Critères de conception en service des bétons renforcés de fibres basés sur la perméabilité à l'eau

Dans un contexte nord-américain où les structures sont exposées à des conditions environnementales très sévères, les cas de détérioration précoce des structures en béton armé se font de plus en plus fréquents. De fait, la durabilité des structures est directement influencée par la fissuration en condition de service. La présence de fissure offre un chemin préférentiel à l'eau et aux agents agressifs dans le béton qui viennent accélérer la dégradation du béton armé. Il va sans dire que ces problèmes de durabilité conduisent à d'importants coûts socio-économiques et impacts environnementaux. L'inclusion de fibres métalliques au béton s'avère une solution à la dégradation précoce des infrastructures. Les fibres amènent un meilleur contrôle de la fissuration en service. En d'autres mots, les fibres pontent les ouvertures de fissures conduisant à un plus grand nombre de fissures d'ouverture plus fines. Ce contrôle accru de la fissuration par les fibres gêne davantage la pénétration d'eau et d'agents agressifs dans le béton en comparaison au béton armé couramment utilisé. Le potentiel de durabilité du béton renforcé de fibres (BRF) a été démontré dans plusieurs études. Cependant, très peu d'entre-elles se sont intéressées à l'identification de critères de conception en service adaptés au BRF. Ce faisant, la pleine exploitation des BRF s'avère limitée et peut constituer un frein à leur utilisation. Ainsi, l'objectif général de ce projet de recherche était de proposer des critères de conception en service offrant une durabilité adéquate pour les bétons fibrés à haute et ultra-haute performance (BFHP et BFUP) de sorte qu'ils puissent prolonger la durée de vie utile des infrastructures.

Abstract

In a North American context where structures are exposed to severe environmental conditions, cases of reinforced concrete structures showing premature deterioration are becoming increasingly frequent. In fact, the durability of structures is directly influenced by cracking in serviceability. Cracks provide a preferential path for water and aggressive agents penetration into the concrete, which accelerates concrete and steel reinforcement degradation. Needless to say, these durability problems lead to significant socio-economic costs and environmental impacts. The inclusion of steel fibers in concrete offers a solution to premature degradation of infrastructures. The addition of fibers improves the crack control of concrete in serviceability. In other words, the crack bridging effect of fibers leads to the creation of a higher number of narrower cracks. This crack control enhancement given by the fibers greatly reduces the penetration of water and aggressive agents into the concrete in comparison with commonly used reinforced concrete. The sustainability potentiel of fiber reinforced concrete (FRC) has been demonstrated in several studies. Yet very few of them showed interest in the identification of design criteria adapted to FRC in serviceability. Therefore, the full exploitation of FRC proves to be limited and may constitute a barrier to their use. Thus, the general objective of this research project was to propose design criteria at serviceability limit state providing convenient durability for high performance fiber reinforced concrete (HPFRC) and ultra high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) so that they can extend the service life of structures.