Avantages et inconvénients du renfort composite. Renfort en fibre de verre Quel est le meilleur – fibre de verre ou acier

Bien qu'il y ait encore un débat sur le remplacement du renfort composite par de l'acier, la majorité choisit le renfort composite. Et pas en vain, car il présente des avantages indéniables. La facilité d'installation et de transport, la résistance à la corrosion et la faible conductivité thermique permettent d'économiser près de 60 % des coûts lors du remplacement des raccords métalliques par des raccords composites. Renforcement renfort composite réalisé conformément à la documentation réglementaire et technique.

Production de renfort composite "Armplast"

L'usine Armplast produit indépendamment des renforts polymères composites non métalliques. Nous le créons dans plusieurs modèles et types - fibre de verre, basalte-plastique et verre-basalte.

Le renfort en fibre de verre est fabriqué à partir de mèches de verre et se compose d'une tige en fibre de verre avec un fil de renfort en basalte comme profil périodique.

Les renforts composites et basaltiques sont fabriqués à partir de mèches de basalte. Le renfort composite en fibre de verre, quant à lui, est divisé en renfort en fibre de verre classique avec un profil périodique, en renfort en fibre de verre avec un revêtement de sable et avec un revêtement en sable et un profil périodique. Ces types de renforts composites utilisent un pansement au sable et un profil périodique pour une meilleure adhérence au béton. Les diamètres supérieurs à 12 mm sont produits en tiges d'une longueur convenue avec le client, et les diamètres inférieurs à 12 mm sont produits en bobines.

Les structures en béton armé sont traditionnellement renforcées par des tiges métalliques, mais une option alternative, le renforcement en fibre de verre, devient de plus en plus populaire. Il remplace l'acier en raison de ses hautes performances et caractéristiques techniques. La popularité croissante des raccords en plastique s'explique également par leur faible prix par rapport à leurs homologues en métal.

La production et les caractéristiques des renforts dits composites pour monolithes et structures en béton sont réglementées par GOST 31938-2012 développé selon la norme ISO 10406-1:2008. Un fil de carbone à haute résistance est enroulé sur une base en fibre de verre spécialement préparée. Il améliore l'adhérence au béton grâce à son profil en spirale.

L'élément principal du renfort composite en fibre de verre est le fût, constitué de fibres résistantes situées parallèlement les unes aux autres, unies par une résine polymère frittée à haute température. Le fût est recouvert d'une structure fibreuse appliquée par pulvérisation ou enroulement dans deux directions.

Selon le SNiP 52-01-2003, l'utilisation de renforts modernes en fibre de verre est possible en remplacement complet du renfort métallique. Chaque fabricant précise les spécifications de ses produits, qui peuvent être utilisés dans les murs, plafonds, sous-sols et autres structures en béton. Il est obligatoire de fournir des certificats de qualité basés sur des examens et des rapports d'essais en laboratoire.

Types

Le renfort en fibre de verre est classé selon les types de matériaux utilisés dans la production. Il s'agit de matières premières non métalliques d'origine minérale ou artificielle. L'industrie propose les types suivants :

Le composite de verre (FRP) est un mélange traité thermiquement de résines de fibre de verre et de polymère situées longitudinalement.
Le renfort de basalte ou composite de basalte (BCP) est fabriqué à partir de fibres de basalte interconnectées avec des résines organiques.
Le renfort en fibre de carbone ou renfort en composite de carbone (AUK) a une résistance accrue et est fabriqué à partir de composés d'hydrocarbures. C'est plus cher que le composite.
L'aramidocomposite (AAC) est à base de fibres de polyamide comme les fils de nylon.
Composite combiné (ACC) - basé sur une tige en fibre de verre sur laquelle du plastique basalte est étroitement enroulé. Ce type n'est pas un renfort basalte-plastique, ce avec quoi il est confondu, puisqu'il comporte une tige en fibre de verre.

Indice	CST	BPO	PINGOUIN	AAK
Résistance à la traction, MPa	800-1000	800-1200	1400-2000	1400
Module d'élasticité en traction, GPa	45-50	50-60	130-150	70
Résistance ultime à la compression, MPa	300	300	300	300
Résistance ultime à la coupe transversale, MPa	150	150	350	190

Les fabricants proposent un large choix de renforts en fibre de verre en épaisseur. Cela permet de réaliser à la fois un treillis fin de 4 mm et un cadre de renfort solide d'un diamètre de 32 mm pour les structures porteuses. Il est fourni sous forme de tiges coupées ou de bobines jusqu'à 100 m de long.

Ce matériau est disponible en deux types de profils :

Conditionnellement lisse. Fabriqué à partir d'une tige principale recouverte d'une couche de sable fin de quartz, qui améliore l'adhérence au mélange de béton ;
Périodique. Il est constitué d'une tige sur laquelle est enroulé étroitement un toron de fibre de verre, ce qui fait apparaître sur la tige des nervures d'ancrage qui la maintiennent solidement dans l'épaisseur du béton.

Avantages et inconvénients

Le renforcement en fibre de verre est un nouveau matériau de construction qui gagne en popularité et possède des caractéristiques qui lui permettent d'être utilisé pour des structures porteuses. Ses avantages incluent :

Résistance à la corrosion. La fibre de verre peut être utilisée dans des environnements agressifs. Selon cet indicateur, ce matériau est 10 fois supérieur au métal.
Faible conductivité thermique de 0,35 W/m∙⁰С, qui permet d'augmenter l'isolation thermique d'un monolithe en béton et élimine le risque de ponts thermiques. A titre de comparaison, la conductivité thermique de l'acier est de 46 W/m∙⁰С.
Sa haute résistivité lui permet d'être utilisé dans la construction de ponts, de structures ferroviaires, de lignes électriques et d'autres structures où il existe un risque de choc électrique à haute tension.
Faible densité spécifique, ce qui permet de réduire la pression des structures sur la surface du sol et des fondations. La densité moyenne de ce matériau est de 1,9 kg/m³ et celle de l'acier est quatre fois supérieure - 7,9 kg/m³.
Le coût du renforcement avec de la fibre de verre est presque 2 fois inférieur à celui avec des tiges métalliques.
Application dans une large plage de températures. Il ne perd pas ses propriétés à des températures de -60 à +90⁰С.
Contrairement au métal, la fibre de verre a un coefficient de dilatation thermique similaire à celui du béton, de sorte qu'un monolithe doté d'un tel renfort ne se fissure pas lors des changements de température.
Pour installer le treillis d'armature, vous n'avez pas besoin de machine à souder ; il suffit de le connecter avec des faisceaux de plastique et des pinces.

Comme tout matériau, le renfort polymère à base de fibre de verre présente des inconvénients qui sont pris en compte lors du fonctionnement :

Résistance insuffisante de la fibre de verre aux températures élevées ; les résines utilisées pour lier les fibres s'enflamment à une température de 200⁰C. Pour les maisons privées ou les buanderies, ce n'est pas un problème, mais dans une installation industrielle, où le monolithe de béton doit être résistant au feu, l'utilisation de ce renfort est inacceptable.

Module d'élasticité presque 4 fois inférieur à celui de l'acier.
Lors de la préparation du treillis, il est presque impossible de plier le composite à l'angle souhaité ; en raison de sa faible résistance à la rupture, ces éléments doivent être commandés en usine.
L’un des inconvénients du renfort composite en fibre de verre est qu’il ne permet pas un renfort rigide et que sa résistance diminue légèrement avec le temps.

Caractéristiques

Le renforcement composite est évalué en fonction de paramètres techniques. Ce matériau a une densité relativement faible. Ainsi, le poids d'un mètre linéaire de renfort en fibre de verre, selon le diamètre, est de 20 à 420 g.

Le renfort plastique présente un pas d'enroulement constant de 15 mm. Il s'agit de la valeur optimale pour garantir un haut niveau d'adhérence avec le mortier de béton avec une consommation minimale de matériau.

Les caractéristiques techniques du renfort en fibre de verre sont résumées dans le tableau :

Densité (kg/m³)	1.9
1200
Module d'élasticité (MPa)	55 000
Extension relative (%)	2.3
Relation contrainte-déformation	Droite à dépendance élastique-linéaire jusqu'à destruction
Expansion linéaire (mm/m)	9-11
Résistance aux environnements corrosifs	Haut, ne rouille pas
Conductivité thermique (W/m⁰С)	0.35
Conductivité électrique	Diélectrique
Diamètre (mm)	4-32
Longueur	Longueur arbitraire selon la demande du client

Caractéristiques de production et d'installation

Tout type de renfort en fibre de verre est fabriqué à partir de fibres brutes liées par des résines polymères, auxquelles sont ajoutés un durcisseur et un accélérateur de durcissement. Tous les composants sont déterminés par les fabricants en fonction des technologies utilisées, du type et de la destination des éléments qui seront renforcés avec un renfort en fibre de verre fabriqué.

Le matériau est produit sur des lignes de production spéciales. Tout d'abord, la fibre de verre est imprégnée de résine, de durcisseur et d'accélérateur de réaction. Ensuite, il passe dans une filière où l’excès de résine est extrait. Ici, la fibre de verre est compactée et prend une forme - classiquement lisse ou avec des nervures d'ancrage et un diamètre technologiquement spécifié.

À l'étape suivante, le renfort composite en fibre de verre est tricoté - un enroulement supplémentaire sous la forme d'une corde est enroulé dessus pour augmenter l'adhérence. Après cela, il est envoyé au four, où sont fixés les résines polymères et le durcisseur. Les produits obtenus sont placés en bobines ou découpés en tiges de la longueur requise.

Les tiges sont fixées avec des pinces ou des pinces en plastique. Le bord du treillis d'armature doit s'éloigner du coffrage de 50 mm, ce qui créera. Cela se fait avec des moyens improvisés ou des pinces en plastique. Si la tige dépasse du coffrage, elle doit être coupée avec une scie à métaux ou une meuleuse avec une meule diamantée ou abrasive.

Il est impossible de plier des renforts en fibre de verre sur le chantier sans équipement spécial. Une fois que la force cesse d’agir sur la tige, celle-ci reprend sa forme originale. Si vous le ramollissez avec la température tout en le pliant, il perdra ses caractéristiques de conception. La seule issue est de commander des éléments pré-courbés en fibre de verre à l'usine, auquel cas ils répondront pleinement aux exigences techniques et opérationnelles.

Conclusion

Le renforcement composite pourrait bien remplacer la construction métallique traditionnelle. Il est supérieur au renfort en acier à bien des égards. Il est utilisé dans la construction de murs, de fondations et d'autres éléments structurels à partir de blocs et de briques, et est de plus en plus utilisé pour renforcer des monolithes solides en béton.

L'utilisation de renforts composites en fibre de verre réduit considérablement le poids des éléments structurels, ce qui permet des économies supplémentaires sur la fondation. Les restrictions sur l'utilisation de ce matériau incluent les exigences de sécurité incendie dans certaines entreprises industrielles ; dans d'autres cas, il s'agit de la meilleure alternative au métal.

Malgré le fait que le renfort composite se positionne sur le marché comme le matériau le plus récent et de haute technologie, les premières expériences de son utilisation sont connues depuis les années 70 du siècle dernier. Pour diverses raisons, ce type de matériau n'était pas largement utilisé en URSS, bien qu'il soit utilisé assez activement à l'étranger. Il s’agit donc d’un matériau relativement nouveau pour la Russie. Nous étudierons les avantages et les inconvénients, ainsi que les caractéristiques opérationnelles de ce type de raccords, sur la base d'indicateurs réels. Pour commencer, regardons de plus près ce qu’est le renfort composite, également appelé renfort plastique, et également appelé renfort polymère.

Qu'est-ce que le renfort composite

Il s'agit d'un renfort dont le matériau est constitué de tiges en fibres de verre ou de basalte, imprégnées d'un liant à base de polymère. Il existe également des options pour fabriquer des produits à partir de fibres de carbone et d'aramide. Selon le matériau utilisé lors de la fabrication, ces barres d'armature sont appelées fibre de verre, basalte ou fibre de carbone. Extérieurement, il est assez simple de déterminer le matériau de fabrication : le renfort en fibre de verre est clair avec une teinte jaunâtre, les tiges en basalte et en fibre de carbone sont noires. Comme les armatures métalliques, les tiges composites ont une section périodique pour assurer les conditions de fonctionnement requises dans le cadre d'une structure en béton armé.

Renfort composite

Certains fabricants, afin de distinguer visuellement les renforts de différents diamètres et d'obtenir un aspect attrayant, introduisent des pigments colorés dans la matière première.

Certains fabricants indiquent que les tiges colorées présentent des caractéristiques techniques améliorées. Ce n'est pas vrai. Les pigments, hormis l'effet décoratif, n'altèrent en rien la qualité ou les performances des raccords.

Types de renfort composite

Fibre de verre (FRP) - produite en mélangeant de la fibre de verre avec des résines thermodurcissables, qui agissent comme un liant. Une caractéristique distinctive de ce type est sa haute résistance et son faible poids ;
Basalte-plastique (BBP) - il utilise des fibres de basalte comme base et des résines organiques comme liant. L'avantage de ce type est une haute résistance aux environnements chimiques agressifs : alcalis, acides, gaz et sels ;
Plastique renforcé de fibres de carbone (CFF) - composé de fibres d'hydrocarbures et, en raison de son coût élevé, peu demandé ;

Combiné (AKK) - se compose à la fois de fibres de verre et de fibres de basalte.

Renfort polymère

Le renfort composite comprend divers polymères comme liants. Par conséquent, le renfort composite est également appelé renfort polymère ou renfort composite polymère. Le matériau composite étant porteur et le polymère servant uniquement à lier les fibres composites, l'appellation « renfort composite » s'est répandue.

Raccords en plastique

Les constructeurs anglophones appellent le renforcement composite FRP rebar - de l'anglais. Barre d'armature en plastique renforcé de fibres. C'est de là que vient la désignation du renfort composite comme plastique. Parfois, une confusion surgit du fait que le renfort en fibre de verre est appelé plastique et vice versa. En fait, l’expression « renfort plastique » signifie la même chose que « renfort composite ».

Avantages du renfort composite

Le renfort composite conquiert rapidement le marché de la construction grâce à ses caractéristiques exceptionnelles et remplace le renfort métallique classique. Les principaux avantages du renfort composite :

La résistance à la corrosion, l'immunité à l'humidité et aux liquides agressifs augmentent considérablement la durabilité des structures.
Une résistance spécifique significative (haute résistance à la traction par rapport à la densité du matériau) dépasse de 10 à 15 fois les indicateurs du renfort en acier de classe A III.
Faible conductivité thermique. Cette propriété permet d'éviter l'apparition de ponts thermiques dans la masse de la structure.
La diélectricité augmente la sécurité électrique des locaux et élimine les interférences lors du passage des ondes radio.
Coût relativement faible.
Facilité de transport grâce à son faible poids. Les renforts composites de petits diamètres peuvent être transportés en bobines.

Une bobine de renfort composite s'insère facilement dans le coffre d'une voiture

Inconvénients du renfort composite.

Comme tout matériau de construction, outre ses avantages indéniables, le renfort composite n'est pas sans inconvénients dont il faut tenir compte lors de la conception des structures en béton armé. Les inconvénients du renfort composite comprennent :

Faible module d'élasticité du matériau. Ce paramètre est 4 fois inférieur à celui de l'acier, ce qui affecte négativement le fonctionnement des armatures composites en traction.
Fragilité et non plasticité. Changer la forme de la tige est impossible sans chauffage, ce qui crée des difficultés dans la fabrication des boucles de montage et des pièces encastrées.
Faible résistance aux températures élevées. Contrairement à l'acier, le matériau composite perd déjà ses propriétés de résistance à des températures d'environ 150 à 300 degrés, selon le type de fibres utilisées dans la production (fibre de verre ou plastique basalte).

Champ d'application du renfort composite

En raison de ses caractéristiques de performance, le renfort composite peut être utilisé dans un large éventail de structures de bâtiments et d'infrastructures, ainsi que lors de travaux de réparation. Ce matériau est utilisé :

dans les structures exposées à des environnements agressifs : fondations de bâtiments, éléments structurels de bâtiments de l'industrie chimique et alimentaire, installations agricoles ;
renforcer les fondations sous les structures des bâtiments à des fins diverses ;
dans la construction de logements privés de faible hauteur ;
dans la construction de routes : comme renforcement de la chaussée, lors de la construction et du renforcement des talus de remblai, pour renforcer des éléments routiers mixtes (par exemple béton bitumineux - rails), renforcement de la chaussée des travées (ponts) ;

lors de la réparation de structures en béton armé s'il est impossible de poser une couche de mortier d'épaisseur importante ;
pour la fabrication de croisillons dans des bâtiments dont les murs sont construits à partir de différents types de matériaux (blocs de silicate de gaz + brique, brique + béton, etc.) ;
pour la maçonnerie en couches à partir d'éléments de petites pièces avec connexions flexibles ;

conceptions de bâtiments résidentiels, civils et industriels dont la fabrication ne nécessite pas de renforcement de précontrainte ;
dans les éléments structurels pendant le fonctionnement desquels une corrosion électrochimique est possible sous l'influence de courants vagabonds ;
dans les chantiers miniers pour renforcer le sol lors du creusement des tunnels.

L'utilisation de renforts composites pour la maçonnerie en couches d'éléments de petites pièces. En raison de sa résistance à la corrosion, le renfort composite n'est pas soumis aux influences environnementales agressives à la limite des couches. Dans ce cas, le métal peut rouiller.

Technologie de production de renfort composite

En raison de la similitude du processus de fabrication des types de renforts composites les plus populaires - verre et plastique basalte, considérons, à titre d'exemple, la technologie de production de barres d'armature en fibre de verre. Le processus technologique est extrêmement automatisé, se déroule avec une participation humaine minimale et comprend les étapes suivantes :

Préparation des matières premières. À ce stade, le verre aluminoborosilicate est fondu dans des fours jusqu'à obtenir une masse visqueuse, qui est ensuite étirée en fils d'environ 10 à 20 microns d'épaisseur. Les fils obtenus, après avoir été prétraités avec une composition à base d'huile, sont rassemblés en un faisceau plus épais appelé mèche.
À l'aide d'un cantre, un mécanisme spécial qui permet d'alimenter simultanément jusqu'à 60 mèches, les fibres de verre sont introduites dans le mécanisme de tension.

Après avoir égalisé la tension, les fils, disposés dans un certain ordre, sont soumis à un traitement thermique à l'air chaud pour éliminer l'humidité, l'huile et divers types de contaminants.
La mèche nettoyée et assemblée est immergée dans un bain de résines liantes chauffées à l'état liquide pour une imprégnation complète.
Les fils imprégnés sont envoyés vers une filière - un dispositif à travers lequel une tige du diamètre requis est tirée. Dans le cas d'une fabrication de renfort avec enroulement en spirale, la tige est enroulée en parallèle avec un fil de mèche d'une épaisseur donnée.
La tige formée entre dans un four tunnel pour polymériser la composition de liant.
Refroidissement des raccords obtenus à l'eau courante.
Selon le diamètre des produits obtenus, ils sont soit enroulés en bobines à l'aide d'un équipement spécial, soit découpés en tiges d'une longueur donnée.

cantre - un dispositif d'alimentation en fibres pour se joindre à un seul fil

Comparaison des caractéristiques techniques des armatures en acier composites et traditionnelles

Caractéristique	Classe de renfort en acier AIII	Renfort composite
Densité, kg/cub.m	7850	1900
Extension relative, %	14	2,2
Résistance à la traction, MPa	390	1100
Module d'élasticité, MPa	200000	41000
Diamètre produit, mm	6 — 80	4 – 24 – national 6 – 40 – importé
Remplacement de résistance égale à une charge de 25 000 kg/m²	Diamètre 8 A III, cellule 140x140 mm, poids 5,5 kg/m²	Diamètre 8 mm, cellule 230x230 mm, poids 0,61 kg/m²
Remplacement du diamètre du renfort avec des caractéristiques de résistance égales, mm.
Longueur disponible, m.	6 — 12	6 – 12 ou sur demande

Caractéristiques du renforcement des structures avec renfort composite

Pour un artisan expérimenté dans le travail du renforcement conventionnel, le renforcement avec des matériaux composites ne posera aucune difficulté. Comme lors du travail avec des tiges d'acier, le diamètre des tiges et la taille des cellules lors de la pose d'armatures composites sont déterminés par calcul en fonction de la capacité portante requise de la structure. Dans le cas du coulage de structures monolithiques, des barres d'armature sont placées dans le coffrage avec un certain espacement et liées entre elles avec du fil à tricoter ou des pinces électriques en plastique ordinaires de la longueur requise. Cette dernière option est possible grâce à la faible masse des barres de renfort.

Fixation du treillis d'armature avec des pinces

Veuillez noter que lorsque vous utilisez un fil à tricoter pour le fixer rapidement, vous aurez besoin d'appareils spéciaux - un crochet ou une machine à tricoter automatique. Lors de l'utilisation de pinces en plastique, la fixation se fait manuellement.

Pour relier les renforts composites, des clips de renfort spéciaux, également en plastique, sont faciles à utiliser.

Connexion avec clips de renfort.

Clips de renfort.

Le soudage des renforts composites est impossible en raison des propriétés diélectriques du matériau ; l'assemblage des treillis et des cadres s'effectue de la même manière.

Le calcul des armatures composites s'effectue selon les mêmes principes que pour les armatures métalliques. La seule exception est que les tiges métalliques obtenues lors du calcul sont remplacées par des tiges constituées de renforts composites d'un diamètre différent avec des caractéristiques de résistance similaires. Vous pouvez en savoir plus sur le calcul du renforcement de la fondation dans l'article :.

Pour éloigner les grilles lors du coulage des sols, des dispositifs spéciaux sont produits et peuvent être achetés dans n'importe quel marché de la construction ou magasin de matériaux de construction. Ils sont également appelés attaches ou pinces de renforcement. Vous pouvez en savoir plus sur les différents types de pinces et leurs caractéristiques dans un article spécial :.

Les pinces de renfort vous permettent de régler la distance requise entre le treillis d'armature, les murs et la base de fondation

Il est impossible de plier les tiges d'un tel renfort dans des conditions de chantier - la tige se brisera sous la charge ou reviendra à son état d'origine une fois la force de flexion supprimée. S'il est nécessaire d'obtenir un élément courbe, il doit être commandé auprès du fabricant selon vos dessins, puisqu'il n'est possible de donner n'importe quelle forme à la tige qu'au stade de sa fabrication.

Le renfort composite incurvé est obtenu au cours de son processus de production.

Sélection et coût du renfort composite

Il existe deux types de renforts disponibles sur le marché : lisses et périodiques. Dans le même temps, les armatures lisses sont recouvertes d'un revêtement contenant du sable pour une meilleure adhérence au béton. Le risque lié à l'utilisation d'une tige lisse est que si elle est mal fabriquée, la couche de revêtement de sable peut se décoller et l'efficacité d'un tel renforcement de la structure sera réduite à presque zéro. Il convient également de prendre en compte que les armatures à section périodique reprennent la charge et fonctionnent mieux en tant que partie d'une structure que les armatures lisses. Par conséquent, pour une utilisation dans les éléments porteurs critiques d'un bâtiment, il est conseillé de choisir ce type.

Le coût d'un mètre linéaire de renfort dépend du diamètre. En moyenne, un renfort composite d'un diamètre de 4 mm coûte 5 à 10 roubles par mètre linéaire (lm);

6 mm. — 10-15 roubles par mètre linéaire ;

8 mm. — 15 à 20 roubles par mètre linéaire ;

10 mm. — 20-25 roubles par mètre linéaire.

De plus, le coût des barres d'armature en matériaux composites dépend directement du fabricant et du lieu de production. Par exemple, le coût d'un mètre linéaire de renfort de même section provenant de l'usine d'Obninsk et d'un fabricant de Nijni Novgorod diffère de plus d'un rouble, tandis que les produits de fabricants étrangers seront encore plus chers. À première vue, une petite différence de prix lors du calcul des volumes de matériau requis peut ne pas être si perceptible, car pour renforcer une zone de 10 x 10 m avec un treillis d'armature avec une cellule de 20 x 20 cm, vous aurez besoin de 1 000 mètres de renforcement. Lors de l'achat de matériaux de renforcement pour un objet assez volumineux, la différence de montant peut devenir assez impressionnante.

L'utilisation de renforts composites dans la construction vous permet d'économiser efficacement de l'argent, non seulement en raison de son faible coût par rapport aux barres d'acier. En raison de sa faible masse, il réduit considérablement le poids de la structure, ce qui permet de réduire les dimensions hors tout des fondations et autres éléments porteurs, tout en économisant les coûts de béton.

Le renforcement en fibre de verre, apparu relativement récemment sur le marché intérieur, est devenu une alternative intéressante aux tiges métalliques traditionnelles. Le renforcement du verre, comme on appelle également ce matériau, possède de nombreuses caractéristiques uniques qui le distinguent des autres produits ayant un objectif similaire. En attendant, vous devez aborder votre choix avec beaucoup de prudence.

Qu'est-ce que le renforcement en fibre de verre

Le renfort en fibre de verre, si vous comprenez ses caractéristiques de conception, est une tige non métallique sur la surface de laquelle un enroulement de fibre de verre est appliqué. Le diamètre du profil en spirale du renfort en matériaux composites peut varier entre 4 et 18 mm. Si le diamètre de la tige d'un tel renfort ne dépasse pas 10 mm, il est alors vendu au client en bobines, s'il dépasse, puis en tiges dont la longueur peut atteindre jusqu'à 12 mètres ;

Pour la fabrication de renforts composites, différents types de charges de renfort peuvent être utilisés, en fonction de cela, elles sont divisées en plusieurs catégories :

ASK – produits fabriqués à base de fibre de verre ;
AUK – produits de renforcement en composites de carbone ;
ACC – renfort en matériaux composites combinés.

Sur le marché intérieur, le renforcement en fibre de verre est le plus répandu.

Caractéristiques de la structure

Le renfort en fibre de verre n'est pas seulement une tige en matériau composite. Il se compose de deux parties principales.

La tige intérieure est constituée de fibres de verre parallèles reliées entre elles à l'aide d'une résine polymère. Certains fabricants produisent des renforts dont les fibres du tronc intérieur ne sont pas parallèles les unes aux autres, mais sont enroulées en queue de cochon. Il convient de noter que c'est la tige interne du renfort en fibre de verre qui forme ses caractéristiques de résistance.
La couche externe d'une barre de renfort en fibre de verre peut être réalisée sous forme d'enroulement bidirectionnel de fibres d'un matériau composite ou sous forme de pulvérisation de fine poudre abrasive.

La conception des barres de renfort en fibre de verre, qui détermine en grande partie leurs caractéristiques techniques et de résistance, dépend de l'imagination des fabricants et des technologies de fabrication qu'ils utilisent pour ce matériau.

Propriétés de base

Le renforcement en fibre de verre, selon les résultats de nombreuses études menées par des organismes compétents, présente un certain nombre de caractéristiques qui le distinguent avantageusement d'autres matériaux ayant un objectif similaire.

Les barres de renfort en fibre de verre ont un faible poids, 9 fois inférieur au poids de produits métalliques similaires.
Le renfort en fibre de verre, contrairement aux produits métalliques, est très résistant à la corrosion et résiste parfaitement aux environnements acides, alcalins et salés. Si l’on compare la résistance à la corrosion d’un tel renfort avec des propriétés similaires de produits en acier, elle est 10 fois plus élevée.
La propriété du renfort en fibre de verre à conduire la chaleur est nettement inférieure à celle des produits métalliques, ce qui minimise le risque de ponts thermiques lors de son utilisation.
Du fait que le renfort en fibre de verre est beaucoup plus facile à transporter et que sa durée de vie est bien plus longue que celle du métal, son utilisation est plus rentable sur le plan financier.
Le renfort en fibre de verre est un matériau diélectrique qui ne conduit pas le courant électrique et est absolument transparent aux ondes électromagnétiques.
L'utilisation d'un tel matériau pour créer des structures de renforcement est beaucoup plus simple que des tiges métalliques ; il n'est pas nécessaire d'utiliser du matériel de soudage ou des appareils techniques pour couper le métal.

Grâce à ses avantages indéniables, le renforcement en fibre de verre, apparu relativement récemment sur le marché intérieur, a déjà acquis une grande popularité tant auprès des grands organismes de construction que des promoteurs privés. Cependant, de tels raccords présentent également un certain nombre d'inconvénients, dont les plus importants sont :

module d'élasticité assez faible ;
stabilité thermique pas trop élevée.

Le faible module d'élasticité du renfort en fibre de verre est un plus dans la fabrication de cadres pour renforcer la fondation, mais un gros inconvénient s'il est utilisé pour renforcer des dalles de plancher. S’il est nécessaire de recourir à ce renforcement particulier dans de tels cas, il est nécessaire d’effectuer au préalable des calculs minutieux.

La faible stabilité thermique du renfort en fibre de verre constitue un inconvénient plus grave qui limite son utilisation. Malgré le fait qu'un tel renfort appartient à la catégorie des matériaux auto-extinguibles et n'est pas capable de servir de source de propagation du feu lorsqu'il est utilisé dans des structures en béton, à haute température, il perd ses caractéristiques de résistance. Pour cette raison, un tel renforcement ne peut être utilisé que pour renforcer les structures qui ne sont pas exposées à des températures élevées pendant le fonctionnement.

Un autre inconvénient important du renfort en fibre de verre est qu'il perd avec le temps ses caractéristiques de résistance. Ce processus est considérablement accéléré s’il est exposé à des environnements alcalins. En attendant, cet inconvénient peut être évité si vous utilisez un renfort en fibre de verre réalisé avec l'ajout de métaux des terres rares.

Comment et à partir de quoi sont fabriqués les renforts en fibre de verre ?

De nombreuses personnes connaissent le renforcement en fibre de verre non seulement grâce à des photos sur Internet, mais également grâce à son utilisation pratique dans la construction, mais peu de gens savent comment il est produit. Le processus technologique de production de barres d'armature en fibre de verre, très intéressant à regarder en vidéo, est facile à automatiser et peut être mis en œuvre aussi bien dans les grandes que dans les petites entreprises de production.

Pour produire un tel matériau de construction, il faut d’abord préparer la matière première, qui est du verre aluminoborsilicate. Pour donner à la matière première le degré de ductilité requis, elle est fondue dans des fours spéciaux et des fils d'une épaisseur de 10 à 20 microns sont tirés de la masse résultante. L’épaisseur des fils obtenus est si petite que si vous les prenez en photo ou en vidéo, vous ne pourrez pas les voir sans agrandir l’image résultante. Une composition contenant de l'huile est appliquée sur les fibres de verre à l'aide d'un dispositif spécial. Ensuite, ils sont formés en paquets, appelés mèches de verre. Ce sont ces faisceaux, assemblés à partir de nombreux fils fins, qui constituent la base du renfort en fibre de verre et constituent en grande partie ses caractéristiques techniques et de résistance.

Une fois les brins de fibre de verre préparés, ils sont acheminés vers la chaîne de production, où ils sont transformés en barres d'armature de différents diamètres et différentes longueurs. La suite du processus technologique, visible dans de nombreuses vidéos sur Internet, est la suivante.

Grâce à un équipement spécial (un cantre), les fils sont acheminés vers un dispositif de tension qui effectue simultanément deux tâches : il égalise la tension présente dans les fils de verre, les dispose dans un certain ordre et forme la future barre d'armature.
Des faisceaux de fils, sur la surface desquels une composition contenant de l'huile a été préalablement appliquée, sont pulvérisés avec de l'air chaud, ce qui est nécessaire non seulement pour les sécher, mais également pour un léger chauffage.
Des paquets de fils chauffés à la température requise sont descendus dans des bains spéciaux, où ils sont imprégnés d'un liant, également chauffé à une certaine température.
Ensuite, les faisceaux de fils passent à travers un mécanisme à l'aide duquel la formation finale de la barre de renfort du diamètre requis est effectuée.
Si le renfort n'est pas fabriqué avec un profil lisse, mais avec un profil en relief, immédiatement après avoir quitté le mécanisme d'étalonnage, des faisceaux de fibres de verre sont enroulés sur la tige principale.
Pour accélérer le processus de polymérisation des résines liantes, la barre d'armature finie est introduite dans un four tunnel, avant d'entrer dans lequel une couche de sable fin est appliquée sur les barres fabriquées sans bobinage.
Après avoir quitté le four, lorsque le renfort en fibre de verre est presque prêt, les tiges sont refroidies à l'eau courante et soumises à la découpe ou à un mécanisme permettant de les enrouler en bobines.

Ainsi, le processus technologique de fabrication du renfort en fibre de verre n'est pas si compliqué, comme on peut en juger même à partir de photos ou de vidéos de ses différentes étapes. En attendant, un tel processus nécessite l’utilisation d’équipements spéciaux et le strict respect de tous les régimes.

Dans la vidéo ci-dessous, vous pouvez vous familiariser plus clairement avec le processus de production de renforts en verre composite en utilisant l'exemple du fonctionnement de la ligne de production TLKA-2.

Paramètres – poids, diamètre, pas d’enroulement

Les raccords pour la fabrication desquels la fibre de verre est utilisée sont caractérisés par un certain nombre de paramètres qui déterminent le champ d'application de son application. Les plus importants comprennent :

poids d'un mètre linéaire de barre à béton ;
pour les produits avec un profil en relief - le pas des faisceaux de fibres de verre enroulés sur leur surface ;
diamètre de la barre d'armature.

Aujourd'hui, les renforts à profil en relief sont réalisés principalement avec un pas d'enroulement de 15 mm.

Le diamètre extérieur de la barre d'armature est caractérisé par un numéro attribué au produit conformément aux Conditions techniques de fabrication de ces produits. Conformément aux spécifications techniques, les barres d'armature en fibre de verre sont aujourd'hui produites sous les numéros suivants : 4 ; 5 ; 5,5 ; 6 ; 7; 8 ; dix; 12 ; 14 ; 16 ; 18. Le poids d'un mètre linéaire de barres d'armature en fibre de verre disponibles sur le marché moderne varie entre 0,02 et 0,42 kg.

Types de renfort en fibre de verre et domaines de son application

Les raccords pour la production desquels la fibre de verre est utilisée ont de nombreuses variétés, différant non seulement par le diamètre et la forme du profil (lisse et ondulé), mais également par le domaine d'utilisation. Ainsi, les experts distinguent le renfort en fibre de verre :

fonctionnement;
salle d'installation;
distribution;
spécialement conçu pour renforcer les structures en béton.

Selon les tâches à résoudre, ces raccords peuvent être utilisés sous la forme de :

tiges en morceaux;
éléments de treillis d'armature;
cadres de renfort de différentes conceptions et dimensions.

Malgré le fait que le renforcement en fibre de verre soit récemment apparu sur le marché intérieur, les entreprises, les entreprises de construction et les particuliers l'utilisent déjà très activement pour résoudre divers problèmes. Ainsi, l'utilisation de renforts en fibre de verre dans la construction gagne en popularité. Il est utilisé pour renforcer les fondations et autres structures en béton (puits de drainage, murs, etc.), ainsi que pour renforcer la maçonnerie en briques et en blocs. Les caractéristiques techniques du renfort en fibre de verre lui permettent d'être utilisé avec succès dans la construction de routes : pour renforcer les revêtements routiers, renforcer les remblais et les fondations faibles, et créer des fondations monolithiques en béton.

Les particuliers qui construisent de manière indépendante sur leurs propres parcelles ou dans leurs maisons de campagne ont également réussi à apprécier les avantages de ce matériau. Une expérience intéressante est l'utilisation de renforts en fibre de verre dans les datchas et dans les jardins de maisons privées comme arcs pour la construction de serres. Sur Internet, vous pouvez trouver de nombreuses photos de structures aussi soignées et fiables qui ne sont pas sujettes à la corrosion, sont faciles à installer et tout aussi faciles à démonter.

Le gros avantage de l’utilisation d’un tel matériel (surtout pour les particuliers) est la facilité de son transport. Le renfort en fibre de verre enroulé en bobine compacte peut être transporté même dans une voiture de tourisme, ce qui ne peut pas être dit des produits métalliques.

Quel est le meilleur : la fibre de verre ou l'acier ?

Pour répondre à la question de savoir quel renfort est préférable d'utiliser - acier ou fibre de verre - vous devez comparer les principaux paramètres de ces matériaux.

Si les barres d'armature en acier ont à la fois une élasticité et une plasticité, alors les produits en fibre de verre n'ont qu'une élasticité.
En termes de résistance à la traction, les produits en fibre de verre sont nettement supérieurs aux produits métalliques : respectivement 1 300 et 390 MPa.
La fibre de verre est également préférable en termes de conductivité thermique : 0,35 W/m*C0 - contre 46 pour l'acier.
La densité des barres d’armature en acier est de 7 850 kg/m3 et celle de la fibre de verre de 1 900 kg/m3.
Les produits en fibre de verre, contrairement aux barres d’armature en acier, ont une résistance exceptionnelle à la corrosion.
La fibre de verre est un matériau diélectrique, de sorte que les produits qui en sont fabriqués ne conduisent pas le courant électrique et sont absolument transparents aux ondes électromagnétiques, ce qui est particulièrement important lors de la construction de structures à certaines fins (laboratoires, centres de recherche, etc.).

Pendant ce temps, les produits en fibre de verre ne fonctionnent pas bien en flexion, ce qui limite leur utilisation pour renforcer les dalles de plancher et autres structures en béton fortement chargées. La faisabilité économique de l'utilisation de barres d'armature en matériaux composites réside également dans le fait que vous pouvez acheter exactement la quantité dont vous avez besoin, ce qui rend leur utilisation pratiquement sans déchets.

Résumons tout ce qui précède. Même en tenant compte de toutes les caractéristiques uniques du renfort composite, celui-ci doit être utilisé avec beaucoup de prudence et uniquement dans les domaines où ce matériau est le plus performant. Il n'est pas souhaitable d'utiliser de telles armatures pour renforcer des structures en béton qui, pendant leur fonctionnement, subiront des charges très importantes pouvant provoquer leur destruction. Dans tous les autres cas, l’utilisation de renforts en fibre de verre et autres matériaux composites a prouvé son efficacité.