Caractéristiques et performances des plastiques renforcés CFRP

Les plastiques renforcés de fibres de carbone (CFRP) sont essentiels au renforcement des structures en béton. Les fibres de carbone, dérivées de la carbonisation de fibres organiques, contiennent plus de 90 % de carbone. Les feuilles CFRP sont largement utilisées en Chine pour renforcer les structures en béton, souvent provenant du Japon. Ces feuilles se présentent sous diverses formes telles que des feuilles unidirectionnelles, des feuilles préimprégnées et des tissus bidirectionnels.

Par rapport à l’acier de construction traditionnel, le CFRP offre plusieurs avantages :

• Haute résistance à la traction :Supérieur à l'acier ordinaire.

• Anisotropie :Différentes forces dans différentes directions.

• Poids léger:Environ un cinquième de la densité de l'acier.

• Résistance à la corrosion:Très résistant à la plupart des produits chimiques.

• Faible dilatation thermique :Expansion minimale avec les changements de température.

• Bon amortissement des vibrations :Atténue rapidement les vibrations.

• La flexibilité:Peut être façonné et coloré selon les besoins.

• Non magnétique :Aucune propriété magnétique.

Les caractéristiques du CFRP le rendent idéal pour les composants de traction et de précontrainte dans le renforcement des structures en béton. Il améliore les propriétés mécaniques, la durabilité et la facilité d'installation dans diverses applications de génie civil.

Études d'application des plastiques renforcés CFRP

Applications actuelles en Chine

Le CFRP a été utilisé pour le renforcement des structures en béton dans les pays développés et a commencé à gagner du terrain en Chine vers 1996. Des recherches approfondies et des applications dans les bâtiments industriels et civils, les ponts et les tunnels ont donné des résultats prometteurs. Le CFRP est principalement utilisé pour limiter le développement de fissures et supporter les contraintes de traction dans les ponts anciens et nouveaux.

La Chine a établi des normes techniques pour le renforcement des CFRP dans les structures en béton. Les recherches menées par des universités comme Tsinghua et Tongji ont fourni des données précieuses, indiquant un avenir radieux pour les matériaux CFRP en Chine.

Demandes internationales

La technologie CFRP a mûri dans l’industrie aérospatiale et a ensuite été appliquée au génie civil aux États-Unis dans les années 1960. Il a suscité une attention considérable dans les années 1980 en Europe, au Japon et en Australie. Des pays comme le Japon ont mené des recherches approfondies sur le CFRP pour le renforcement structurel, reconnaissant ses propriétés mécaniques et sa facilité de construction.

Dans les années 1990, le CFRP était largement utilisé dans les projets de renforcement de ponts, de tunnels et de bâtiments à l’échelle mondiale. Des organisations comme ACI 440 aux États-Unis ont développé la technologie CFRP, ce qui a permis de renforcer environ 600 000 ponts.

Défis de la recherche sur les applications du CFRP

Bien que la technologie de renforcement CFRP soit reconnue mondialement, plusieurs défis demeurent. Une analyse théorique approfondie et des recherches numériques sont nécessaires, mais la recherche expérimentale sur les performances mécaniques est limitée. Des problèmes tels que la coordination entre les composants CFRP et l'ensemble de la structure, ainsi que les dommages localisés potentiels dus à la redistribution des charges nécessitent une enquête plus approfondie.

Des défis techniques persistent, notamment dans l’élaboration de normes et de lignes directrices nationales appropriées. Le contexte unique de la Chine nécessite des normes adaptées pour la production, l'utilisation, l'inspection, la conception des renforts, le calcul, la construction et les critères d'acceptation des matériaux.