Effet du nanorenforcement sur les propriétés physico-mécaniques et la durabilité des PRF utilisés en génie civil

Translated title of the contribution: Nanoreinforcing effect of FRP on their physico-mechanical properties and durability, for civil engineering applications

Research output: ThesisPhd Thesis 4 Research NOT TU/e / Graduation NOT TU/e)

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Abstract

Depuis des années, les polymères renforcés de fibres (PRF) sont de plus en plus utilisés, notamment dans le domaine du génie civil. Ces matériaux composites sont rigides, tenaces, légers et ils sont inertes face à la corrosion électrochimique, ce qui en fait d’excellents candidats pour de nombreuses applications, par exemple comme barres d’armature dans le béton ou en réhabilitation externe des structures. Récemment, la communauté scientifique s’est tournée vers l’utilisation des nanocomposites polymère (PNC), matériaux biphasés constitués d’une matrice polymère mélangée à des nanoparticules. La très grande surface spécifique de ces dernières augmente significativement les propriétés mécaniques, thermiques ou barrières des polymères. Ces PNC sont de bons candidats pour la réhabilitation et le renforcement des structures en béton. Cependant, les matériaux à matrice polymère soulèvent diverses questions, comme leur dégradation face à l’environnement d’application, humide et parfois alcalin, ou leur mauvaise interface fibre/matrice causée par les natures différentes des fibres hydrophiles et des matrices polymères hydrophobes. Pour répondre à ces problématiques, cette étude porte sur le nanorenforcement des PRF à matrice polymère thermodurcissable utilisés en génie civil. Des nanoparticules, dispersées dans les matrices polymères sous forme de feuillets, induisent un phénomène de tortuosité limitant la diffusion au sein du matériau, augmentant ainsi la durabilité. Ces feuillets peuvent être des argiles, comme les silicates, ou des graphites exfoliés, comme le graphène. Pour améliorer l’interface fibre/résine des PRF, des traitements de surface sur des fibres minérales et naturelles sont effectués pour améliorer leur affinité avec des matrices thermodurcissables. Les objectifs principaux du nanorenforcement sont de : (1) augmenter les propriétés barrières des vinylesters pour augmenter leur durabilité et (2) améliorer l’interface dans les PRF à matrice thermodurcissable. Les résultats montrent que l’intercalation de nanoargiles dans les vinylesters augmente sensiblement la durabilité du polymère, en limitant la diffusion d’humidité au sein du matériau, tout en stoppant l’hydrolyse de la matrice. L’addition de faibles fractions (0.5 % en poids) de graphène oxydé augmente ainsi de plus de 15% les propriétés en flexion du polymère, tout en diminuant l’absorption à saturation (- 8%). À l’interface fibre/matrice, le nanorenforcement réalisé avec de la fumée de silice ou des nanocristaux d’amidon augmente non seulement les propriétés en traction des fibres de basalte et de bambou (jusqu’à 20%), mais aussi leurs interfaces avec les matrices thermodurcissables (vinylester et bio-époxy), avec une augmentation de plus de 25% des propriétés mécaniques des PRF réalisés avec ces fibres modifiées.
URI
Translated title of the contributionNanoreinforcing effect of FRP on their physico-mechanical properties and durability, for civil engineering applications
Original languageFrench
Awarding Institution
  • Universite de Sherbrooke
Supervisors/Advisors
  • Robert, Mathieu, Promotor, External person
Award date20 Apr 2016
Publication statusPublished - 2016

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