Matériaux

Les corps d’épreuve destinés aux essais d’arrachement sont représentés sur la Figure 3.1. Les armatures, d’une longueur de 1,20 m, sont scellées dans des cylindres de béton de 160 mm de diamètre et 200 mm de hauteur. Pour éviter de créer une interface adhérente entre l’armature et le béton sur toute la hauteur du bloc en béton, des tubes en PVC ont été placés autour des armatures préalablement au coulage du béton. La longueur des tubes a été choisie de telle sorte que chaque armature ne se trouve au contact direct du béton que sur une longueur égale à six fois son diamètre (voir Figure 3.1). Cette zone non adhérente, située du côté du chargement lors des essais d’arrachement, permet de limiter les effets de bords, et en particulier les effets de frettage du béton induits par la réaction d’appui. Cette faible valeur de longueur de scellement est choisie dans le but d’obtenir préférentiellement une rupture par glissement de l’armature (de type

Figure 3.1 : (a) Géométrie des corps d’épreuve utilisés pour les essais d’arrachement, et (b) photographie d’une série d’éprouvettes après fabrication

3.2.1.2. Armatures

Les armatures étudiées sont référencées dans le Tableau 3.1. Nous avons considéré à la fois l’armature nue (i.e. Non Sablée : NS) et l’armature revêtue d’une couche de sable (i.e. Sablée : S), afin de pouvoir évaluer l’influence du sablage sur les propriétés d’adhérence de la barre dans le béton. Afin d’obtenir des résultats représentatifs, des séries de 4 essais ont été réalisées pour chaque type de corps d’épreuve. Pour rappel, l’aspect des armatures en PRF étudiées est représenté sur la Figure 2.1 (Chapitre 2). L’aspect des armatures ACIER-HA testées à titre de comparaison est représenté sur la Figure 3.2.

Tableau 3.1 : Liste des armatures de l’étude

Référence armature Type de fibre Surface Diamètre (mm)

ARA1-S-12mm Aramide Sablée 12

ARA2-S-9mm Aramide (tressé) Sablée 9 ARA2-S-15mm Aramide (tressé) Sablée 15 CARBO-NS-10mm Carbone Non sablée 10

CARBO-S-10mm Carbone Sablée 10

VERRE-S-9,5mm Verre Sablée 9,5

VERRE-S-12,7mm Verre Sablée 12,7

VERRE-NS-12,7mm Verre Non sablée 12,7

VERRE-S-12,7mm Verre Sablée 15,9

ACIER-HA-12mm Armature acier Verrous 12

Figure 3.2 : Aspect des armatures en acier étudiées

3.2.1.3. Béton

L’ensemble des éprouvettes a été réalisé à partir d’une seule et même gâchée de béton, dont la composition est détaillée dans le Tableau 3.2. Il s’agit d’un béton de classe C25/30, dit de classe normale, couramment employé dans des éléments soumis à des sollicitations mécaniques et environnementales peu sévères (dalles intérieures, fondations, murs protégés, …).

Après 37 jours de cure du béton (cure hors eau), des essais de compression ont été réalisés conformément à la norme NF EN 206-1 [NF 04] sur trois éprouvettes cylindriques (diamètre 16 cm et hauteur 32 cm) afin d’évaluer le module d’élasticité et la résistance en compression du béton. Le dispositif d’essai est représenté en Figure 3.3. Les essais ont été réalisés sur une presse de compression de capacité 1000 kN, à une vitesse de chargement de 0,1 MPa/s. Les résultats sont rapportés dans le Tableau 3.3.

Tableau 3.2 : Composition du béton des éprouvettes

Composition ^Quantité (kg/m3)

Granulats Granulats 0-4 mm 915

Granulats 6,3-10 mm 275

Granulats 11-22 mm ₈₆₀

Liant CEM II/A-LL 42.5 R CE PM-CP2 NF 273

Eaux Chargée 75

Décantée ₄₆

Adjuvants Pre(CeR) 1,21

Total 2445

Figure 3.3 : Essai de compression sur une éprouvette cylindrique de béton Tableau 3.3 : Résultats des essais de compression sur le béton

Module (GPa) Résistance en compression (MPa) Eprouvette n° 1 33,76 28,64

Eprouvette n° 2 33,99 27,82 Eprouvette n° 3 33,44 27,77 Moyenne 33,7 ± 0,2 28,1 ± 0,4

3.2.1.4. Instrumentation par fibres optiques

Pour chaque type d’armature (i.e. même matériau, diamètre et traitement de surface), deux éprouvettes sur quatre ont été instrumentées par fibre optique, à l’exception des armatures ARA1-S-12mm dont aucune éprouvette n’a été instrumentée. Ce procédé d’instrumentation a déjà été mis en œuvre dans de précédentes études [QUI 12, KHA 13] consacrées au comportement d’interface entre des armatures en acier et du Béton Fibré Ultra Performant (BFUP), mais n’a à notre connaissance jamais été expérimenté avec des armatures en PRF. Ce type de capteur permet une acquisition répartie de l’ensemble du profil de déformation longitudinal de l’armature avec une longueur de jauge d’un mm, tout en demeurant moins intrusif que des jauges de déformations. Le principe de fonctionnement de la mesure repose sur le fait que la déformation locale de la fibre modifie son indice de réfraction. Il en résulte alors une rétrodiffusion du signal lumineux qui est interprétée par un interrogateur de type OFDR (Optical

Frequency Domain Reflectometry) utilisant le phénomène de rétrodiffusion Rayleigh. Les mesures

acquises par l’appareil correspondent à des profils d’intensité réfléchie variant en fonction de la distance à l’interrogateur, et qui sont traduits en profils continus de déformation le long de la fibre [HEN 12].

Préalablement au coulage du béton, les armatures ont été engravées (i.e. rainurées) sur une longueur de 300 mm et sur une profondeur de 2 mm (Figure 3.4 (a)). La fibre a ensuite été scellée dans l’engravure à l’aide d’une colle spécifique, suffisamment fluide au moment de la mise en œuvre pour éviter la formation de bulles parasites, et suffisamment rigide après la prise, pour que la déformation de la fibre épouse au mieux celle de l’armature.

Figure 3.4 : (a) engravure des barres en PRF, et (b) instrumentation des éprouvettes par fibre optique

3.2.2. Protocole expérimental

Les essais ont été réalisés sur une presse Losen ® de capacité 350 kN. Le montage de l’essai est représenté sur la Figure 3.5. L’éprouvette est posée en butée sur la traverse supérieure de la presse. Le chargement de l’armature est réalisé à l’aide d’un vérin, par l’intermédiaire d’un ancrage de type clavette. Le chargement est piloté par le déplacement du vérin, à une vitesse de 1,2 mm/min. Les éprouvettes non-instrumentées par fibre optique ont été chargées en continu jusqu’à la rupture. Dans le cas des éprouvettes instrumentées, des paliers ont été réalisés à différentes étapes de chargement, le temps de permettre l’acquisition du profil de déformation (quelques secondes) sur chaque palier.

Figure 3.5 : Montage de l’essai Pull-out 3.2.2.2. Instrumentation et mesures

Le déplacement de l’extrémité libre de l’armature est enregistré en continu au cours de l’essai par un capteur de déplacement laser placé à une distance initiale de 40 mm de cette dernière (voir Figure 3.5). Dans le cas des éprouvettes instrumentées par fibre optique, l’acquisition des profils de déformation le long de la fibre optique est réalisée à l’aide d’un réflectomètre à rétrodiffusion Rayleigh OBR-4600 (Luna Technologies ®).