En architecture et construction de projets de loisirs et de tourisme, les infrastructures — piscines, parcs aquatiques, parcs à thème, hôtels et resorts, etc. — sont souvent exposées à des contraintes intenses ou à des environnements agressifs. Si le renforcement externe à l’aide de lamelles ou de tissus en fibre de carbone constitue une technique éprouvée pour faire face à ces sollicitations, l’innovation dans les matériaux ouvre une nouvelle frontière. Dans ce cas, nous allons vous parler de l’incorporation directe de fibres de carbone dans la masse du béton, ou Béton Renforcé de Fibres de Carbone (CFRC, selon son acronyme anglais).
Des recherches publiées dans Scientific Reports concluent que l’ajout de fibres de carbone à la matrice cimentaire non seulement augmente sa résistance mécanique, mais améliore également son comportement face aux agents de dégradation environnementale. Par ailleurs, les essais identifient un seuil optimal de dosage autour de 0,4 % de fibre de carbone. À ce dosage, la résistance à la compression augmente de 15,02 % par rapport au béton conventionnel. En revanche, au-delà de cette limite, l’excès de fibres réduit la cohésion du ciment et diminue sa résistance.
Le comportement en traction s’améliore, de manière notable, encore davantage : avec 0,4 % de fibre de carbone, la résistance à la traction du béton augmente de 51,12 %, tandis qu’avec une concentration de 0,2 %, l’amélioration est de 41,32 %, et de 46,26 % pour un dosage de 0,6 %. Ce renforcement est dû à la capacité des microfibres à freiner les microfissures, à répartir les contraintes et, par conséquent, à retarder les défaillances structurelles.
Comme on pouvait s’y attendre, le CFRC présente également une meilleure durabilité. Après 100 cycles d’immersion dans des chlorures et de gel répété, sa perte de masse était de 0,90 %, contre 1,63 % pour le béton conventionnel. De même, les essais d’impact au moyen d’une barre de Split-Hopkinson ont confirmé une résilience supérieure face aux charges dynamiques.
L’application du CFRC dans l’architecture et la construction de projets de loisirs et de tourisme s’avère prometteuse : dans les plans d’eau et les environnements marins, la résistance aux chlorures réduit la corrosion des armatures et retarde l’apparition de fissures ; dans les climats soumis à de fortes amplitudes thermiques, la dégradation superficielle diminue, tout comme se réduisent les coûts de maintenance.
Par Raúl Soriano, modeleur senior au Département d’Architecture d’Amusement Logic.
