Etude de matériaux minéraux renforcés par des fibres organiques en vue de leur utilisation dans le renforcement et la réparation des ouvrages tels que les ponts

par Tawfik Mahmoud

Thèse de doctorat en Génie des matériaux

Sous la direction de Dominique Rouby et de Sandrine Maximilien.


  • Résumé

    L'utilisation du bois a conduit jusqu'à présent à des applications d'allégement ou d'isolation vis à vis du bruit, mais les aspects de renforcement en termes de propriétés mécaniques du matériau final sont encore très mal connus. L'objectif principal du présent travail est d'explorer les potentialités et les problèmes posés par l'utilisation du bois comme renfort dans une matrice cimentaire. Le bois utilisé dans cette étude est du peuplier sous forme de baguettes de section carrée (2 mm x 2 mm, longueur : 48 mm), ayant ou non subi un traitement de rétification. Ce traitement thermique, mis au point et réalisé au Centre SPIN permet de limiter la reprise en eau par le bois et, partant, de réduire ses variations dimensionnelles. Mais le bois traité est alors plus fragile. Le bois a été caractérisé par des essais de flexion 3 points en utilisant la statistique de Weibull. Le traitement de rétification conduit à une diminution de la résistance moyenne, ainsi que l'humidification du bois. Des essais réalisés avec différentes longueurs entre appuis montrent que le bois testé en flexion présente un effet de volume non conforme au modèle de Weibull : la contrainte ultime due au moment fléchissant est d'autant plus élevée que la distance entre appuis est grande. Ce résultat sera analysé et discuté en prenant en compte les efforts tranchants. Afin de caractériser in fine l'effet du renforcement dans le cas d'un composite à fibres courtes orientées aléatoirement, nous avons développé un test d'extraction où les baguettes sont orientées obliquement, d'un angle thêta, par rapport à l'effort de traction. Lors de l'extraction, les baguettes subissent une flexion qui conditionne leur probabilité de rupture. Les résultats concernant la force de pontage en fonction de l'angle d'inclinaison sont analysés et simulés à l'aide d'un modèle analytique d'encastrement oblique et des critères de "pliage" et de rupture des baguettes. La méthodologie d'étude du pontage d'une fissure par a aussi été appliquée au cas de renforts plus résistantes en traction et dont l'accrochage avec le ciment est plus fort, il s'agit de rubans minces de verres métalliques.

  • Titre traduit

    Study of materials minerals reinforced by organic fibers regarding their usage in the reinforcement and the repair of the works such as the bridges.


  • Résumé

    Until now, wood was added to the cement to achieve lighter materials or materials suitable for phonic insulation. However the aspects of reinforcement in terms of mechanical properties of final cement-wood composite are still very badly known. The principal objective of the present work is to explore the potential and the problems put by the usage of the wood as reinforcement in a cement matrix. In this work, poplar wood was used. Some of them underwent cross-linking treatment. This thermal treatment, set up and realized in the SPIN centre, allows limiting the water retake of the wood, and thus to decrease its dimensional variations. This treatment decreases the average resistance of the wood as well as the humidification of wood (fracture strength measured in 3 points bending test). Tests carried out with various lengths between supports show an affect of the sample volume which is not conform with the modal of Weibul: the ultimate stress due to the bending moment is all the more high that the distance between loading points is high. This result will be analysed and discuss taking into account the shear stresses. In order to characterise in end the effect of the reinforcement in the case of a composite one to short oriented fibers randomly, we developed an extraction test where the rods obliquely are oriented, in comparison with the traction effort. At the time of the extraction, the rods undergo a bending, that conditions their rupture probability. On a analytical model will be analyzed the bridging and the validity on metallic glasses

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Informations

  • Détails : 1 vol. (204 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 179-185

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  • Bibliothèque : Ecole nationale supérieure de céramique industrielle. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 85(67) MAH
  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3031)
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