Comment la fibre d'acier améliore le béton à ultra-hautes performances (BUHP)

La fibre d'acier a un impact significatif sur les performances mécaniques du béton à ultra-hautes performances (BUHP). Elle peut améliorer efficacement les propriétés clés telles que la résistance à la traction, la résistance à la fissuration, la ténacité et la ductilité.

Cela s'explique principalement par le fait que les fibres d'acier ont une résistance beaucoup plus élevée que la matrice de béton et forment un lien solide avec elle, ce qui aide à prévenir l'apparition et la propagation des fissures. Au fur et à mesure que la teneur en fibres augmente, la résistance à la traction des BFUP s'améliore progressivement, ce qui se traduit par une meilleure performance structurelle globale.

Effet des fibres d'acier sur la fluidité du béton à ultra-hautes performances (BUHP)

L'ajout de fibres d'acier a un impact négatif sur la fluidité du béton à ultra-hautes performances (BUHP).

À teneur en fibres égale, le BFUP renforcé par des fibres courtes et droites sans crochets présente la meilleure fluidité, tandis que les fibres à bouts crochus et les fibres droites plus longues entraînent une réduction plus ou moins importante de la performance en matière de fluidité.

En effet, les fibres plus longues augmentent la résistance au mélange et les fibres à bouts crochus sont plus susceptibles de s'imbriquer et de former des amas pendant le mélange, ce qui réduit encore l'ouvrabilité.

Lorsque la teneur en fibres d'acier dépasse 2,0%, la fluidité du BFUP diminue considérablement, ce qui se traduit par une moins bonne ouvrabilité et une construction plus difficile.

Effet des fibres d'acier sur la résistance à la compression du béton à ultra-hautes performances (BUHP)

Lorsque la teneur en fibres d'acier augmente, la résistance à la compression à 28 jours du béton à ultra-hautes performances (BUHP) montre généralement une tendance à la hausse. Cependant, lorsque la teneur en fibres courtes et droites sans crochets dépasse 1,5%, la résistance à la compression commence à diminuer.

Lorsque la teneur en fibres d'acier est de 0%, la résistance à la compression à 28 jours du groupe de contrôle est de 97,6 MPa. Avec une teneur en fibres de 2,5%, les résistances à la compression à 28 jours du BFUP renforcé par des fibres à bouts crochus, des fibres droites longues sans crochets et des fibres droites courtes sans crochets atteignent respectivement 156,5 MPa, 147,4 MPa et 130,6 MPa, ce qui représente des augmentations de 60,3%, 51,0% et 33,8% par rapport au groupe témoin.

D'après la tendance générale, ce sont les fibres d'acier à bout crochu qui ont l'effet de renforcement le plus significatif. Ceci est principalement dû à leur géométrie crochetée, qui permet un meilleur ancrage mécanique et une liaison plus forte avec la matrice de ciment, ce qui améliore le transfert de charge et le confinement. Bien que la fluidité des BFUP puisse diminuer, l'effet de renforcement sur la résistance est plus prononcé.

En revanche, les fibres courtes et droites sans crochets peuvent améliorer la liaison interfaciale et la résistance à des dosages plus faibles. Cependant, lorsque la teneur dépasse 1,5%, les fibres deviennent difficiles à disperser uniformément pendant le mélange, ce qui entraîne un regroupement excessif. Dans ces zones, il n'est pas possible d'obtenir une encapsulation correcte de la matrice, ce qui crée des interfaces faibles et réduit en fin de compte la résistance à la compression des BFUP.

Effet des fibres d'acier sur la résistance à la flexion du béton à ultra-hautes performances (BUHP)

Lorsque la teneur en fibres d'acier augmente, la résistance à la flexion à 28 jours du béton à ultra-hautes performances (BUHP) présente généralement une tendance à la hausse. Cependant, lorsque la teneur en fibres courtes et droites sans crochets dépasse 1,0%, la résistance à la flexion commence à diminuer.

Lorsque la teneur en fibres d'acier est de 0%, la résistance à la flexion à 28 jours du groupe de contrôle est de 17,9 MPa. Avec une teneur en fibres de 2,5%, les résistances à la flexion à 28 jours du BFUP renforcé par des fibres à bouts crochus, des fibres droites longues sans crochets et des fibres droites courtes sans crochets atteignent respectivement 39,9 MPa, 32,5 MPa et 22,7 MPa, ce qui représente des augmentations de 122,9%, 81,6% et 26,8% par rapport au groupe témoin.

L'amélioration de la résistance à la flexion pour les fibres à bouts crochus et les fibres droites longues est nettement plus importante que celle de la résistance à la compression. Cela est principalement dû à la ténacité élevée des fibres d'acier, ainsi qu'à l'action de pontage efficace fournie par leur longueur et, dans le cas des fibres à bouts crochus, à l'ancrage mécanique aux deux extrémités. Ces facteurs renforcent la liaison avec la matrice, améliorent la résistance aux fissures et conduisent à des performances supérieures en flexion.

En revanche, les fibres droites courtes sans crochets ont une longueur plus courte, une surface lisse et aucun ancrage aux extrémités. Sous charge de flexion, des points faibles sont plus susceptibles de se développer à l'interface entre les fibres et le mortier. Les fibres peuvent être arrachées plus facilement, ce qui entraîne une fissuration prématurée et une diminution de la résistance à la flexion.

Effet des fibres d'acier sur la résistance à la traction par fendage du béton à ultra-hautes performances (BUHP)

Lorsque la teneur en fibres d'acier augmente, la résistance à la traction par fendage à 28 jours du béton à ultra-hautes performances (BUHP) s'améliore de manière significative.

Lorsque la teneur en fibres est de 0%, la résistance à la traction par fendage à 28 jours du groupe de contrôle est de 6,5 MPa. Avec une teneur en fibres de 2,5%, les valeurs pour le BFUP renforcé avec des fibres à bouts crochus, des fibres droites longues sans crochets et des fibres droites courtes sans crochets atteignent respectivement 16,5 MPa, 15,3 MPa et 12,7 MPa, ce qui représente des augmentations de 153,8%, 135,4% et 95,4% par rapport au groupe témoin.

Parmi les différents types de fibres, les fibres d'acier à bouts crochus présentent l'amélioration la plus significative de la résistance à la traction par fendage. En revanche, lorsque la teneur en fibres droites courtes sans crochets dépasse 1,5%, l'effet de renforcement devient moins prononcé.

Cela indique que la longueur des fibres et la présence d'extrémités crochues jouent un rôle clé dans le renforcement du squelette interne des BFUP et dans l'amélioration de la liaison à l'interface fibre-matrice.

Effet des fibres d'acier sur le rapport traction/compression et le rapport flexion/compression du béton à ultra-hautes performances (BUHP)

Le rapport entre la résistance à la flexion et la résistance à la compression du béton est le rapport entre la résistance à la flexion et la résistance à la compression. Il est couramment utilisé pour évaluer la ténacité du béton, en particulier dans des applications telles que les chaussées à usage intensif et l'ingénierie des ponts. Un rapport plus élevé indique une meilleure ténacité.

Le rapport entre la résistance à la traction et la résistance à la compression est le rapport entre la résistance à la traction par fendage et la résistance à la compression. Il est utilisé pour évaluer la sécurité et la stabilité du béton. Un rapport plus élevé indique une performance plus stable et un risque plus faible de rupture fragile.

Lorsque la teneur en fibres d'acier augmente, le rapport entre la résistance à la traction et la résistance à la compression du béton à ultra-hautes performances (BUHP) affiche une tendance générale à la hausse.

Lorsque la teneur en fibres est de 0%, le rapport pour le groupe de contrôle est de 0,08. À une teneur en fibres de 2,5%, les rapports traction/compression des BFUP renforcés par des fibres à bouts crochus, des fibres droites longues sans crochets et des fibres droites courtes sans crochets atteignent respectivement 0,115, 0,110 et 0,106, ce qui représente des augmentations de 43,8%, 37,5% et 32,5% par rapport au groupe de contrôle.

Lorsque la teneur en fibres d'acier est inférieure à 1,0%, l'amélioration de ce ratio est relativement limitée, ce qui indique que les faibles dosages de fibres ont peu d'effet. Cependant, lorsque la teneur dépasse 1,0%, l'amélioration devient significative. Cela s'explique par le fait que les fibres sont mieux liées à la matrice du mortier, ce qui améliore la stabilité et réduit le risque de rupture fragile.

Le rapport entre la résistance à la flexion et à la compression des BFUP renforcés par des fibres droites longues et à bouts crochus augmente généralement avec la teneur en fibres, tandis que celui des fibres droites courtes augmente d'abord, puis diminue.

Lorsque la teneur en fibres est de 0%, le groupe de contrôle a un ratio de 0,18. À une teneur en fibres de 2,5%, les ratios pour les fibres à bouts crochus, les fibres longues droites et les fibres courtes droites atteignent respectivement 0,25, 0,23 et 0,18, ce qui représente des augmentations de 38,9%, 27,8% et 0%.

Cela indique que l'augmentation de la teneur en fibres droites courtes sans crochets n'améliore pas la ténacité et peut même la réduire. Ceci est principalement dû au fait que ces fibres sont plus courtes et manquent d'ancrage aux extrémités. Sous une contrainte élevée pendant la charge de flexion, le décollement entre les fibres et le mortier est plus susceptible de se produire, ce qui entraîne un confinement plus faible et une réduction de la ténacité.

Conclusion

• L'incorporation de fibres d'acier réduit la fluidité du béton à ultra-hautes performances (BUHP), les fibres à bout crochu ayant l'impact le plus important. Lorsque la teneur en fibres dépasse 1,5%, la fluidité diminue fortement. En particulier, lorsque les fibres à bouts crochus dépassent 2,0%, le BFUP ne présente pratiquement aucune fluidité. Compte tenu des exigences d'ouvrabilité, il est recommandé que la teneur optimale en fibres d'acier se situe entre 1,5% et 2,0%.
• L'ajout de fibres d'acier améliore de manière significative les propriétés mécaniques des BFUP, les fibres à bouts crochus apportant la plus grande amélioration. Avec une teneur en fibres de 2,5%, la résistance à la compression à 28 jours, la résistance à la flexion et la résistance à la traction par fendage atteignent respectivement 156,5 MPa, 39,9 MPa et 16,5 MPa, ce qui représente des augmentations substantielles par rapport au groupe de contrôle.
• Au fur et à mesure que la teneur en fibres d'acier augmente, le rapport traction/compression des BFUP affiche une tendance générale à la hausse. Le rapport flexion-compression augmente également pour les fibres en crochet et les fibres droites longues, tandis qu'il augmente d'abord et diminue ensuite pour les fibres droites courtes. Lorsque la teneur en fibres est optimale, les BFUP présentent une stabilité et une ténacité accrues.

En outre, en utilisant ZHONGDIMEI fibre d'acier les performances des BFUP peuvent être encore améliorées en termes de solidité, de résistance aux fissures et de durabilité à long terme.