le génie civil datent des années 1970 et ce n’est qu’à partir des années 1980 qu’on a pu constater leur remarquable développement, d’abord sur une base expérimentale, puis progressivement sur une base commerciale. Dès lors, on a assisté à une acceptation rapide et croissante de ces nouvelles technologies dans diverses applications à l'échelle mondiale.

PRF dans leurs usages selon leurs forces et faiblesses

Les polymères renforcés par des fibres (PRF) sont utilisés dans presque tous les types de structures d’ingénierie de pointe, allant des aéronefs, hélicoptères et engins spatiaux aux bateaux, navires et plates-formes offshore ainsi qu’aux automobiles, aux articles de sport, aux équipements de traitement chimique. Depuis quelques décennies, cependant, on constate un adoption progressive des PRF par la vieille industrie de la Construction pour des infrastructures civiles telles que comme des ponts et des bâtiments. En effet, les polymères renforcés de fibres (PRF) sont de plus en plus considérés comme une amélioration et /ou une substitution des composants ou des systèmes construits avec des matériaux de traditionnels de génie civil, à savoir le béton et l'acier.

Points forts des PRF

Les PRF sont légers, non corrosifs, présentent une résistance et une rigidité spécifiques élevées, ont une ouvrabilité facile et peuvent être facilement adaptés pour répondre aux exigences de performance. En raison de ces caractéristiques avantageuses, les composites de PRF ont été intégrés à la construction neuve et à la réhabilitation de structures grâce à son utilisation comme armature dans le béton, les tabliers de pont, les structures modulaires, le coffrage et les armatures extérieures pour le renforcement et l'amélioration parasismique.

Points faibles des PRF

Cependant, ils ont généralement une réponse élastique linéaire en traction jusqu’à la rupture (décrite comme une rupture fragile) et une résistance au cisaillement relativement faible. Ils ont également une faible résistance au feu et aux températures élevées. Ils perdent une résistance significative en flexion et sont sensibles aux effets de rupture par contrainte.

Du point de vue de l’ingénierie structurelle, les problèmes les plus graves liés aux renforts en PRF sont l’absence de comportement du plastique et la très faible résistance au cisaillement. De telles caractéristiques peuvent conduire à une rupture prématurée du tendon, en particulier lorsque des effets combinés sont présents, tels que dans les sections cisaillées de poutres en béton armé. De plus, leur coût, qu’il soit pris en compte par unité de poids ou sur la base de la résistance, est élevé par rapport aux barres d’armature en acier ou aux câbles de précontrainte classiques.

Même si, aujourd'hui encore, leurs coûts sont relativement plus élevés que ceux de matériaux classiques tels que l'acier, il existe des applications dans lesquelles les renforcements en PRF sont rentables et justifiables. Ces cas incluent l'utilisation de feuilles ou de plaques de PRF liées dans la réparation et le renforcement de structures en béton, ainsi que l'utilisation de treillis de PRF, de textiles ou de tissus dans des produits de faibles épaisseurs.

PRF une technologie à s’approprier

Le génie civil a été longtemps considéré comme une discipline conservatrice face à l’arrivée d’un nouveau produit. Cependant, l’industrie de la construction ne peut pas fermer les yeux face aux nouvelles innovations technologiques.

Sur le plan purement technique, une résistance à l’application à grande échelle des matériaux composites de PRF est fondée en partie sur le manque d’informations ayant trait à la durabilité de ces matériaux dans les conditions de service les plus critiques. Aussi, la collecte de données de caractérisation de la durabilité normalisée des PRF, l’intégration des données de durabilité dans des modèles de prévision de la durée de vie des éléments de structure utilisant des PRF, et le développement de méthodes et de techniques pour l'évaluation du cycle de vie de composants et de systèmes structurels renforcées aux PRF, sont autant de travaux à faire pour lever ces inquiétudes. 

Dans le cas des pays en développement, tel que la Côte d’Ivoire, où la ressource financière est rare, les nouvelles technologies liées à l’utilisation des composites de PRF doivent susciter une attention toute particulière de la part des ingénieurs et des gestionnaires de systèmes d'infrastructures routières et autres.

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