Matériaux Composites à Matrice Organique utilisés dans le BTP Fait par: Soumaya MOUSSAID Sofia SOUAIDI Encadré par: Pr K. Lahlou
Plan de l exposé Généralités Définitions Avantages et limitations Propriétés des composites à matrice organique utilisés dans le BTP Quelques applications
Généralités Définitions Avantages et Limitations
Rappel: Matériau Composite Un matériau composite est un matériau hétérogène formé d'au moins deux constituants non miscibles, constitué de: de renforts, d'une matrice, d une charge ou additif.
Matrice Elle a pour rôle: D enrober les renforts, les protégeant du milieu extérieur, D assurer une répartition spatiale homogène des renforts, De transmettre aux renforts les efforts extérieurs et de les répartir, De conférer la forme à la pièce de matériau composite.
Renfort Son rôle consiste à: Supporter les efforts appliqués, Conférer au composite sa rigidité élastique et sa résistance à la rupture,
Charge - Additif Particules solides dispersées au sein de la matrice, entraînant des variations importantes des propriétés des composites.
Matériau composite à matrice organique Renfort: particule, mat, fibres courtes, longues ou continues Matrice en polymère de synthèse Additif (stabilisant, charge minérale) CMO
Allure de la courbe de traction d un matériau composite
Avantages Gain de poids ou de volume Résistance & rigidité par unité de masse élévées Insensibilité à de nombreux agents chimiques Cout-matière relativement faible Mise en oeuvre aisée et rapide
Limitations Coût élevé, Forte sensibilité aux singularités géométriques, Surcoût des campagnes de qualification, Faible conductivité électrique, Perte de propriétés Mécaniques notables après vieillissement thermique ou hydrique.
Propriétés des composites à matrice organique (CMO) Propriétés des résines propriétés des fibres mise en oeuvre
Matrices Les matrices utilisés sont des résines polymères: Matrices Thermodurcissables Thermoplastiques
Structure Moléculaire (a): thermoplastiques (b): thermodurcissables
Thermoplastiques Solides Liaisons physiques de faible énergie réversibles Plus ductiles; résistent mieux à la fissuration Déchets recyclables Stockage à durée indéfinie, à température ambiante Mise en forme à haute température Thermodurcissables Visqueux Liaisons covalentes de forte énergie irréversibles Plus rigides et plus résistants Déchets non recyclables Stockage à durée limitée et à froid Mise en forme à température modérée
Thermodurcissables utilisés Polyesters insaturés Avantages: Facilité de fabrication Economie Inconvénients: Sensibles à l humidité Epoxy Avantages: Bonnes caractéristiques mécaniques Tenue contre la fatigue Inconvénients: Prix élevé Sensible à l humidité et aux chocs Phénoliques Avantages: Bonne tenue au feu Inconvénients: Fragiles Sensibles à l humidité Mise en œuvre difficile
Renforts Fibres de carbone Fibres de verre Avantages: bonne tenue au feu bonne tenue à l humidité pas de dilatation thermique conductibilité thermique et électrique Inconvénients: prix élevé fibre cassante mauvaise tenu au chocs mauvais comportement chimique Avantages: bonne tenue au feu bonne adhérence faible dilatation thermique bonne propriété diélectrique Inconvénients: Faible module de Young vieillissent au contacte de l eau
Comparaison CMO et métal/alliage Matériau Masse volumique ρ (Mg.mз) Module de Young E (Pa) Résistance (Mpa) Ténacité K1c (Mpam1/2) E/ρ Re/ρ Composites: - PRFC (58% de fibres dans de l époxyde) - PRFV(50% de fibres dans du polyester) 1,5 2,0 189 48 1050 1240 32-45 42-60 126 24 700 620 Métaux -Acier à haute résistance -Alliage d aluminium 7,8 2,8 207 71 1000 500 100 28 27 25 128 179
Applications des CMO en Génie civil
Réparation de pont, renforcement structural:
Utilisations structurales
Merci de votre attention