Méthode de chargement et fissuration des spécimens

Le montage et la méthode de chargement décrits ici sont les mêmes pour l’essai de fissuration initiale des spécimens que pour les essais sur les spécimens réparés. C’est donc le même montage et la même méthode pour tous les essais réalisés sur les spécimens tels que décrits précédemment. Les figures qui suivent présentent le montage expérimental utilisé tout au long du programme expérimental.

Figure 43 : Montage d’essai en traction directe Figure 44 : Montage d’essai en traction directe La mise en traction directe du spécimen est effectuée par le déplacement vertical vers le haut de la traverse de la presse utilisée, soit la presse Instron. Ce déplacement est transféré par les mâchoires de la presse au tube HSS. Ce dernier amène donc en traction la cellule de charge rotulée au HSS et vissée au centre de la plaque d’acier de 12’’. Par les boulons de ½’’ de diamètre fixant la plaque de 12’’ à celle de 6’’ collée au spécimen, l’effort de traction est transmis au spécimen. Le montage est le même au bas du spécimen, à l’exception qu’il n’y a pas de cellule de charge, seulement une connexion rotulée au tube HSS et vissée dans la plaque d’acier de 12’’ du bas du spécimen.

Plusieurs systèmes ont été envisagés afin de faire la mise en traction directe du spécimen cylindrique. Le choix s’est porté sur les doubles plaques en acier collées aux extrémités pour des raisons de faisabilité, de validité de la réparation de la fissure par époxy ainsi que pour assurer une répartition optimale uniforme des contraintes de traction dans le spécimen.

L’utilisation de cette méthode engendre d’abord qu’aucun autre matériau ou élément vient intervenir sur la réparation par époxy par sa présence dans la fissure ou en adjacence avec la fissure. En effet, certaines autres méthodes utilisant une barre d’armature sectionnée au centre du spécimen cylindrique auraient pu être utilisées, comme l’essai illustré dans les Figure 5 et Figure 6 (Lin, Cheng, Huang, et Cheng, 2013). Cependant, l’armature aurait engendré un contact entre elle-même et l’époxy, ce qui devait être le plus possible évité dans ce cas-ci. L’utilisation d’une telle méthode impliquant un contact entre l’époxy et un matériau autre que le béton de la fissure aurait impliqué un biais dans les résultats de résistance et comportement mécanique de la section réparée.

Ensuite, une brève étude des différentes méthodes de traction directe sur des spécimens de béton a pu démontrer que l’utilisation de doubles plaques engendre une contrainte relativement uniforme dans le cas d’un spécimen cylindrique. D’abord, l’analyse par éléments finis effectuée dans le cadre de ce projet démontre en effet une uniformité très acceptable de la contrainte en traction, particulièrement si on compare avec le cas de l’utilisation d’une plaque simple, tel que démontré dans le chapitre 4. De plus, certains articles ont aussi démontré l’uniformité de la contrainte en traction dans le spécimen pour des plaques collées en comparaison avec d’autres méthodes, tel que discuté dans la revue de littérature. Concernant l’épaisseur des plaques, certains articles ont démontré, de même que l’analyse par éléments finis effectuée dans le cadre de ce projet, qu’une épaisseur de plaque d’au moins un tiers du diamètre du cylindre est nécessaire pour assurer l’uniformité de la contrainte en traction dans le spécimen cylindrique (Dolen, 2011) et (Kim et Taha, 2014). Conséquemment, des épaisseurs de 1’’ ½ pour la plaque intérieure de 6’’ et de 1’’ pour la plaque extérieur de 12’’ ont été choisies dans ce projet, de façon à limiter suffisamment l’influence de la flexibilité des plaques et de la présence des boulons pour considérer une contrainte de traction uniforme du spécimen.

Afin de suivre en temps réel et pour ensuite analyser les déformations du spécimen, trois extensomètres d’une ouverture de 50 mm sont disposés à égale distance perpendiculairement à

l’encoche du spécimen, donc aussi à la fissure. Conséquemment, en plus de permettre l’analyse du comportement mécanique du spécimen, l’uniformité des déformations ainsi que des contraintes dans le spécimen peuvent aussi être évaluées et qualifiées. De plus, la cellule de charge utilisée a une capacité maximale de 45kN.

Afin de s’assurer que l’essai soit réalisé de manière à ce que le chargement soit statique, un taux de déplacement de la traverse supérieure de la presse de 0,04 mm/min est utilisé. Ce taux de chargement a permis aux essais de respecter les limites de temps prescrites par l’essai CRD-C 164- 92 (US Army Corps of Engineers, 1992), qui indique que la rupture doit se produire entre 5 et 15 minutes après le début du chargement.

Pour chaque spécimen, le principe et les étapes d’essai sont les mêmes. Le spécimen vierge est d’abord fissuré par un essai de traction directe initial. Il est ensuite mis en place dans la presse de façon à ce que la fissure présente l’ouverture ou l’état de contrainte en compression requise. Lorsque cet ouverture ou état est adéquat, les trois tiges filetées autour du spécimen sont fixées par des écrous aux plaques de 12’’. Ainsi, le spécimen peut rester dans la configuration voulue pour l’injection. On procède ensuite à celle-ci dans la condition d’humidité requise ainsi qu’avec le produit d’époxy requis. Un délai de 14 jours doit être attendu suite à l’injection de la fissure de façon à s’assurer d’un mûrissement suffisant de l’époxy, tel que prescrit par les fiches techniques des produits pour la résistance à la traction de l’époxy. Le second essai sur le spécimen réparé peut ensuite être réalisé.