Approche expérimentale du vieillissement des matériaux composites à matrice polymère utilisés dans la réparation et/ou le renforcement des ouvrages d'art

par Sofiène Marouani

Thèse de doctorat en Génie des matériaux

Sous la direction de Patrice Hamelin et de Laurence Curtil.

Soutenue en 2007

à Lyon 1 .


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est d'initier une réflexion sur le vieillissement des matériaux composites utilisés en renforcement des structures du Génie Civil. En effet la méconnaissance de la durabilité des matériaux composites est un frein à leur utilisation. Au cours de ce travail de thèse, nous avons dans un premier temps étudié l’influence des conditions de mise en œuvre sur les propriétés initiales du composite. Dans cette première partie, les composites carbone-Epoxy et carbone-vinylester ont été élaborés par moulage au contact tout en variant le couple Température-Humidité de mise en œuvre et du support béton ainsi que la formulation des systèmes réactifs. Dans la deuxième partie, nous avons sélectionné des cycles de vieillissement reflétant les conditions réelles dans lesquelles travaille le matériau composite en réparation et/ou renforcement des structures. Les composites ont subi un vieillissement accéléré (contrainte thermique, hygrométrique, chimique, thermochimique, hygrothermique, des cycles de gel-dégel,…) pendant 18 mois. En parallèle, nous avons lancé des essais de vieillissement naturel. Un élément prépondérant du vieillissement est le support contact en l’occurrence le substrat béton qui présente un pH basique, ce qui nous a mené à étudier le vieillissement du couple béton-composite. Plusieurs essais de caractérisation de type mécanique ou thermo-rhéologique ont été mis en œuvre afin de suivre l’évolution des propriétés des composites vieillis. La finalité de ce travail de thèse consiste à tester des méthodes de vieillissement représentatives des conditions réelles en génie civil et à développer des essais de caractérisation précis afin de pouvoir déterminer des indicateurs de durabilité fiables. Les résultats enregistrés sur une base de temps de vieillissement programmée entre 0 et 18 mois démontrent que selon le milieu de vieillissement, la nature de la matrice (époxy ou vinylester) et les conditions de mise en œuvre, les propriétés des composite et évoluent différemment au cours du temps


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  • Résumé

    The objective of this PhD thesis is to treat the ageing of composite materials with polymeric matrix used in the reinforcement and/or repair of Civil Engineering structures. Indeed the ignorance of the durability of theses materials is a barrier to their use. During this analysis, we initially studied the influence of the implementation conditions on the initial properties of the composite. Carbon-Epoxy and carbon-vinylester composites were manufactured by hand lay-up process. To simulate errors inherent to the transformation process of composite, we intentionally varied the implementation conditions (temperature, moisture, the formulation of the reactive systems,…). In a second time, we selected cycles of ageing reflecting the real civil engineering conditions during the service life of composite. The experimental program considers two main orientations: the first approach consists in submitting composites samples and mixed concrete-composites specimens to real external conditions defined by the location of the experimental site. On the other hand, laboratory accelerated tests are carried out where the ageing factors selected are separated or combined. We have essentially considered the influence of the temperature, the moisture and alkaline solution. : In order to follow the evolution of the aged composites properties, several tests of characterization (mechanical and thermo-rheological) were carried out. The finality of these tests consists in testing representative methods of ageing in real civil engineering applications conditions and developing precise tests of characterization in order to determine reliable indicators of durability and design factors. The results recorded after 18 months of exposition show that according to the medium of ageing, the nature of the matrix (epoxy or vinylester) and the implementation conditions, the properties of the composites and concrete-composites interfaces evolve differently

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Informations

  • Détails : 1 vol. (243-80 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 230-243

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Claude Bernard (Villeurbanne, Rhône). Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T50/210/2007/220bis
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