Extension of service life of reinforced concrete structures using composite materials
Prolongation de la durée de vie des ouvrages en béton armé
Résumé
This experimental program investigates the possibility of using Carbon-Fiber-Reinforced Polymer (CFRP) rods to repair RC beams damaged by steel corrosion. The 6-mm-diameter carbon-epoxy pultruded FRP rods were implemented in undamaged areas of the concrete cover by using the Near Surface Mounted reinforcement (NSM) technique. The corroded beam tested was stored in a chloride environment under service loading for 23 years, which was representative of real structural conditions. The corroded beam showed longitudinal corrosion cracks more than 3 mm in width along the tension reinforcing bars. The repaired corroded beam was tested in three-point flexure up to failure. Then, concrete was removed around the reinforcing bars in order to measure the real local steel cross-section distribution. The maximum reduction in steel cross-section measured in the tension area was about 36% and was located at mid-span. In spite of this heavy corrosion, the bearing capacity measured on the repaired beam was equal to that of the uncorroded control beam. In our experimental conditions, the NSM technique was applicable for repairing corroded concrete structural members.
Cette thèse a tenté d’apporter des réponses sur les points sombres concernant l’insertion du jonc de carbone avec la technique NSM pour réparer les structures en béton armé pré-fissurées et endommagées mécaniquement ou par corrosion des aciers. Cette technique consiste à insérer des joncs composites par engravure dans la zone d’enrobage de l’élément à réparer. Cette technique est connue sous le nom NSM pour Near Surface Mounted reinforcement.L'efficacité de la technique NSM dans la réhabilitation des structures est fortement dépendante de la performance d’adhérence entre les joncs de carbone et le béton. De nombreuses études récentes ont été réalisées pour quantifier d’adhérence sur des éprouvettes saines en raison de la complexité de ce problème. Par contre, le comportement des éléments réparés peut être affecté, d’une part, selon les conditions de pré-chargement, et d’autre part, selon l’endommagement spécifique, qui pourraient être rencontrés dans les structures existantes. En effet, un endommagement dans le béton ou dans les armatures peut modifier le comportement global des éléments réparés en réduisant la capacité portante.Des essais à grande échelle en flexion ont été réalisés pour étudier le comportement des poutres en béton armé. D’une part, différents types d’endommagements ont été considérés tels que la corrosion des aciers et les charges excessives. D’autre part, différentes conditions de pré-chargement incluant les maintiens du chargement à l’heure de la mise en œuvre de la réparation ont été étudiées.