Etude des ouvrages maritimes et fluviaux renforcés par des matériaux composites

Study of structures in marine and river environments strengthened with composites materials

• Auteur / Autrice : Mardy Long
• Direction : Chafika Djelal-Dantec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance le 05/09/2013
• Etablissement(s) : Artois
• Ecole(s) doctorale(s) : ED Sciences pour l'ingénieur (n°72)
• Jury : Président / Présidente : Elhem Ghorbel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Chafika Djelal-Dantec, Elhem Ghorbel, Yves Delmas, William Prince Agbodjan, Stephan Kesteloot, François Buyle-Bodin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Delmas, William Prince Agbodjan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composites

Béton -- Détérioration

Structures offshore

Bétonnage sous l'eau

Mots clés libres

Milieu marin

Réparation

Renforcement

Matériaux composites

Durabilité

Zone de marquage

Résumé

Les ouvrages en béton situés dans un milieu marin ou fluvial peuvent être soumis à plusieurs types de dégradation. Pour réparer ces ouvrages, il existe plusieurs techniques, mais la majorité des interventions doit être réalisée sur un ouvrage préalablement asséché, ce qui n’est pas toujours possible. Il existe d’autres techniques mais celles-ci sont onéreuses.Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés pour les travaux de réparation mais très peu de travaux ont été réalisés pour une application en ambiance fortement humide. L’objectif principal de la thèse est de mettre au point une technique de réparation par collage des matériaux composites dans un milieu marin et fluvial. Deux campagnes expérimentales ont été menées, la première consiste à mettre en œuvre des matériaux composites sur deux quais en béton armé situés en milieu marin et fluvial. Les composites (tissus et lamelles) ont été appliqués sur 2 zones différentes : zone non immergée et zone de marnage.Suite à la faisabilité de la mise en œuvre, des essais d’arrachement ont été effectués pour évaluer l’efficacité et la durabilité du collage. L’étude a montré que les matériaux composites peuvent être utilisés dans un environnement agressif malgré la diminution de leurs résistances liée à ces milieux. La deuxième campagne a consisté à étudier la résistance des poutres renforcées face à un environnement agressif. 9 poutres en béton armé renforcées ou pas ont été mises en place le long d’un quai situé en milieu marin dans la zone de marnage pendant 12 mois. Elles sont ensuite testées en flexion 4 points. Les résultats ont été comparés à 9 autres poutres stockées en laboratoire. Ces essais ont montré que le renforcement au moyen de lamelles et de joncs composites augmentaient la charge à la rupture pour les deux séries de poutres. De plus, la charge à la rupture est plus importante pour les poutres renforcées avec les joncs. L‘effet du vieillissement accéléré sur les propriétés physico-chimiques des composites situés en milieu marin a également été étudié.

Concrete structures in a marine or river environment can be subjected to many types of deterioration. Several techniques can be used in order to repair these structures, but the majority of the interventions need to be carried out on structures under dry conditions; which may not always be possible. There are other techniques, but they are expensive. Composite materials have been increasingly used for structural repair, but little work has been done for an application in a highly humid environment. The main objective of this thesis is to develop a FRP (Fibre reinforced polymer) application technique in marine and river environments. Two experimental campaigns were carried out; the first one consisted in applying FRP on two concrete quay walls in the marine and river environments. The FRP sheets and laminates were applied in 2 different zones: atmospheric and tidal zones. Following the feasibility of the application, pull-off tests were conducted in order to assess the effectiveness and durability of the repair. The results showed that the composite materials can be used in an aggressive environment despite the strength reduction when exposed to this environment.The second experimental campaign was to study the strength of reinforced beams in an aggressive environment. 9 reinforced concrete beams strengthened with FRP or not, had been put along a quay wall in a tidal zone within 12 months. They were then tested in a 4-point bending configuration and results were compared with the other 9 beams stocked at the laboratory. An increase in ultimate strength was observed for beams strengthened with FRP laminates and FRP rods for both series. In addition, the ultimate strength is higher for beams reinforced with FRP rods. The effect of accelerated ageing on the physico-chemical properties of composites in the marine environment was also investigated.