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La magie du béton élastique : comment rendre les bâtiments aussi élastiques que le métal ?
Avec les exigences croissantes de la construction moderne, le béton traditionnel a progressivement révélé ses défauts, notamment en termes de durabilité et de résistance à la traction. Récemment, un nouveau type de matériau appelé composites de béton technique (ECC) a attiré beaucoup d’attention. L'ECC présente non seulement une excellente ductilité, mais ses propriétés lui permettent même de se comporter comme du métal sous certains aspects. Cet article vous donnera un aperçu approfondi du développement du béton élastique, de ses propriétés, de ses applications dans divers domaines et examinera l'importance potentielle qui se cache derrière.
Contexte de développement
L'ECC est un matériau composite à base de ciment renforcé par des fibres courtes spécialement conçues, et sa résistance à la traction est plusieurs fois supérieure à celle du ciment Portland traditionnel. La conception de l'ECC est basée sur la théorie de la micromécanique et de la mécanique de la rupture, ce qui lui confère de larges perspectives d'application dans diverses étapes de recherche et de développement. Contrairement au béton renforcé de fibres ordinaire, l'ECC n'est pas seulement un matériau de forme fixe, mais une famille de matériaux avec des formulations et des conceptions différentes, ce qui fait que la conception de chaque mélange ECC nécessite une ingénierie système aux niveaux nano, micro et macro.
L'élasticité et les propriétés d'extrusion de l'ECC le rendent idéal pour de nombreuses applications différentes.
Performances uniques
ECC dispose d'un ensemble unique de fonctionnalités. Premièrement, ses propriétés de traction sont supérieures à celles des autres composites renforcés de fibres et son traitement est aussi simple que celui du ciment traditionnel. Seulement environ 2 % des fibres sont nécessaires pour obtenir des avantages tels qu'une faible largeur de fissure et l'absence de surfaces faibles anisotropes. Ces propriétés sont dues à l’interaction entre les fibres et la matrice de ciment, ce qui permet à l’ECC de se déformer sans défaillance catastrophique.
Le comportement des microfissures de l'ECC améliore non seulement la résistance à la corrosion, mais possède également la capacité de s'auto-réparer.
Sous l'influence de l'eau (comme les précipitations), les particules de ciment n'ayant pas réagi s'hydratent et forment une variété de produits qui se dilatent pour combler les fissures, permettant au matériau de construction de se réparer sans affecter la résistance de la structure de base.
Différents types d'ECC
Avec l’avancement de la technologie, différents types d’ECC sont apparus. Par exemple, l'ECC léger a été développé en ajoutant des trous d'aération et de la mousse de verre, et son excellente ductilité a conduit à son utilisation dans les maisons flottantes et les bateaux. De plus, le béton auto-coulant est capable de s'écouler tout seul sans vibration supplémentaire, ce qui le rend particulièrement adapté aux moules complexes entourant les armatures en acier.
L'ECC pulvérisable atteint une capacité de pompage améliorée grâce à l'utilisation de divers additifs et convient aux travaux de réparation et de renforcement des ponts, tunnels, etc.
Cas d'application sur le terrain
L'ECC a été utilisé dans de nombreux projets de construction à grande échelle au Japon, en Corée du Sud, en Suisse, en Australie et aux États-Unis. En 2003, le barrage de Mitaka à Hiroshima a été réparé avec de l'ECC. En raison des 60 années de travaux sur le barrage à cette époque, plusieurs fissures et problèmes d'infiltration d'eau sont apparus à sa surface, il a donc été réparé en pulvérisant une couche de 20 mm d'épaisseur de CE.
À Tokyo, l'immeuble d'appartements Glorio Roppongi, haut de 95 mètres, utilise 54 poutres de couplage ECC pour atténuer les dommages causés par le tremblement de terre. Les excellentes propriétés de l'ECC lui permettent d'exceller dans les applications résistantes aux tremblements de terre, améliorant considérablement la durabilité de ces structures par rapport au béton de ciment traditionnel.
Comparaison avec d'autres matériaux composites
Le développement de l’ECC ne se limite pas à sa propre résistance et à sa ductilité, mais aidera également les futures conceptions de bâtiments à continuer de progresser. Les bâtiments utilisant le CEC peuvent réduire la quantité de matériaux utilisés, apportant ainsi de plus grands avantages économiques et environnementaux.
De nombreux pays travaillent dur pour rechercher la technologie ECC afin d'améliorer la sécurité et la durabilité des bâtiments, ce qui non seulement modifie la manière dont les matériaux de construction sont utilisés, mais affectera également la planification urbaine future.
Avec les progrès de la science et de la technologie, l’application de l’ECC deviendra de plus en plus étendue. L’émergence de ce matériau permettra bientôt d’apporter de meilleures solutions de construction et de promouvoir davantage le concept de développement durable. Cependant, les nouveaux matériaux de construction remplaceront-ils à l’avenir le béton traditionnel et deviendront-ils la norme ?
