CH365517A - Procédé de renforcement d'un élément de construction en matériau pierreux - Google Patents

Description

  Procédé de renforcement d'un élément de     construction    en matériau pierreux    Les matériaux pierreux, soit, par exemple les  pierres naturelles, les bétons de ciment, le plâtre, la  terre cuite, se caractérisent par leur faible résistance  à la traction, alors qu'au     contraire    leur résistance  à la compression lui est toujours très supérieure, le  rapport étant généralement de 5 à 20.  



  De ce fait, on ne peut     faire    travailler en traction  ou en flexion des éléments de construction en ma  tériaux pierreux sans remédier à la déficience de leur  résistance à la traction.  



  Dans le cas des pierres naturelles, rarement uti  lisées en traction ou en flexion, on utilise des tirants  de fer ou d'acier placés     dans    la zone tendue, ou  encore la précontrainte. De même pour les éléments  en terre cuite.  



  Le plâtre, rarement     utilisé    dans des éléments de       résistance    ne peut être armé en fer, à cause de la  corrosion de ce dernier par les ions     SO4.    Mais il est  parfois armé à l'aide de fibres de verre ou de fibres  végétales, ou encore de fibres synthétiques.  



  Enfin, le béton de ciment doit la généralisation  de son emploi au fait qu'il peut être armé à l'aide  d'armatures en fer ou en acier placées dans les zones  tendues et que ces armatures sont protégées de la  corrosion par les ions Ca que dégage le ciment lors  de son durcissement. Le béton armé constitue alors,  à côté du métal et du bois, le matériau de construc  tion idéal pour tous les éléments résistants, compri  més, tendus ou fléchis.  



  Le procédé général     d'amélioration    de la faible  résistance à la traction des matériaux pierreux  consiste donc en résumé à placer dans leur zone  tendue un matériau stable dans leur sein, adhérant  convenablement à eux et possédant une résistance  à la traction élevée.  



  Le fer et l'acier ne sont pas, bien entendu, les  seuls matériaux utilisables dans ce cas. On a vu plus    haut qu'on armait le plâtre avec des fibres de verre.  On a essayé d'armer le béton avec du verre en  noyant ces fibres dans le béton frais. Les résultats  n'ont pas été concluants, d'une part à cause de la dif  ficulté pratique d'assurer un bon enrobage de chaque  fibre par le ciment, d'autre part par le fait que les ions  Ca peuvent attaquer le verre et que l'armature ris  que d'être détruite au cours du durcissement du bé  ton.

   Ce procédé n'a eu aucun succès durable et a été  abandonné.     Pourtant,        l'utilisation    de la fibre de verre  comme matériau tendu associé aux matériaux pier  reux est séduisante et offre de sérieux avantages, dont  le principal réside dans la     résistance    à la traction  extrêmement élevée du verre lorsqu'il se présente  sous la forme de fibres filées de petit diamètre.

   Cette       résistance    peut être très supérieure à celle du meil  leur acier<B>:</B> de 9000 à 14000     kg/cm2    à la traction  selon le diamètre des fibres ; il en résulte que l'em  ploi de la fibre de verre pourrait permettre de réaliser  une économie sensible dans l'exécution d'éléments  résistants en matériau mixte     pierreux-verre.     



  D'autre part, la fibre de verre, sous forme de  tissus par exemple, se prête beaucoup mieux que  l'acier à la réalisation d'armatures travaillant égale  ment dans deux     directions        perpendiculaires    et même  dans toutes     les    directions du plan.  



  Le présent brevet a pour objet un procédé de ren  forcement d'un élément de construction en matériau  pierreux, caractérisé en ce qu'on     applique    sur sa sur  face, des     fibres    qui lui sont associées à l'aide d'une  colle à base de résine synthétique.  



  Cette     armature    de fibres peut être appliquée sur  le matériau une fois que ce dernier a été moulé et  séché. Elle     lui    est     fixée    par collage à l'aide d'une  colle présentant de préférence une     bonne    adhérence  aux     fibres,    une bonne adhérence au matériau pier  reux, une bonne résistance à la traction et une résis-           tance    au cisaillement suffisante pour transmettre les  efforts tangentiels du matériau pierreux à la fibre.

    Enfin, cette colle doit être de préférence stable dans  le temps, insensible aux intempéries, en particulier  à l'eau et au gel et n'avoir aucune     réaction    nuisible  vis-à-vis des matériaux au contact desquels elle se  trouve.  



  Des colles convenables, répondant aux qualités  décrites ci-dessus, se trouvent aujourd'hui dans le  commerce<B>;</B> ce sont, par exemple des colles à base de  résines synthétiques, en     particulier    résines     épikotes     ou époxy.

   Elles permettent d'associer à un matériau  pierreux, présentant en général une bonne     résistance     à la compression et une faible résistance à la     traction,     une véritable peau placée à la surface des     zones    ten  dues et possédant à la traction une     résistance    élevée  dans une ou plusieurs     directions.        Les    éléments de  construction     réalisés    de cette façon sont alors capa  bles de travailler en traction ou en     flexion.    Une  conséquence du procédé     décrit    est la suivante  Alors qu'une armature classique,

   noyée au mou  lage au sein du matériau pierreux est définitive et ne  peut être modifiée ultérieurement, il est toujours pos  sible de modifier l'armature     superficielle    après coup,  en particulier il     est    possible en tout temps de la ren  forcer par application de couches     successives    de  fibres associées aux couches plus     anciennes    par collage.  De même, il     est    possible     d'associer    ensemble plu  sieurs éléments     distincts    et de revêtir après coup  d'une peau de traction continue et commune qui per  met de les faire participer ensemble à un effort  déterminé. .  



  Une autre conséquence du procédé     décrit    est la  suivante : Bien que     les    matériaux pierreux présentent  en général une résistance à la traction relativement  faible, cette     résistance    n'est pas     négligeable    et des  éléments de construction réalisés en matériaux pier  reux sont susceptibles de     résister    à     des        efforts    de  traction ou de     flexion        appréciables        sans    le secours  d'armatures ou de contribuer de façon appréciable  par leur     résistance    propre à la     

  traction    au     travail    des  armatures dont ils sont munis. Or, il est de règle de  ne jamais mettre en compte     dans    le     dimensionnement     d'éléments résistants en matériaux pierreux la résis  tance propre à la traction de     ces    derniers. En effet,  les matériaux pierreux sont en général fragiles, d'un  module d'élasticité élevé, et ne possèdent qu'une fai  ble     déformabilité    élastique à     l'allongement.    De plus,  ils sont hétérogènes et leurs caractéristiques méca  niques sont très     variables    d'un point à un autre.

   Ils  présentent donc     des    zones de moindre résistance qui  peuvent se     fissurer    dès l'apparition des tensions de  traction. Ces fissures représentent des     amorces    de       ruptures    pratiquement uniformément réparties dans  la zone tendue, si bien que tout se passe     comme    si le  matériau ne possédait en fait, en moyenne, aucune       résistance    à la traction, ou plus exactement comme  si son coefficient de sécurité à la traction était nul.  En particulier,     les    fissures peuvent apparaître par le    seul jeu des tensions internes dues aux     différences    de  température et au retrait.

   Il est essentiel de noter que  ces fissures naissent au niveau de la fibre la plus ten  due, c'est-à-dire à la surface de la zone tendue, et se  propagent ensuite de l'extérieur vers l'intérieur. Par  conséquent, si l'on crée sur cette surface une peau  résistante et isotrope capable d'absorber les     tractions     et dont les     déformations    restent compatibles avec     les          déformations    élastiques ou     plastiques    du matériau  pierreux, aucune fissure ne pourra prendre naissance  dans ce matériau qui     participera    alors avec toute sa  résistance à la traction à l'équilibrage des efforts  sous les charges extérieures et internes.

   Or, il se  trouve que le module d'élasticité de la peau de  fibres de verres agglomérées à la résine possède un  module     d'élasticité    sensiblement supérieur à     celui     des matériaux pierreux, variable entre 300 000 et  700000     kg/cm-.    Par conséquent, les déformations  de ce matériau (allongements) resteront     toujours     compatibles avec celles de la peau tendue et sa fis  suration est exclue.  



  La peau de traction dont il s'agit     ci-dessus    est  donc, dans le principe, constituée par un ensemble  de fibres organisées ou non dans une ou plusieurs  directions et pouvant se présenter sous forme d'éche  veau, tissus, feutre, etc.  



  Chacune des fibres est enrobée sur toute sa sur  face par la colle qui imprègne la masse et la rend  solidaire de la face tendue du matériau pierreux.  Cependant, il est à remarquer que l'application     des     fibres sous l'une des     formes    qui viennent d'être men  tionnées ci-dessus peut présenter des difficultés d'exé  cution et n'être pas très pratique. On peut améliorer  considérablement les conditions d'exécution en utili  sant les fibres non pas sous forme de fils de grande  longueur mais au contraire sous forme de fibres cou  pées de petite longueur.

   La longueur     minimum    de  chaque élément de fibre est en     rapport    avec le dia  mètre de cette     dernière    ainsi qu'avec le     coefficient     d'adhérence entre la colle et la fibre.  



  Dans le cas des fibres de verre, par exemple,  dont le diamètre est couramment compris, pour les  qualités commerciales, entre 5 et 40 u,     des    éléments  de fibres de     '/e    à     '/,.o    de millimètre peuvent être utili  sés pour la préparation d'un matériau à haute résis  tance à la traction. La fibre coupée se présente alors  sous la forme d'une poudre presque impalpable. Cette  poudre est mélangée intimement à la colle et l'on  obtient une masse dont on peut faire varier à volonté  la plasticité en introduisant dans la résine synthé  tique, époxy par exemple, un pourcentage plus ou  moins grand de diluant.

   On peut donc disposer de  masses dont la consistance sera réglée selon les usa  ges depuis celle d'un mastic jusqu'à celle d'une pein  ture     fluide.    Cette masse pourra alors être étendue à  la surface des zones tendues d'éléments de construc  tion en matériaux pierreux de la même façon qu'on  appliquerait un mastic ou une peinture, c'est-à-dire  qu'elle peut être appliquée à l'aide d'une spatule,      d'un pinceau, d'un pistolet ou de tout autre instru  ment ou     machine    propre à l'étendre sur la surface  à traiter sous la forme d'une couche homogène, con  tinue et d'épaisseur constante.  



  On aura ainsi revêtu la ou les zones tendues du  matériau pierreux d'une peau continue capable d'ab  sorber les contraintes de traction dans toutes les  directions, de lui conférer une résistance suffisante  à la traction ou à la flexion et de le garantir     contre     la fissuration.

Claims (1)

1. REVENDICATION I Procédé de renforcement d'un élément de cons truction en matériau pierreux, caractérisé en ce qu'on applique sur sa surface des fibres qui lui sont asso ciées à l'aide d'une colle à base de résine synthétique. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de verre, filées, utilisées sous forme d'écheveaux. 2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de verre, filées, utilisées sous forme de fils retors. 3.

   Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de verre, filées, utilisées sous forme de feutre. 4. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de verre, filées, utilisées sous forme de tissus. 5. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de verre, filées, utilisées sous forme de fibres coupées mélangées en vrac à la colle. 6. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que la colle est à base de résine époxy.

   REVENDICATION II Elément obtenu par le procédé selon la reven dication I, caractérisé en que sa surface est revêtue au moins en partie d'au moins une couche de fibres qui lui sont associées à l'aide d'une colle à base de résine synthétique.