Le béton est un matériau hétérogène, fragile en traction et de composition complexe et variable selon la provenance des matériaux de bases qui le constituent. Aujourd’hui, ce matériau est cependant omniprésent dans la construction car son faible cout défit toute concurrence. Les entreprises doivent donc s’accommoder de ses imperfections.
Les chercheurs ont apporté une réponse partielle aux défauts de ce matériau en concevant l’utilisation d’armatures d’acier apportant ainsi une résistance à la traction. Malgré ce progrès, l’emploie du béton armée ne réduit pas la fissuration du béton, et il convient de prendre d’ importantes dispositions constructives en ce qui concerne la mise en place sur chantier. En effet la différence de module d’élasticité entre le béton et l’acier nous indique que le béton est déjà fissuré lorsque les armatures sont sollicitées pour reprendre les efforts. Le développement des bétons ne s’est pas arrêté pour autant. L’amélioration des techniques de dimensionnement et de mise en oeuvre du béton traditionnel et l’apparition de la précontrainte ont constitués des avancées majeurs dans le domaine de la construction.
Le béton renforcé de fibres métalliques est un matériau composite à matrice fragile. Il est constitué d’un renfort (fibre) plongé dans une matrice (pâte de ciment). Nous étudierons ici le cas de fibres métalliques incorporées dans une matrice cimentaire lors de la fabrication. Ce concept d’utilisation de béton renforcé avec des fibres métalliques s est concrétisé vers le début des la fin des années soixante. L’idée majeure proposée par les chercheurs était de réduire la fissuration et d’augmenter la résistance globale à la traction. Ce nouveau matériau présente en effet des propriétés intéressantes, comme la bonne résistance à la traction, à la fatigue, aux chocs, l’amélioration de la durabilité face aux cycles de gel dégel. On peut en effet attendre de ce matériau une répartition de la fissuration plus homogène du fait de sa constitution. Un pourcentage plus ou moins grand de fibres métalliques de dimensions et de formes variables apporte comme nous le verrons une amélioration des propriétés mécaniques et de la durabilité.
Les bétons à base de fibres métalliques (BFM) sont actuellement utilisés sur le marché dans la restauration des ouvrages d’art, la réalisation de bétons projetés dans les tunnels ou les canalisations, la fabrication d éléments minces et très résistants comme les dallages industriels. Les chercheurs ont mis au point des formulations adaptées à chaque type de situation et des méthodes de dimensionnements font actuellement l’objet de beaucoup de travaux de recherche. Ces travaux sont basés sur l’analyse du comportement du matériau, à l’échelle microscopique, comme à l échelle de la structure.
Afin de comprendre l’utilisation et le comportement de ce matériau une recherche sur la micro-structure du matériau a été nécessaire. Ce rapport présente une analyse sur l’étude de la micro-structure au travers du mécanisme d’action des fibres dans le béton. Dans un premier temps, nous présenterons rapidement les principales caractéristiques et problématiques liées à ce matériau. Puis, une analyse du comportement des fibres métalliques, notamment au niveau de l’ interface fibre matrice au sein de la matrice cimentaire sera développée.
Suite : les bétons de fibre (2/8) – généralités sur les bétons de fibre
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