La fibre de basalte et la fibre de verre peuvent sembler similaires dans une fiche technique. Il s'agit dans les deux cas de filaments inorganiques pouvant être coupés en morceaux, tissés ou mélangés à une résine. Ces deux matériaux peuvent contribuer à la résistance aux fissures du produit fini. Cependant, le nom seul ne donne guère d'indications à l'acheteur quant à leurs performances dans le ciment, l'asphalte ou un composite polymère.
Au Shandong Jianbang Chemical Fiber Co, Ltd., on nous pose souvent une question du même genre : “ La fibre de basalte est-elle meilleure que la fibre de verre ? ” Pour y répondre de manière pertinente, il faut d’abord tenir compte de la qualité de la fibre et du produit final. Une fibre coupée en morceaux et dispersée dans le béton ne remplit pas la même fonction qu’un treillis tissé intégré à un panneau de façade fin. Une fibre de verre conçue pour l’isolation électrique est différente d’une fibre de verre résistante aux alcalis destinée au ciment.
Ce guide compare les matériaux sur les aspects essentiels à la conception et à l'achat : matières premières, fabrication, propriétés de résistance à la traction, exposition aux alcalis, température, forme du produit, coût et essais. Il explique également comment évaluer Fibre de basalte Ecocretefiber™ et Fibre de verre résistante aux alcalis Ecocretefiber™ dans le cadre d'un projet concret.
De quoi sont composées ces fibres ?
Fibre de basalte continue est tiré de roche basaltique en fusion. Cette roche contient de la silice, de l’alumine, des oxydes de fer, du calcium, du magnésium et d’autres oxydes. La roche d’alimentation et les conditions de fusion peuvent modifier le filament final. Un fabricant sélectionne donc des gisements adaptés et contrôle le processus de fusion et d’étirage. L’expression “ fabriquée à partir de roche ” ne signifie pas que chaque fibre de basalte présente une composition chimique ou une résistance fixes.
Fibre de verre est produit à partir d'un mélange spécifique de matières premières minérales. Le sable siliceux constitue un composant majeur, tandis que les autres composants sont sélectionnés en fonction de la composition chimique souhaitée pour le verre. Cette capacité à formuler différents verres est essentielle. Le verre E est largement utilisé dans les composites polymères et les applications électriques. Le verre AR présente une composition différente, mise au point pour les systèmes cimentaires. Sa teneur en zircone est un élément clé de sa résistance aux alcalis. Il existe également d’autres familles de verres, chacune ayant une destination différente.
Ces deux familles de fibres sont obtenues en faisant fondre la matière première, puis en extrudant le liquide à travers de petits orifices pour former des filaments. Les conditions de fabrication, le diamètre des filaments, l'encollage, ainsi que les étapes de découpe ou de tissage ont une incidence sur le produit final. Une comparaison qui considère le basalte comme une seule qualité naturelle et le verre comme une seule qualité générique passe à côté de l'enjeu technique principal.
La forme de la fibre transforme l'application
A fibre coupée est incorporé au béton, au mortier ou à l'asphalte. A de filature ou de textile peut être placé dans un calque dédié. A barre en polymère renforcé de fibres (FRP) Il s'agit d'un produit composite distinct dans lequel les fibres sont liées par de la résine. Les données relatives à une forme ne peuvent pas être transposées à une autre. La résistance à la traction d'un filament sec isolé ne permet pas de déterminer la capacité résiduelle à la flexion du béton fibré, la capacité d'un treillis ou la résistance d'une barre en PRF finie.
Comparer la résistance et la rigidité par classe
La résistance à la traction et le module d’élasticité des fibres influencent la manière dont un filament réagit à la déformation. Cependant, il est rarement utile d’indiquer une fourchette de valeurs valable pour l’ensemble des produits “ en basalte ” ou “ en verre ”. Les essais sur des filaments individuels, des torons, des tissus et des éprouvettes de béton fini font l'objet de méthodes d'essai et présentent des modes de rupture différents. Le diamètre des fibres, les dommages subis lors de la manipulation, l'humidité, l'encollage et la longueur de référence peuvent également modifier les résultats mesurés.
Voici la liste de nos pages produits Ecocretefiber™ actuelles une résistance à la traction d'au moins 1 200 MPa et un module d'élasticité d'au moins 75 GPa pour les éléments énumérés basalte concassé. La page consacrée aux lunettes de réalité augmentée répertorie Résistance à la traction comprise entre 1 000 et 1 700 MPa et module supérieur à 72 GPa pour son produit référencé. Il s'agit ici de caractéristiques techniques du produit au niveau de la page, et non d'un classement général comparant le basalte au verre. Vérifiez la référence (SKU) sélectionnée, le certificat de lot, la méthode d'essai et les conditions d'essai avant d'utiliser ces chiffres dans une conception. D'autres nuances de verre peuvent présenter des propriétés de résistance à la traction différentes.
Dans un mélange de béton, la fibre doit atteindre une fissure et y transférer la charge. Son efficacité dépend du nombre de fibres, de leur rapport d'aspect, de leur adhérence, de leur orientation, de leur dosage et de la résistance de la matrice. Une valeur de résistance à la traction inférieure indiquée sur la fiche technique d'un produit peut tout de même permettre d'obtenir un composite performant, tandis qu'une valeur supérieure ne peut pas compenser une mauvaise dispersion. Lorsque comportement après la fissure Si nécessaire, définissez un objectif de performance pour le mixage final et testez-le.
| Point de comparaison | Fibre de basalte | Fibre de verre AR pour le ciment |
| Matières premières pour l'alimentation animale | Roche basaltique sélectionnée, fondue et étirée | Mélange minéral formulé à base de zircone, fondu puis étiré |
| Formes courantes des produits à base de ciment | Fibres coupées, textiles sélectionnés et renforts composites | Fibres coupées, mèches, mailles et systèmes GFRC |
| Qualification alcaline | Vérifier la classe exacte et effectuer le test d'exposition du ciment | Vérifier la composition de l'AR, les spécifications applicables et le test d'exposition au ciment |
| Question de sélection | La qualité du matériau répond-elle aux critères de composition cible et d'essai de durabilité ? | Le produit AR est-il conforme aux spécifications du système de panneaux ou de béton ? |
Ce tableau présente les différents choix de matériaux et ne constitue pas un jugement de conformité ou de non-conformité. C'est le certificat du fournisseur et un essai composite représentatif qui donnent tout son sens à cette comparaison.
La résistance aux alcalis est la question cruciale concernant le ciment
La pâte de ciment de Portland fraîche contient une solution interstitielle fortement alcaline. Cet environnement est néfaste pour de nombreuses fibres de silicate. Une erreur courante consiste à décrire Verre E considéré comme résistant aux alcalis, car son nom est parfois traduit par “ verre sans alcalis ”. Ce nom désigne une famille de verres ; il ne garantit pas une résistance à long terme au sein du ciment. Le Rapport de l'American Concrete Institute sur le GFRC décrit la perte de résistance des anciens composites de ciment à base de verre E et de verre A, et prescrit l'utilisation de verre AR pour les systèmes GFRC visés par son rapport.
Le verre AR est spécialement conçu pour cet environnement. ASTM C1666/C1666M-08 (2023) couvre les exigences minimales applicables à la fibre de verre AR destinée au GFRC et à d'autres produits à base de ciment, y compris les propriétés physiques et la teneur minimale en zircone. Ecocretefiber™ répertorie 16,71 TP3T ZrO₂ pour son produit en verre RA. Les acheteurs sont invités à vérifier le certificat correspondant au lot concerné ainsi que toute exigence supplémentaire liée au projet.
La fibre de basalte doit également faire l'objet d'un examen minutieux. Sa composition chimique et son traitement de surface varient. Recherches sur un liant alcalin ont constaté que le basalte et le verre E peuvent subir une perte de résistance plus importante que le verre AR dans certaines conditions d’exposition aux alcalis. Ce résultat ne signifie pas pour autant que toutes les nuances de basalte présentent des défaillances dans tous les mélanges de ciment Portland. Il montre toutefois pourquoi une affirmation sans nuance selon laquelle le basalte serait naturellement immunisé contre l’alcalinité du ciment constituerait une base peu fiable pour une conception visant une longue durée de vie. Demandez des données sur la résistance résiduelle ou la durabilité des composites dans des conditions pertinentes de pH, de température, de durée et d’humidité. Un simple essai d’immersion acide de courte durée ne permet pas de répondre à la question de l’alcalinité du ciment.
Le milieu d'exposition est tout aussi important que l'étiquette. L'eau de mer en contact avec un composite à base de résine, la solution alcaline présente dans les pores du béton et l'eau de process acide et chaude constituent des environnements différents. Le choix de la résine, le revêtement, la conception de la matrice et l'exposition aux fissures peuvent modifier le comportement du système fini. Définissez d'abord les conditions d'exposition, puis comparez les systèmes candidats selon un même protocole d'essai.
Les performances thermiques et en cas d'incendie nécessitent des essais au niveau du système
Le basalte et le verre sont tous deux inorganiques et ne brûlent pas comme un polymère organique. Cependant, le fait qu’une “ fibre incombustible ” ne signifie pas pour autant qu’un composite à base de résine, un revêtement, une finition en treillis ou un composant assemblé conservera sa résistance nominale en cas d’incendie. À des températures élevées, une fibre peut perdre de sa résistance avant même de ramollir, et une matrice polymère ou un apprêt peut se détériorer encore plus tôt. La durée et la charge d'essai ont également leur importance.
Le basalte est envisagé pour les enrobés à chaud car il peut être mélangé aux températures de traitement de l’enrobé lorsque la qualité choisie est adaptée. Le verre AR est envisagé pour les panneaux en ciment et d’autres produits spécifiés. Aucune de ces applications ne permet d’affirmer de manière générale qu’une fibre conserve un pourcentage précis de sa résistance à 600 °C ou que le verre ordinaire se rompt à une température fixe. De telles affirmations nécessitent la mention d’une qualité précise, d’une méthode d’essai, d’une durée d’exposition et d’une mesure de la propriété conservée.
Si un projet impose des exigences en matière de résistance au feu ou de résistance aux hautes températures, demandez que l'ensemble réel soit soumis à des essais. Une fiche technique sur les fibres peut aider à affiner la sélection, tandis qu'un essai certifié des composants permet d'évaluer les performances dans les conditions spécifiques du projet. Cela revêt une importance particulière pour les panneaux de façade, les systèmes d'isolation, les composants de freinage et les composites structurels.
Là où chaque fibre a une utilité concrète
Verre AR pour produits en ciment de faible épaisseur
Façades en GFRC, les formes décoratives, les parements préfabriqués minces et de nombreux panneaux de ciment nécessitent un système de fibres pouvant être réparti ou mis en place dans une section mince. AR Glass possède une longue expérience dans ce type de travaux. Ce matériau peut être fourni sous forme de fibres coupées pour les prémélanges, de fibres continues pour la projection ou de tissu destiné à une couche de renforcement spécifique. Le rapport de l’ACI décrit ces procédés comme des procédés de fabrication distincts. Choisissez la forme et la teneur en fibres en fonction de la conception du panneau, et non en copiant simplement une formulation de béton figurant sur la fiche produit.
Un treillis en fibre de verre utilisé dans un enduit mural doit également être associé à un revêtement, à une géométrie de treillis et à un système de pose compatibles. La simple mention “ treillis en fibre de verre ” ne permet pas de déterminer s’il est adapté à une matrice à base de ciment ou de chaux. Demandez les rapports d’essais correspondants relatifs au treillis et au système.
Basalte destiné à certains mélanges de béton et d'enrobé
Fibres de basalte courtes peuvent être évaluées dans les mélanges de mortier, de béton et d'enrobé bitumineux afin de contrôler la formation de fissures et d'améliorer la ténacité. Dans l'enrobé bitumineux, l'effet de la fibre dépend de la teneur en liant, de la granulométrie des granulats, du malaxage et du compactage. Dans le ciment, il convient de vérifier l'environnement alcalin et la conservation des propriétés à long terme. Ecocretefiber™ répertorie 3, 6, 9 et 12 mm les longueurs de coupe standard de son produit à base de basalte, accompagnées de recommandations d'utilisation à titre indicatif pour l'asphalte et le béton. La longueur finale et le dosage doivent être déterminés à l'issue d'un essai réalisé avec l'installation réelle et en fonction des objectifs de performance.
Les textiles en basalte et les barres en PRF de basalte appartiennent à des catégories de conception différentes. Ils peuvent être pris en compte dans le cadre d'un système de renforcement technique, mais leur homologation est distincte de celle des fibres coupées courtes. ASTM D8448/D8448M-22 concerne les fils de basalte, y compris les mèches et les fibres coupées. ASTM D8505/D8505M traite des barres en FRP à base de basalte et de verre. La norme applicable à une barre ne peut pas servir à attester des performances d’une fibre coupée dans le béton.
Composites polymères et applications électriques
Les fibres de verre sont couramment utilisées dans de nombreux composites polymères, systèmes d’isolation et stratifiés électriques, mais ce sont la formulation du verre, son enrobage, la résine et la conception du stratifié qui déterminent les performances. Le basalte peut également être envisagé pour un composite à base de résine lorsque le fabricant recherche un équilibre particulier entre rigidité, réponse thermique et facilité de mise en œuvre. Comparez un stratifié fini présentant une épaisseur, une fraction volumique de fibres, un système de résine et des conditions d’essai identiques. Ne déduisez pas un gain de poids ou un avantage électrique à partir du seul nom de la fibre.
Les allégations relatives aux prix et à l'environnement doivent reposer sur des bases clairement définies
La production de verre s'appuie sur une chaîne d'approvisionnement bien établie et mature. Les prix du verre de basalte et du verre AR peuvent varier en fonction de la qualité, de la région, de la forme, du volume de la commande et des certifications requises. Le prix historique à la tonne ne permet pas de déterminer le coût de livraison actuel. De plus, le coût à la tonne ne tient pas compte des facteurs tels que le dosage requis, la fabrication, les déchets, la main-d'œuvre, le transport, les contrôles qualité et la durée de vie utile.
Comparer coût par unité finie conforme. Pour un panneau en béton armé à fibres de verre (GFRC), cette unité peut correspondre à un mètre carré, pour l’épaisseur et la résistance spécifiées. Pour le béton, il peut s’agir d’un mètre cube répondant aux propriétés requises à l’état frais et durci. Pour l’asphalte, il peut s’agir d’une tonne mise en œuvre selon la composition visée. Si une qualité nécessite davantage de fibres ou un procédé différent pour répondre à la même exigence, le prix initial des fibres peut ne représenter qu’une petite partie de la différence.
La matière première rocheuse du basalte et les minéraux incorporés dans la composition du verre ne suffisent pas, à eux seuls, à garantir une empreinte carbone réduite ou une recyclabilité quasi parfaite. La fusion nécessite de l’énergie dans les deux procédés. L’exploitation minière, la source de combustible ou d’électricité, le calibrage, le traitement des déchets, le transport et la durée de vie du produit fini sont autant de facteurs qui entrent en ligne de compte. Demandez une déclaration environnementale spécifique au produit ou une analyse du cycle de vie transparente utilisant la même unité fonctionnelle avant de formuler une allégation quantifiée en matière de développement durable.
Une liste de contrôle pour l'acheteur permettant d'éviter les comparaisons erronées
Envoyez aux deux fournisseurs le même cahier des charges. Précisez si la fibre sera coupée en morceaux pour être incorporée dans du béton, mélangée à de l’asphalte, tissée en treillis ou transformée en un produit en PRF. Indiquez le liant ou la résine utilisé(e), les conditions d’exposition, la méthode de mise en œuvre, la durée de vie prévue et la méthode d’essai applicable.
1. Précisez le niveau et la classe. Enregistrer la composition, la longueur ou la géométrie du textile, le diamètre, le calibrage et la traçabilité des lots.
2. Cochez le test de résistance approprié. Pour le ciment, renseignez-vous sur l'exposition aux alcalis et la conservation des propriétés. Pour les composites à base de résine, testez le système résine-fibre choisi dans les conditions réelles d'exposition.
3. Réalisez un essai de production représentatif. Mesurez la dispersion, le débit, le comportement de pompage ou de pulvérisation, ainsi que la qualité de finition à l'aide de l'équipement prévu.
4. Testez le produit fini. Définissez les critères de flexion, de traction, de résistance aux chocs ou tout autre critère dans la même méthode pour les deux variantes. ASTM C1609/C1609M-24 Il s'agit d'une méthode de calcul en flexion reconnue pour les poutres en béton armé de fibres.
5. Comparez le coût total du projet. Prévoir la quantité nécessaire pour satisfaire aux exigences, les pertes de production, ainsi que les hypothèses relatives aux contrôles et à la maintenance, étayées par des éléments probants.
Lorsqu'il est proposé d'utiliser une fibre pour remplacer un treillis structurel, des barres d'armature ou tout autre système de renforcement, l'ingénieur chargé du projet doit approuver la conception et le plan de vérification correspondant. La résistance à la traction du matériau ne suffit pas à elle seule à établir l'équivalence.
Collaborez avec Ecocretefiber™ pour trouver le candidat idéal
Shandong Jianbang fournit à la fois fibre de basalte et Fibre de verre AR dans la gamme Ecocretefiber™. Cela nous permet d'aborder la question de la fonctionnalité avant de choisir un matériau. Une façade mince en ciment, un enrobé à fibres coupées et un composite exposé à la corrosion nécessitent chacun un cahier des charges technique différent.
Veuillez nous communiquer les caractéristiques du produit final, la composition chimique de la matrice, la forme des fibres, les dimensions, le dosage visé, les équipements de production, les conditions d'exposition et la norme d'essai. Nous pouvons vous fournir des informations sur les qualités actuellement disponibles ainsi qu'un échantillon à tester. Le choix final devra se fonder sur un cahier des charges vérifiable et sur les résultats obtenus à partir du mélange ou du composant réel.
Questions fréquemment posées
Le basalte est-il toujours plus résistant que la fibre de verre ? Non. La résistance varie selon la classe et l'essai. Les verres AR, E-glass et les verres spéciaux ne peuvent pas être regroupés sous un même chiffre. Comparez les produits certifiés en utilisant la même méthode et évaluez le composite final.
Peut-on mélanger du verre E ordinaire au ciment Portland ? Sa résistance aux milieux alcalins nécessite une évaluation minutieuse. Le verre AR est le verre de référence pour le GFRC, et sa composition ainsi que les résultats des essais doivent être vérifiés pour le projet.
Le basalte est-il automatiquement résistant aux alcalis du fait qu'il provient d'une roche ? Non. La composition chimique de la source, le traitement de surface et l'environnement du ciment ont une incidence sur la durabilité. Demandez les données pertinentes relatives aux propriétés conservées et aux essais composites.
Puis-je utiliser la fiche technique d'une barre en FRP pour spécifier des fibres coupées ? Non. Une barre est un composite de fibres et de résine dont la géométrie et les essais sont différents. Précisez séparément les fibres coupées et leurs performances concrètes.
Quel matériau est le moins cher ? Cela dépend de la qualité exacte, de la forme, de la commande, de la localisation et de la quantité nécessaire pour répondre aux spécifications du produit fini. Demandez des devis comparables, livrés, ainsi que les résultats des essais.
Choisissez le système éprouvé
Le basalte et le verre sont issus de matières premières différentes et peuvent être utilisés dans des applications qui se recoupent. Dans le domaine du ciment, la distinction la plus utile est celle entre une qualité de basalte identifiée et Verre AR conçu pour le ciment alcalin, tandis que le verre E ordinaire est destiné à un autre type d'applications. La forme, le revêtement, la matrice et la méthode d'essai déterminent si l'une ou l'autre de ces options convient au produit fini.
Contacter Shandong Jianbang en fonction de l'utilisation finale et des objectifs de performance. Ecocretefiber™ peut vous aider à affiner vos options et à mettre en place un essai qui permettra à votre équipe de faire un choix de matériau justifié.
