Comportement des TRC à température ambiante

Cette section présente globalement le comportement mécanique des TRC à température ambiante, sous différentes charges mécaniques (traction directe, flexion). Les points scientifiques concernant les effets des facteurs sur le comportement global du TRC sont étudiés dans la section suivante.

Cette section présente globalement le comportement mécanique des TRC à température ambiante, sous différentes charges mécaniques (traction directe, flexion).

i. Comportement global du TRC

A température ambiante, plusieurs études expérimentales concernant la caractérisation du comportement en traction des composites TRC existent dans la littérature. On peut citer

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-quelques auteurs célèbres qui ont grandement contribué à la connaissance du comportement de TRC, telles que Peled et al [90][91][92], Hegger et al [93][94][95], Mobasher et al [96][97][98], Contamine et al [19][99][100], Colombo et al [2][101][102] Bertolesi et al [103], etc. Ces études sont également synthétisées dans les travaux de Nguyen [18], Truong [6], Tlaiji [51] pour une revue bibliographique. Récemment, quelques autres études expérimentales tels que Mesticou et al [104], Du et al [105], Kong et al [106], mettent en évidence des effets de quelques facteurs du matériau sur le comportement mécanique de TRC.

Ce dernier a été identifié par plusieurs techniques de mesures comme les LVDTs (Linear Variable Differential Transformer) [33][99], le capteur laser [34][35], la corrélation d’image [107] et fibre optique [108], etc.

Comme rapporté dans le travail de Nguyen [18], la plupart de ces études a montré un comportement d’écrouissage avec une courbe « contrainte – déformation » qui peut être divisée généralement par trois phases distinctes (ou 4 phases selon RILEM [109]). La première phase est presque linéaire jusqu’à l’apparition de la première fissure, où la matrice cimentaire et le textile de renforcement travaillent ensemble grâce à l’adhérence entre les deux composants (voir « state I » dans la Figure 1.41a,b). La deuxième phase correspond à la fissuration, à partir de la première fissure jusqu’à la stabilité de section fissurée, où on peut observer l’apparition des fissure sur le corps d’éprouvette, correspondant à la chute de la contrainte sur la courbe « contrainte – déformation » comme montré au « stage II » dans la Figure 1.41b (ou « state IIa » dans la Figure 1.41a). La troisième zone présente un comportement quasi-linéaire jusqu’à la rupture de TRC lorsque le textile de renforcement atteint sa résistance limite (« stage III » dans la Figure 1.41b ou « state IIb » dans la Figure 1.41a). La « state III » sur la Figure 1.41a est la phase de rupture du composite, dépendant pour beaucoup du mode de rupture du composite TRC, donc on ne prend pas en compte dans le comportement typique de TRC.

(a) Selon RILEM 2006 [109] (b) Selon Jesse et al [110]

Figure 1. 41: Courbe typique du comportement des matériaux composites TRC

Mobasher et al [3] ont présenté les résultats obtenus à partir des essais en traction directe sur des éprouvettes TRC basé sur la matrice cimentaire et renforcé par des fibres de verre AR. Du et al [105] a réalisé des essais en traction directe sur l’éprouvette de TRC, à base de la matrice du béton avec des granulats à grains fins et renforcé par des textiles de basalte et fibres

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-courtes d'acier. D’après les résultats obtenus, le TRC a démontré un comportement d’écrouissage dépendant du nombre de couches de textile renforcé comme présenté dans la Figure 1.42a. Dans [19], Contamine a présenté une courbe « contrainte – déformation » du comportement de TRC avec trois phases distinctes et une analyse paramétrique portant sur l’influence des quelques facteurs tels que la nature et la configuration des textiles, le taux de renfort, la nature de la matrice, la pré-imprégnation des textiles par des produits de différentes natures ainsi que le procédé de mis en œuvre des TRC. Ensuite, les résultats ont été exploités conformément par une méthodologie développée avec l'indentification de 6 paramètres « Vcar1

», « E1 », « Hcar2 », « E3 », « Vcar3 » et « Hcar3 » comme montré par la Figure 1.42b. Contamine [19] a expliqué l’influence de quelques facteurs (la dégradation au cours du tricotage du fil, la configuration du textile et la dégradation du textile engendrée par sa mise en œuvre dans la matrice) sur les valeurs typiques du comportement de TRC tels que la résistance ultime, le module Young et la déformation des trois zones de courbe « contrainte – déformation ».

(a) ) Selon Du et al [105] (b) Selon Contamine et al [19]

Figure 1. 42: Loi du comportement « contrainte – déformation » du composite TRC

Selon les résultats expérimentaux disponibles, on peut trouver que le comportement mécanique de TRC dépend beaucoup de facteurs, comme rapportés dans les travaux de Nguyen [18], de Truong [6] et de Tlaiji [51]. Parmi des facteurs influençant le comportement mécanique de TRC, le taux de renfort donne un grand effet, en particulier sur la résistance ultime du composite. La pré-imprégnation du textile de renforcement est aussi un facteur important qui permet d’augmenter la liaison entre les monofilementet l’interface entre textile et matrice. Dans cette revue bibliographique, l’effet du taux de renfort et de la pré-imprégnation du textile sur le comportement mécanique de TRC sera encore une fois discuté.

ii. Effet du taux de renfort

Le taux de renfort est un facteur très important en ce qui concerne le comportement mécanique des composites TRC. Dans la littérature, certaines études ont été menées sur l’influence du taux de renfort sur le comportement de composite TRC [19][31][92][102]. En général, le taux de renfort affecte fortement sur la forme de la courbe « contrainte –

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-déformation » et la résistance ultime des composites TRC. Selon Contamine [19], l’étude paramétrique a montré l’influence du taux de renfort sur le comportement de TRC et sa résistance ultime. Le taux de renfort doit être supérieur au taux « critique 2 » pour obtenir une courbe « contrainte – déformation » avec trois zones distinctes comme la courbe typique de TRC. L’effet du taux de renfort est illustré sur la Figure 1.43 ci-dessous.

(a) Taux de renfort « sous – critique 1 »

(b) Taux de renfort « sous – critique 2 »

(c) Taux de renfort « sur – critique 2 »

Figure 1. 43: Illustration du comportement qualitatif contrainte – déformation en fonction du taux de renfort [19]

Dans le travail de Rambo et al [31], les composites TRC basés sur la matrice réfractaire et renforcés par 1, 3 et 5 couches du textile de basalte (taux de renfort 0.59%, 1.79% et 2.98%, respectivement), ont présenté des comportements différents, soit un comportement avec un écrouissage pour le taux de renfort de 1.79% et 2.98%, soit un comportement adoucissant pour le taux de renfort de 0.59%. Avec le renforcement par une couche, 3 couches et 5 couches de textile, la résistance ultime en traction directe (VUTS) a augmenté respectivement 1.01, 1.2 et 2.6 fois par rapport à celle de la matrice non renforcée.

Figure 1. 44: Effet du renforcement de tissu basaltique sur le comportement en traction de TRC: (a) Relation contrainte-déformation et formation de fissuration pour les éprouvettes ; (b) sans renforcement ; (c) avec une couche de tissu ; (d) avec trois couches de tissu et ; (e) avec cinq couches

de tissu. Selon Rambo et al [31]

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-Cependant, l’augmentation du taux de renfort peut apporter quelques effets inverses tels que la réduction du taux de travail entre les couches de renfort, la baisse de l’adhérence textile-mortier causée par la diminution de l’espacement entre les couches textiles. C’est pourquoi on peut trouver quelquefois une faible influence du taux de renfort sur la résistance en traction du composite [106] ou un effet négatif sur la contrainte en flexion dans le travail de Hegger et al [95].

iii. L’effet des autres facteurs

Les résultats expérimentaux ont montré que d'autres autres facteurs influencent le comportement du composite TRC, tels que la nature de la matrice [19][109] , la nature des fibres [93][111], la structure du textile [92][93][112], la pré-imprégnation du textile [52][90][93] comme rapportés dans les travaux précédents de Truong [6] et de Tlaiji [51].