Aperçu du traitement de dégazage et d'absorption d'eau. Les échantillons de PFC sont ensuite placés dans un récipient fermé qui a été dépressurisé à l'aide d'une pompe à vide, et de l'eau introduite de la surface extérieure vers l'intérieur. Crédit :Université de Kanazawa
Le béton est le matériau de construction le plus utilisé dans le monde et, par conséquent, il est continuellement développé pour répondre aux exigences modernes. Les efforts pour améliorer la résistance du béton ont conduit à des rapports de béton sans porosité (PFC), le béton le plus dur testé à ce jour. Certaines des propriétés de base du PFC ont déjà été explorées, et maintenant une équipe comprenant l'université de Kanazawa a sondé la réponse d'impact de ce matériel innovateur. Leurs conclusions sont publiées dans Revue internationale de génie civil .
Le béton à ultra-haute résistance offre des avantages importants, notamment la réduction du poids des grandes structures et leur protection contre les catastrophes naturelles et les impacts accidentels. Le PFC est un béton à ultra-haute résistance dont les propriétés peuvent être encore améliorées en incorporant des fibres d'acier.
La façon dont le PFC est préparé conduit à très peu de vides dans le matériau final, ce qui lui donne sa haute résistance - 400 MPa peuvent être appliqués au PFC avant qu'il ne tombe en panne, contre 20-30 MPa pour le béton standard. Certaines des propriétés matérielles de base du PFC renforcé de fibres d'acier ont déjà été signalées; maintenant, les chercheurs ont évalué la réponse à l'impact d'une gamme de préparations de PFC avec différentes teneurs en fibres d'acier et hauteurs de section.
"Le développement continu des matériaux de construction est particulièrement important dans les zones où de fréquentes catastrophes naturelles menacent l'intégrité des structures, ", explique l'auteur principal de l'étude, Yusuke Kurihashi. "Nous avons effectué des tests d'impact sur une variété d'échantillons de PFC renforcés de fibres d'acier pour déterminer leurs réactions, et ce faisant, accélérer l'application généralisée des PFC dans les projets de construction. Nos tests sont conçus pour simuler des réponses à des événements tels que des chutes de pierres, explosions et objets volants."
Processus de durcissement. Après le traitement d'absorption d'eau, l'éprouvette a été soumise à un durcissement à la vapeur (vitesse de chauffe :15 ºC/h, température maximale :90 ºC, temps de maintien en température maximum :48 h, vitesse de refroidissement :15 ºC/h). Prochain, thermodurcissable (vitesse de chauffe :60 ºC/h, température maximale :180 ºC, temps de maintien en température maximum :48 h, vitesse de refroidissement :60 ºC/h, 1 atm) a été appliqué. Crédit :Université de Kanazawa
Condition de rupture après chargement par impact. Le degré d'endommagement des poutres peut être réduit en modifiant le taux de mélange des fibres d'acier dans la poutre PFC de 1 à 2 % en volume. Crédit :Université de Kanazawa
Les chercheurs ont fait deux constatations clés. Premièrement, ils ont observé que l'augmentation de la teneur en fibres d'acier de 1% à 2% réduisait les dommages dus à l'impact de 30% à 50%. Cette amélioration significative des performances devrait éclairer les futures décisions de conception des matériaux.
En outre, ils ont montré qu'il était possible de prédire le comportement des échantillons avec une précision d'environ 80% en comparant les valeurs calculées avec celles qui ont été mesurées, ce qui contribuera à rationaliser les processus de développement.
« Nous espérons que PFC contribuera à l'amélioration de la sécurité des bâtiments à l'avenir, " explique le Dr Kurihashi. " Bien que des travaux expérimentaux et un traitement statistique supplémentaires soient nécessaires pour traduire pleinement la PFC en applications pratiques généralisées, nos résultats apportent une contribution significative à la compréhension du rôle de PFC dans l'amélioration de la sécurité de nombreuses grandes structures, y compris les immeubles de grande hauteur, ponts et routes."
