Oui, la fibre de verre peut être utilisée pour renforcer le béton, mais seulement sous la bonne forme. Il s'agit là d'un point essentiel. La fibre de verre ordinaire n'est pas la bonne solution pour les matériaux normaux à base de ciment, car le béton est très alcalin. Dans les travaux de bétonnage, l'industrie utilise généralement fibres de verre résistantes aux alcalis pour le GFRC et d'autres mélanges à base de ciment, ou il utilise des fibre de verre-barres en polymère renforcé, généralement appelée Barres GFRP, lorsque le travail nécessite un renforcement par des barres non corrodantes. L'ASTM C1666 est rédigée spécifiquement pour les fibres de verre résistantes aux alcalis destinées à la GFRC et au béton renforcé de fibres, et l'ACI 440.11 est rédigée pour le béton structurel renforcé par des barres GFRP.
Cela signifie que la réponse courte n'est pas seulement “oui”. La meilleure réponse est Oui, mais pas avec de la fibre de verre domestique ordinaire et pas sans une bonne approche conceptuelle.. Si le matériau est bien choisi, la fibre de verre peut réduire la fissuration, améliorer la résistance, soutenir des sections de béton minces et aider dans les environnements corrosifs. S'il est mal choisi, il peut se dégrader dans la matrice de ciment ou avoir des performances inférieures à celles de l'acier. Le guide de l'ACI sur les fibres explique que les fibres de verre ordinaires telles que le verre borosilicate E sont attaquées par l'alcali de la pâte de ciment, et c'est pourquoi des fibres de verre résistantes à l'alcali avec de la zircone ont été développées pour être utilisées dans le béton.
La fibre de verre peut renforcer le béton dans deux voies principales. La première consiste à ajouter fibres de verre hachées résistantes aux alcalis dans le mélange de béton ou de mortier. C'est ainsi que l'on obtient le béton renforcé de fibres de verre, souvent appelé "béton renforcé de fibres de verre". GFRC ou GRC dans le travail en panel. La deuxième consiste à utiliser Barres GFRP à la place des barres d'armature en acier dans certaines applications structurelles où la résistance à la corrosion est très importante. Ces deux utilisations sont liées, mais il ne s'agit pas du même produit et elles ne résolvent pas le même problème.
Ainsi, lorsque quelqu'un demande si la fibre de verre peut être utilisée pour renforcer le béton, la réponse pratique est la suivante : “La fibre de verre peut-elle être utilisée pour renforcer le béton ? Oui, mais il faut savoir s'il s'agit de fibres de verre hachées dans le mélange ou de barres de fibre de verre à l'intérieur de l'élément.. L'une concerne principalement le contrôle des fissures, les sections minces et la performance des panneaux. L'autre concerne le renforcement des barres avec des règles de code différentes de celles de l'acier.
Pourquoi la fibre de verre ordinaire ne suffit pas
Le mot “fibre de verre” peut prêter à confusion. Dans le langage courant, les gens l'utilisent pour désigner l'isolation, le tissu, les fils coupés ou les produits composites. Le béton n'accepte pas toutes ces formes de la même manière. Selon l'ACI, les premiers travaux sur les fibres de verre ordinaires ont montré qu'elles étaient attaquées et finalement détruites par l'alcali contenu dans la pâte de ciment. C'est la principale raison pour laquelle les applications du béton se sont orientées vers les fibres de verre. fibres de verre résistantes aux alcalis plutôt que du verre E ordinaire. L'ASTM C1666 définit désormais la fibre de verre AR comme un produit en fibre de verre résistant aux conditions alcalines présentes dans les matrices de ciment Portland et destiné au renforcement du ciment, du mortier et du béton.
Ce point est important car les acheteurs supposent parfois que n'importe quel produit en fibre de verre peut être utilisé dans le béton. Ce n'est pas une hypothèse sûre. En pratique, La fibre de verre AR est le bon choix de fibre pour le renforcement à base de ciment, et non de la fibre de verre générique provenant d'une autre industrie. La spécification du guide GFRC de PCI est également très claire à ce sujet. Elle exige des fibres de verre résistantes aux alcalis avec une teneur minimale en zircone de 16 %, spécifiquement produites pour être utilisées dans le GFRC et conformes à la norme ASTM C1666.
La première route principale : Fibres de verre résistantes aux alcalis dans le mélange
La façon la plus courante d'utiliser la fibre de verre avec le béton est par le biais de GFRC, qui signifie béton renforcé de fibres de verre. La norme ASTM C1666 indique que les fibres de verre AR sont destinées à être utilisées dans le GFRC par pulvérisation, le prémélange GFRC, le béton renforcé de fibres et d'autres produits à base de ciment. La norme GFRC de l'ACI indique qu'elle vise principalement les panneaux de revêtement architectural en GFRC à parois minces résistants aux alcalis, fabriqués par pulvérisation ou par prémélange dans des conditions contrôlées en usine. L'ACI note également que la plus grande utilisation du béton renforcé de fibres de verre aux États-Unis est celle des panneaux de revêtement architectural extérieur.
Cela nous apprend quelque chose d'important sur le marché réel. La fibre de verre dans le béton n'est pas un simple sujet de laboratoire. Elle est déjà largement utilisée dans panneaux de façade, revêtements décoratifs, éléments architecturaux minces, corniches, soffites, écrans et autres éléments préfabriqués légers. La raison en est simple. Les fibres de verre peuvent aider une matrice cimentaire à gérer la tension et le contrôle des fissures mieux que le béton ordinaire, ce qui rend les sections minces plus pratiques.
Une étude récente parue dans Matériaux indique que les fibres de verre améliorent la résistance et la durabilité du béton dans l'ensemble, bien qu'elles réduisent la fluidité. La même revue note que les fibres de verre sont prometteuses pour le renforcement du béton en raison de leur faible poids spécifique, de leur faible absorption d'eau, de leur module d'élasticité élevé et de leur grande résistance à la traction. Elle mentionne également des longueurs de fibres de verre courantes dans le béton de l'ordre de 6 à 18 mm et des résistances à la traction allant d'environ 1000 MPa à 3400 MPa dans la littérature.
Qu'est-ce que les fibres de verre AR améliorent réellement ?
Lorsque les fibres de verre AR appropriées sont utilisées correctement, elles peuvent aider le béton de plusieurs manières utiles. La revue ci-dessus fait état d'améliorations de la résistance à la traction et à la flexion, de la résistance aux chocs, de la ductilité et du comportement sous charge après fissure, tout en notant des avantages potentiels en termes de durabilité dans des domaines tels que le contrôle des fissures et les performances liées à la perméabilité. Une autre étude publiée dans Matériaux dit que les fibres de verre peuvent limiter la largeur, la longueur et la surface totale des fissures grâce à leur action de pontage des fissures.
En termes simples, les fibres de verre n'empêchent pas le béton d'être du béton. Le matériau reste fragile par rapport à l'acier. Mais les fibres peuvent l'aider à mieux se comporter après l'apparition de microfissures. C'est pourquoi la fibre de verre est utile dans les éléments à parois minces et les produits en ciment sensibles aux fissures, Les panneaux sont plus légers que les sections épaisses en béton ordinaire.
Les limites de la fibre de verre hachée dans le béton
Cela ne signifie pas que les fibres de verre sont parfaites dans tous les mélanges. Le même Matériaux L'étude indique que les fibres de verre sont généralement diminuer la fluidité du béton, Elle prévient que des doses plus élevées de fibres de verre peuvent légèrement réduire les performances mécaniques en raison d'une mauvaise ouvrabilité. Elle recommande une dose optimale typique d'environ 2,0% et indique qu'un plastifiant supplémentaire peut être nécessaire lorsque la dose de fibre est plus élevée.
Les fibres de verre ont également un problème de durabilité à gérer. Un deuxième Matériaux Le rapport de l'ACI indique que la faiblesse des fibres de verre est leur grande sensibilité à l'eau et leur faible résistance aux alcalis dans les environnements alcalins, ce qui explique pourquoi les fibres AR contenant de la zircone sont utilisées dans le béton. Le rapport sur la durabilité de l'ACI indique également que les fibres de verre résistantes aux alcalis font toujours l'objet d'études approfondies sur le vieillissement à long terme dans la microstructure cimentaire hautement alcaline. La réponse est donc oui, la fibre de verre peut renforcer le béton, mais la matrice, les conditions d'exposition et le type de fibre ont encore beaucoup d'importance.
C'est également la raison pour laquelle le GFRC est généralement traité comme un système de matériaux spécialisés, La norme PCI est axée sur une production contrôlée en usine pour les panneaux GFRC. La norme PCI se concentre sur la production contrôlée en usine de panneaux en GFRC, et le processus de pulvérisation manuelle décrit dans la littérature nécessite une expertise minutieuse, un équipement spécial et des travailleurs expérimentés lorsque des volumes de fibres plus importants sont utilisés.
La deuxième voie principale : Barres en PRFV pour le renforcement du béton
L'autre grand axe est Renforcement des barres en PRFV. C'est très différent des fibres de verre hachées dans le mélange. L'ACI 440.11 est désormais un code de construction officiel pour le béton structurel renforcé par des fibres de verre. barres en polymère renforcé de fibres de verre. Le code stipule qu'il fournit des exigences minimales pour les matériaux, la conception et les détails des bâtiments structurels en béton et, le cas échéant, des structures non-bâtimentaires renforcées par des barres GFRP conformes à la norme ASTM D7957-22.
Cela signifie que la fibre de verre peut également renforcer le béton dans la même position générale que les barres d'armature en acier. Dans la pratique, les ingénieurs se tournent vers les PRFV lorsqu'ils veulent résistance à la corrosion, Les PRF ont un poids faible et un comportement non magnétique. La page officielle du FDOT sur les PRF indique que les renforts en PRF peuvent être constitués de fibres de verre, de basalte ou de carbone dans une matrice de résine et qu'un traitement de surface est utilisé pour faciliter l'adhérence avec le béton. Le FDOT énumère également des avantages tels qu'une résistance élevée au chlorure et aux attaques chimiques, une résistance à la traction supérieure à celle de l'acier et un poids équivalent à environ un quart de celui de l'acier.
La FHWA a également publié un travail technique sur les barres FRP dans les chaussées en béton. Ce document technique explique que les barres de PRF sont étudiées à la place des barres d'acier en raison de l'intérêt porté à la réduction des problèmes liés à la corrosion dans les chaussées en béton. Ainsi, dans les environnements corrosifs, les barres en fibre de verre peuvent constituer une option de renforcement sérieuse plutôt qu'un simple matériau expérimental.
Mais les barres GFRP ne sont pas simplement des barres d'armature en acier d'une couleur différente
Une mise en garde très importante s'impose ici. Les barres GFRP sont pas un simple remplacement de l'acier par un autre dans toutes les conceptions. Le FDOT dit clairement que le renforcement FRP a des avantages et des inconvénients, et qu'en raison de son comportement inélastique et des résultats des recherches en cours, les codes de conception actuels réduisent de manière significative la capacité de contrainte admissible utilisée dans la conception. L'ACI 440.11 existe exactement pour cette raison. Elle traite le béton renforcé de PRFV comme un système de conception distinct, avec ses propres règles de résistance, d'aptitude au service, de durabilité, d'exécution et de résistance au feu.
Par conséquent, si la question est de savoir si la fibre de verre peut remplacer les barres d'armature en acier dans tous les travaux de bétonnage, la bonne réponse est la suivante non, pas automatiquement. Il peut remplacer l'acier dans certaines applications, mais uniquement lorsque la conception respecte les dispositions du code spécifiques au PRFV et que l'ingénieur accepte le comportement différent du matériau. C'est l'une des raisons pour lesquelles le PRFV est intéressant pour les ponts, les expositions marines et d'autres projets sensibles à la corrosion, mais pas partout par défaut.
Quand la fibre de verre prend tout son sens dans le béton
La fibre de verre est la plus utile dans le béton lorsque le projet a une raison claire de l'utiliser. Pour les GFRC, Dans le cas de la préfabrication, cela signifie généralement des panneaux minces, une charge permanente réduite, une liberté architecturale ou des produits en ciment sensibles aux fissures qui bénéficient d'une distribution de fibres de verre AR. La norme PCI et les directives de l'ACI sont toutes deux fortement orientées vers le revêtement architectural mince et la production contrôlée de préfabriqués comme cas d'utilisation courante.
Pour Barres GFRP, Le cas d'utilisation le plus fort est celui d'un projet dans lequel résistance à la corrosion est plus important que de suivre le comportement familier de l'acier. Le FDOT met en avant la résistance aux chlorures et aux produits chimiques comme principaux avantages, et les travaux de la FHWA sur les chaussées présentent les PRF comme un moyen de réduire les problèmes liés à la corrosion dans les chaussées en béton armé.
Quand la fibre de verre n'est pas le bon choix
La fibre de verre n'est pas le bon choix lorsque l'acheteur souhaite uniquement un substitut bon marché à l'acier ou qu'il suppose que n'importe quel produit générique en verre fonctionnera dans le béton. La fibre de verre ordinaire n'est pas le bon matériau pour le renforcement direct du béton en raison de l'alcalinité du ciment. Le rapport de l'ACI sur les fibres l'indique très clairement, et l'ASTM C1666 existe parce que seules les fibres de verre AR sont destinées à la GFRC et au renforcement à base de ciment.
La fibre de verre peut également être un mauvais choix lorsque le projet nécessite une solution structurelle standard en béton armé avec un comportement familier de l'acier, une manipulation simple sur le terrain et aucune méthode de conception spéciale. Les barres GFRP peuvent fonctionner, mais elles nécessitent un code de conception GFRP. Le GFRC peut fonctionner, mais il nécessite généralement une production contrôlée et un contrôle minutieux du mélange. En bref, la fibre de verre fonctionne mieux lorsqu'elle est choisie pour un projet de construction. raison d'ingénierie spécifique, et non comme une vague amélioration.
Comment répondre à la question de la bonne manière
La fibre de verre peut-elle donc être utilisée pour renforcer le béton ? Oui. Mais dans le domaine de la construction professionnelle, cela signifie généralement l'une de ces deux réponses spécifiques :
1. Oui, en tant que fibres de verre AR dans le mélange
C'est la voie du GFRC. Elle est courante dans les panneaux de revêtement minces et dans d'autres produits spécialisés à base de ciment. Les fibres doivent être résistantes aux alcalis et conçues pour une utilisation dans le béton.
2. Oui, sous forme de barres GFRP
C'est la voie de l'armature en barres. Elle est utilisée lorsqu'une armature non corrodante est souhaitable, mais elle suit des règles différentes de celles de l'acier.
Au Ecocretefiber™, Nous pensons que cette distinction est la plus utile pour les acheteurs. La vraie question n'est pas de savoir si la fibre de verre semble moderne. La vraie question est de savoir si le produit en fibre de verre s'accorde avec le travail en béton. Shandong Jianbang Chemical Fiber Co, Ltd. soutient cette approche parce que les bons choix de renforcement proviennent de l'adéquation entre les besoins de l'entreprise et ceux de l'environnement. le type de matériau, les conditions d'exposition et l'objectif de performance, Il ne s'agit pas d'utiliser un mot général pour des produits très différents.
Conclusion
La fibre de verre peut être utilisée pour renforcer le béton, mais il doit s'agir de la bonne fibre de verre dans le bon rôle. Pour le renforcement mixte, cela signifie fibres de verre résistantes aux alcalis pour le GFRC et le béton renforcé par des fibres. Pour les armatures, cela signifie Barres GFRP conçus et détaillés selon des codes spécifiques aux PRFV. La fibre de verre ordinaire ne suffit pas, car l'environnement alcalin du béton peut endommager les fibres de verre standard au fil du temps.
La réponse la plus pratique est simple. Utiliser Fibres de verre AR lorsque vous avez besoin d'éléments cimentaires minces, de contrôle des fissures et de solutions de panneaux légers. Utiliser Barres GFRP lorsque la résistance à la corrosion et le renforcement non métallique sont suffisamment importants pour justifier une méthode de conception différente. N'utilisez pas la fibre de verre générique comme raccourci. C'est la façon la plus claire de juger le matériau, et c'est aussi la façon dont nous pensons aux choix de renforcement chez Ecocretefiber™.
