Renforcement du pont de Saint-Urbain avec matériaux composites

7/30/2019 Renforcement du pont de Saint-Urbain avec matriaux composites

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Renforcement du pont de Saint-Urbain avec matriaux composites

Christian Mercier, ing.

Direction des structures, MTQClaude Nazair, ing.Direction du laboratoire des chausses, MTQ

Rsum

Le ministre des Transports du Qubec doit procder annuellement plusieurs travaux de renforcement douvragesdart qui ont t conus avec des charges infrieures celles en vigueur ou qui ont dvelopp des problmes decomportement depuis leur mise en service. Les matriaux composites colls aux faces externes des ouvrages en

bton sont utiliss dans le domaine du gnie civil depuis le dbut des annes 1990. Par contre, lutilisation de ce

matriau dans le domaine des ponts au Qubec et surtout comme mode de renforcement a t trs limit depuis sonapparition.

Les travaux effectus en 2009 au pont de Saint-Urbain sur la route 138 Charlevoix sont une application relle desnouvelles exigences du chapitre 16 de la norme CAN /CSA-S6-06 et des guides et normes dessais nord-amricains.Les poutres en bton arm de cet ouvrage, comportant deux traves simplement appuyes, ont t renforces encisaillement par l'application de bandes externes en matriaux composites colles la surface. Les expriences du

projet tires de la conception du renforcement, de la prparation des documents dappels doffres, de lapplication enchantier et des diffrents contrles de qualit sont discutes dans cet article.

MISE EN CONTEXTE

Les travaux de renforcement des poutres en bton arm du pont de la rivire du Gouffre ont traliss avec un matriau peu commun pour les diffrents intervenants en ouvrages dart; lespolymres renforcs de fibres (PRF) aussi appels matriaux composites. Les PRF sontcomposs de fibres haute rsistance lies par une rsine de polymre. Ils sont disponibles sousforme de bandes (tissus), de plaques, de barres ou de lamins. Dans le cadre du projet de Saint-Urbain, le renforcement a t effectu avec des tissus de fibres de verre ou de carbone (PRFV etPRFC) secs imbibs au chantier lors de linstallation en surface des poutres.

En fait, la dernire application structurale du genre au ministre des Transports avait t raliseen 1998 au pont de Sainte-mlie-de-lnergie. Dans le cadre de ce projet, des recherches lUniversit de Sherbrooke avaient t menes avant lexcution des travaux afin de valider les

quations et paramtres de calculs utiliser pour le dimensionnement du renforcement puisquece nest qu la nouvelle dition 2000 de la norme CSA-S6 (Code canadien sur le calculs desponts routiers) que les ouvrages renforcs de fibres ont fait leur apparition officielle dans lesnormes canadiennes de calculs des ouvrages dart.

videmment, depuis douze (12) ans les sujets de recherche sur les matriaux compositesappliqus aux ouvrages dart existants ont augment de faon considrable, mais les applicationsde renforcement in situ auxouvrages dartau Qubec ont t trs limites.

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Cette limitation sexplique par la technique de renforcement par collage qui savre relativementsimple mais qui ncessite une mise en place adquate, souvent mconnue par les diffrentsintervenants, pour assurer le bon comportement de la structure renforce. En comparaison aveclutilisation de matriaux plus conventionnels tels lacier ou le bton arm, lefficacit techniqueet conomique de la mise en place des PRF passe invitablement par les aspects suivants :

1. tat (prsence de dfauts) et planit des surfaces ncessitant un collageDes surfaces en mauvais tat (dlaminage, fissuration, clatement) augmenteront les cots derparation avant renfort. Les critres de planit des surfaces exigs par la norme sont trssvres et ncessitent une correction sur des ouvrages existants couls en place.

2. Proprits physique du substratLa norme demande une rsistance en traction minimale de 1,5 MPa en surface du collage desPRF. Cette exigence requiert des essais in situ avant la prparation du projet. Les substratsdoivent de plus tre prpars adquatement afin de recevoir lapprt de collage (rsinedapprt) et le PRF.

3. Systme de PRF utilisLes systmes de PRF choisis doivent permettre dtre compatible avec les conditions de pose(verticale ou plafond). De plus, ils doivent dtenir les proprits mcaniques de conceptionqui auront t pralablement tests en laboratoire par lots dchantillons. Le fabricantdemeure responsable des valeurs de calculs de conception fournis au concepteur en fonctionde chaque systme. Il y a donc une gamme importante de produits disponibles avec desproprits de conception varies.

4. Contrle de qualit lors de la mise en place et conditions de poseLa russite du collage provient de la qualification et de lexprience du personnel effectuantla pose et des conditions de travail disponibles (espace et temps). La surveillance des travauxdoit permettre la vrification du mlange des rsines, leur application sur le substrat et aubesoin sur la membrane, de mme que toutes les oprations de marquage, collage et de curedes PRF.

Pour le concepteur ou le propritaire, il advient que lutilisation de ces matriaux est dicte par laconfiance des systmes mis en place et du contrle de qualit effectu en chantier.

PONT EXISTANT

Le pont cibl par le projet est situ sur la route 138, au-dessus de la rivire du Gouffre Saint-Urbain, dans la MRC de Charlevoix. Il se trouve sur le territoire de la Direction de la Capitale-Nationale (DCNAT). Le pont comporte deux (2) traves simples cinq (5) poutres en btonarm coul en place, pour une longueur de 19,8 m par trave, tel quillustre sur la figure 1.Louvrage a t construit en 1958, avec un biais de 18 degrs, afin de porter la largeurcarrossable deux (2) voies de 4,57 m chacune, pour une largeur hors-tout de 11 m.

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Figure 1 : Vue en plan du pont de Saint-Urbain

Les poutres en bton arm de 1 450 mm de hauteur (incluant la dalle) ont une formerectangulaire de 380 mm de largeur et une surpaisseur aux appuis donnant une largeur de 510mm. Une coupe du tablier est illustre la figure 2. Les armatures de flexion constituant lespoutres sont des barres lisses de 1 po. de diamtre distribues sur 2 4 lits tandis que lestriers sont constitus de barres crneles de po. de diamtre des espacements variant entre100 mm 760 mm.

Figure 2 : Coupe transversale du tablier

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Le pont est la porte dentre de la Cte-Nord et est situ sur une route nationale ne permettantpas un affichage tonnage rduit tant donn la longueur de dtour ncessaire via la rgion duSaguenay. Pour les automobilistes, le dtour est de 12 km en passant par la route 381 ou 362. Lescharges lourdes, quant elles, doivent faire un dtour de plus de 130 km ! Le DJMA de cettesection de route est de 4 800 vhicules pour un ratio important de charges lourdes de 14 %.

Figure 3 : Localisation de louvrage

Le tablier de louvrage a t valu selon les paramtres du chap. 14 de la norme S6. Selon lesdommages apparents sur les poutres et la dalle de tablier, les rsultats thoriques de capacitpouvaient permettent le libre passage des vhicules routiers hors-normes. Par contre, la lecturedes documents darchives disponibles, les valuateurs ont constat la rupture de plusieursbranches dtriers dnuds lors de travaux de rparation antrieurs. La rupture tait localise au

rayon de pliage infrieur des barres, tel que montr sur les photos 1. Les analyses chimique etphysique de certaines barres prleves ont permis de faire les constats suivants sur les triersprlevs :

Barres non-soudables de type R (CE = 0.50) ; Fy = 345 MPa min. y = 9 %; Fu = 595 MPa ; u = 17,5 % ; Acier ductile (partie droite) ; Rupture fragile de la partie courbe (sans striction), rayon de pliage trop svre.

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Photos 1 : Rupture de la partie courbe des triers

La mise jour de lvaluation de capacit suite ces constats a d remettre en cause la bonne

capacit des poutres observe depuis sa construction. La norme S6 exige un ancrage delextrmit des triers (art. 8.15.1.5) afin de permettre la plastification de ces derniers de manireductile. Un renforcement simposait donc afin palier cette faiblesse thorique.

Louvrage a donc t plac sous surveillance priodique afin de suivre lvolution de diversdommages, avant la ralisation des travaux de renfort. Une solution devait tre envisage afin deredonner louvrage une capacit acceptable.

PRPARATION DU PROJET

Plusieurs options de renforcement taient sur la table et pouvait tre ralises. Ajout de poutresen acier entre celles en bton, surpaisseur de la poutre afin dajouter des triers, ajout dtriersexternes aux poutres et mise en place de bandes de composites colles la surface des poutres.

La Direction des structures du ministre des Transports a choisi loption de renforcement en PRFen raison du bon tat gnral des poutres en bton, surtout les poutres intrieures. De plus, lacompatibilit structurale des poutres avec lajout de bandes de PRF sy prtaient pour les raisonssuivantes :

Facteur de capacit de surcharge suprieure 0,50 (art. 16.11.1 - S6-06); Rsistance la traction du bton existant suprieure 1,50 MPa (A16.1.4 - S6-06).

La conception des bandes de PRF a donc suivi les prescriptions de la norme CAN S6-06, mais enlimitant la dformation des bandes de PRF () 0,003 au lieu du maximum permis de 0,004 afinde tenir compte de la capacit limite en traction dun ancien bton de rparation. Lapport enrsistance en cisaillement (Vfrp) des bandes de FRP a t ajout celle du bton (Vc) pour donnerla rsistance globale des poutres renforces :

Vr= Vc + Vfrp

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Lapport (Vs) des triers a t nglig tant donn la forte probabilit de rupture de ces derniers.Par contre, leur prsence a t considre 50 % (selon un plan de cisaillement moyen) afin delimiter la fissuration du bton et datteindre une rsistance en cisaillement du bton plus raliste.Le graphique 1 illustre les valeurs de Vc obtenues et celles de Vfrp ncessaires pour lerenforcement pour une poutre intrieure.

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Fraction de porte (%)

Rsistanceencisaillement(kN)

Vc

Vfrp min.

Graphique 1 : Rsistance en cisaillement Vc et Vfrp minimale pour le renforcement dune poutreintrieure

La norme S6, art. 16.11.3.1, exige que les nouveaux triers de FRP soient ancrs de faonappropris dans les zones de compression, mais en ne mentionnant pas la capacit que lesancrages doivent dvelopper et les modes de calculs de ces types dancrage. Considrant le peu

dquations de calculs dveloppes dans le milieu ce niveau, nous avons tabli nos zonesdancrage de la mme manire que celles du projet de Sainte-mlie-de-lnergie qui avaient tpralablement valides en laboratoire en considrant une largeur de bande dancrage quivalente la largeur des bandes verticales (triers). La disposition des bandes dancrage est illustre lafigure 4, de mme que celles des nouveaux triers.

Figure 4 : Position des bandes verticales (triers) et des bandes horizontales (ancrages)

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Aux zones deffort de cisaillement important, quatre (4) bandes de PRFC ont t installes chaque extrmit des poutres. Tandis que cinq (5) bandes de PRFV ont t prvues la suite desbandes de PRFC. Les bandes prvues ont une largeur de 610 mm, donnant des espaces libre entreles bandes denviron 250 mm. La conception a t ralise en considrant les systmes illustrsau tableau 1 provenant de deux fabricants dont des applicateurs du Qubec sont accrdits. Le

choix des matriaux a t donc laiss la discrtion de lentrepreneur et de lapplicateur autoris.Proprits de conception des systmes commercialiss en PRFCSystme Nombre de couches tFRP (mm) f FRPu (Mpa) E(FRP) (Gpa) FRPu (%)

SikaWrap Hex 103C / Sikadur 330 et 300 1 1,14 717 65,10 0,98

Tyfo SCH-41 / Tyfo S 1 1,00 834 82,00 0,85

SikaWrap Hex 230C / Sikadur 330 3 1,02 715 61,00 1,09

Proprits de conception des systmes commercialiss en PRFVSystme Nombre de couches tFRP (mm) f FRPu (Mpa) E(FRP) (Gpa) FRPu (%)

SikaWrap Hex 100G / Sikadur 300 1 1,02 558 24,40 2,23

Tyfo SEH-51A / Tyfo S 1 1,30 460 20,90 1,76

Tableau 1 : Proprits des systmes de PRF utiliss lors de la conception

Le contrle de la qualit en chantier tait assur en premier lieu par un programme dassurancequalit conjoint entre le surveillant et le reprsentant ingnieur du fournisseur des matriauxcomposites. Des points de contrles taient obligatoires lors des tapes principales de la mise enuvre du renforcement. De plus, des contrles par un laboratoire indpendant devaient treraliss en chantier par des essais darrachement sur le substrat et sur des bandes tmoinsinstalles sur les poutres. Finalement, des chantillons devaient tre prpars au chantier afin devalider en laboratoire les caractristiques mcaniques des PRF et de valider les hypothses deconception.

En rsum, le systme en place permettait lquipe de surveillance de valider les composantesessentielles dun bon collage soit la capacit de la surface et des bandes de PRF reprendre etdistribuer les efforts de cisaillement des poutres.

CONDITIONS DE CHANTIER

lorigine, les travaux devaient se drouler pendant lt, mais pour des raisons administratives,ceux-ci nont pu dbuter quavant la mi-septembre 2009, pour se terminer trois mois plus tardsoit la mi-dcembre 2009. Par consquent, la grande majorit des travaux de renforcement a dtre ralis par temps froid, ce qui a amen la mise en place de mesures et de protection quintaient pas prvues initialement. Deux conteneurs chauffs et tanches ont t installs proximit du pont pour permettre lentreposage et la prparation adquate des matriaux. Des

toiles et des units de chauffage ont galement t mises en place ds le mois doctobre le longdes poutres de rive, ct aval et amont de faon contenir la chaleur sous le tablier du pont.

Le devis spcifiait une temprature de pose recommande se situant aux environs de 20 C. Deplus, la temprature ne devait tre, en aucun temps, infrieure 10 C. Pour sassurer du respectdes ces exigences, le Service des matriaux dinfrastructures a install trois thermocouples sousla dalle de faon obtenir des relevs de temprature en continu diffrents endroits. Les relevsde temprature ont dbut ds la premire pose de bandes en PRF, soit le 27 octobre 2009.

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P-1713 St-Urbain

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Dates

C

Int Temp C

Thermo 1 (Ct Aval) C

Thermo 2 (Ct Amont) C

Graphique 2 : Relevs de temprature lintrieur de labri

RPARATION ET PRPARATION DES SURFACES

Linstallation des bandes en polymre sur poutres en bton requiert une prparation adquate etminutieuse, rpartie en diffrentes tapes. Premirement, une inspection rigoureuse de la qualitdu substrat est essentielle de faon bien identifier et dlimiter les zones de rparationsncessaires. Entre autres choses, il a fallu dfinir les zones de rparation dites de surface olutilisation de mortier ou dpoxy est adquate, de celle en profondeur o lutilisation du btonautoplaant tait de mise comme matriaux de rparation.

Des quantits de rparation en surface et en profondeur avaient t prvues initialement aucontrat. Il est important, dans le cadre dun renforcement, de limiter les effets de la corrosion desarmatures sous le composite afin de conserver le bon comportement des triers en PRF. Leszones dancrage sont trs sensibles au dlaminage et lclatement du bton, un contrle plussvre tait donc apport ces zones situes sur la partie suprieure de la poutre.

Par contre, lors du contrat, les poutres extrieures se sont avres beaucoup plus endommagesque nos prvisions. Les rparations des parties infrieures des poutres, anciennement rparespar bton projet dans les annes 1990, ont t trs importantes. Les causes de ltendue de ceszones endommages sont trs probablement les suivantes :

Rparations antrieures dficientes avec une prparation de surface limite, occasionnant unjoint de rparation en profondeur de faible qualit (photo 2);

Prsence de barres lisses de gros diamtre ne favorisant pas ladhrence du bton derparation antrieure (photo 2).

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Photo 2 : Dmolition pour rparation en profondeur

Une analyse mthodique des diffrents types de fissures prsents tait galement ncessaire afinde dcider sil fallait procder des travaux dinjection ou de rparation. Selon le fournisseur des

produits, une injection de fissure tait ncessaire pour des ouvertures de plus de 0,3 mm.

Photos 3: Vrification des fissures

Par la suite, une vrification des arrondis des artes infrieures des poutres est exige pour viterdendommager les bandes lors de leur collage sur les parois de bton des poutres. Un gabaritavec un rayon de courbure a t prpar au chantier pour vrifier la conformit de larrondie.Dans certains cas, les artes trop vives ont d tre meules pour se conformer auxrecommandations (rayon minimum de 35 mm).

Photos 4 : Vrification des arrondies et meulage des artes

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La prochaine tape consistait au sablage des zones rparer laide de jet de sable pour assurerune adhrence adquate des matriaux de rparation au substrat de bton. Cette tape derparation a t suivie par le remplissage des zones rparer laide des matriaux appropris.Finalement, des travaux de meulage se sont avrs ncessaires pour procurer une bonne planit

des surfaces des poutres avant lapplication des bandes en polymre.La prparation de surface des poutres a t faite de faon obtenir un profil de surface de btonde type CSP 3, tel que dfini par les plaquettes des profils de surface de lICRI (InternationalConcrete Repair Institue). Il a fallu galement enlever toute la poussire de la surface avec unaspirateur industriel. La surface devait tre sche avec une teneur maximale dhumidit dusubstrat infrieure 4 %. Pour ce faire, plusieurs lectures ont t prises laide dun appareildtecteur dhumidit, tel quillustr la photo 5.

Photo 5 : Appareil de dtection dhumidit

Toutes les surfaces aprs rparation prsentant des irrgularits de nivellement dpassant lescritres de la norme, profondeur de dpressions suprieure 2 mm sur 300 mm ou 4 mm sur2 000 mm, ont d tre corriges laide dun adhsif poxyde structural en pte ou un mortier de

rparation au polymre appliqus par truelle ou spatule. De plus, les surfaces ne devaient pasprsenter aucune asprit ou saillie ponctuelles suprieures 0,5 mm.

MTHODE DE POSE

Deux quipes de travail taient affectes de faon simultane la pose des bandes. Une premirequipe procdait au dcoupage des bandes de tissu en fonction des dimensions spcifies sur lesplans et devis. Par la suite, cette mme quipe procdait au malaxage de la rsine dimprgnationqui consiste combiner deux composants dans un mme contenant selon les ratios de malaxagespcifis par le fournisseur. La rsine dimprgnation, soit le Sikadur 300, est ensuite applique

sur le tissu manuellement laide dune spatule et ce, sur les deux ctes du tissu.

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Photos 6 : Prparation des bandes (dcoupage et imprgnation)

Aprs lenroulement du tissu imprgn de rsine autour dun rouleau de bois, les bandes sonttransfres une deuxime quipe qui est directement sur place. Cette quipe procde par lasuite linstallation des bandes sur la surface des poutres qui ont t pralablement traces defaon bien dlimiter et identifier les zones des poutres renforcer conformment aux exigencesde conception. Les zones renforcer doivent tre recouvertes dune rsine, soit dans le cas de ceprojet le Sikadur 330, utilise comme apprt de surface avant lapplication des bandes djimprgnes de Sikadur 300.

Lapprt doit tre appliqu laide dune truelle ou dun pinceau en couvrant le substrat selon leprofil de la surface recherch. Lutilisation de ce type dapprt permet une adhsion adquate desbandes sur le substrat. Ensuite, le tissu imbib de rsine est dispos et liss avec soin sur lapprt.Toute bulle dair emprisonne ou irrgularits de surface doivent tre limines en se servantdun rouleau en plastique appliqu sur la totalit de la surface frachement recouverte de tissus.

Photos 7: Application de lapprt et pose de la bande sur lapprt

Photo 8: limination des bulles dair laide dun rouleau

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Afin dviter que les bandes de polymres qui sont exposes aux rayons UV subissent unedgradation acclre, les poutres de rive sur les faces cts amont et aval ont t recouvertesdune couche de peinture Sikagard Color A50.

PROBLMATIQUE RENCONTRE LORS DE LA POSE

Une seule mauvaise manipulation semble avoir t rencontre pendant lexcution des travaux depose de membrane, soit celle de lapparition dun phnomne de bullage suprieur aux tolrancespermises de surface de 1 500 mm2 qui a t constat lors de la dernire application de bandes surles poutres de rive. Aprs investigation, il a t constat que lemplacement de certaines sortiesde lunit de chauffage tait situ trop prs des bandes frachement appliques. Un apport dechaleur ponctuel et suprieur la tolrance maximale fixe par le fournisseur, cest--dire 50 C,fut ainsi constat (phnomne confirm par la lecture des donnes recueillies laide desthermocouples, voir la figure 2). Ces non-conformits qui ont t constates lors dune

inspection des travaux, soit 24 heures aprs la pose des dernires bandes en dcembre 2009, ontt corriges, pour les plus petits dfauts par injection des vides laide dune rsine poxydedinjection trs faible viscosit, cest--dire le Sikadur 52. Les dfauts plus importants ont tdcoups localement et une bande supplmentaire a t mise ne place avec un chevauchementadquat. Lefficacit des travaux de rparation a par la suite t valide laide dessaisdarrachement sur les bandes rpares. Les rsultats obtenus ont confirm lobtention dunevaleur de rsistance la traction toujours suprieure 1,5 MPa.

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Photo 9: Injection de bulle dair emprisonne sous la membrane

CONTRLE DE LA QUALIT

Le renforcement en cisaillement par l'application de bandes externes en matriaux compositescolles la surface de poutres en bton arme requiert un contrle de la qualit rigoureux poursassurer de lefficacit de cette technologie relativement rcente. Notamment, les essais suivantsont t raliss dans le cadre du projet de Saint-Urbain :

- Planches dessais et formation hors chantier pralables aux travaux in situ;

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- Essais de compression et traction sur des chantillons de bton de rparation autoplaant ensac (BAP) prlevs au chantier.

Photo 10 : Essai de traction sur prouvette de BAP en sac prlev au chantier (rsultat = 3,2MPa)

- Essais darrachement sur le substrat, le BAP et le mortier de rparation avant la pose des

bandes en PRF;- Essais darrachement sur les bandes en PRF aprs la pose de celles-ci (ASTM D4541);

Photo 11 : Essai darrachement sur bande en PRFV (rupture dans substrat 2,7 MPa)

- Enregistrements et contrle de la temprature avant, pendant et aprs la pose des bandes;- Contrle de lhumidit du bton avant la pose des bandes en PRF;- Essais de caractrisation en laboratoire sur les diffrents poxys et peinture utilises pour

valider leur conformit aux exigences de fabrication;- Essais sur plaques tmoins fabriques en chantier et en laboratoire pour valider les

rsistances des bandes en PRF lorsque soumis des essais de traction directe (ASTMD3039).

Tous les essais darrachements qui ont t raliss dans le cadre du projet de Saint-Urbain ontdmontr des valeurs de rsistance la traction suprieures lexigence de 1,5 MPa, que ce soitsur le substrat, les matriaux de rparation ou les bandes en PRF.

De plus, la prsence dun ingnieur expriment dans lapplication des composites tait exigeaux documents dappel doffres afin dorienter le travail de lentrepreneur et de valider lesconditions de pose et les surfaces de contact avec le PRF. Cette mesure ntait pas ngligeable etfut profitable tous les intervenants au chantier.

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ESSAIS DE TRACTION DES PRF

Des essais en laboratoire ont t raliss sur des plaques tmoins des systmes prpars et mris

en chantier. La prparation des plaques de PRF et les essais en laboratoire devaient treconformes la norme ASTM D3039. Les essais ont t raliss sur des spcimens de 15 mm delargeur dcoups partir des plaques. Une premire srie dessai a t effectue et les rsultatsobservs de la rsistance lultime ont t infrieurs de 5 20 % aux valeurs de conception dufabricant. Les causes de ces ruptures prmatures taient possiblement les suivantes :

paisseurs des chantillons variables et ondulations des plaques, provenant de plis dans lepolythne utilis pour la fabrication des spcimens ;

Dsalignement des fibres dans laxe longitudinal occasionnant une coupure des fibres lors dusciage des spcimens;

Essais effectus en utilisant seulement une couche de PRF (1 pli).

Graphique 3 : Rsistance en traction sur la dformation des chantillons de PRFV

Suite ces constats dcevants, les mmes lots ont t prpars en chantier en amliorantlalignement des fibres et en diminuant les ondulations. Paralllement, avec les mmes lots detissus de PRF, dautres chantillons ont t prpars en laboratoire par le fabricant avec 1 pli ou2 plis. Les rsultats des essais des deux types de tmoins ont t suprieurs, pour la plupart, auxvaleurs de conception et ont permis de constater la pertinence de prparer des chantillons

dessai en laboratoire afin dliminer les risques de dsalignement des fibres et de variabilit despaisseurs. Par contre, les essais effectus sur 1 pli de PRF ou 2 plis ont donns des rsultatssimilaires par couche de systme test.

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Photo 12 : Sciage de plaques tmoins pour essais en traction

Photo 13 : chantillons de PRFV aprs les essais

THERMOGRAPHIE INFRAROUGE

En plus des contrles de la qualit du collage exerce en chantier, des essais (non contractuels)ont t raliss lors des travaux en utilisant la technique de dtection de dfaut de surface parthermographie infrarouge active. Lapplication de cette technique consiste en une excitation du

matriel la surface afin de dtecter et de visualiser via une camra infrarouge les vitessesrelatives de pertes de refroidissement sur une surface donne. Bien que la norme CAN/CSA-S6accorde une place la thermographie pour lassurance qualit du collage, la technique semblepour le moins mconnue par les diffrents intervenants. La plupart du temps, la techniquedinspection consiste une inspection visuelle et acoustique (marteau) afin de dceler les vides.

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Lors des diffrents essais en chantier, quelques vides sous les bandes ont t dcels mais taientconformes aux tolrances permises. Les essais ont permis de valider la technique dexcitation laplus performante en fonction de contraintes in situ. Le chauffage air chaud, les lampeshalognes et les lampes infrarouge ont t tests. Les photos suivantes montrent les applicationsde la technique en chantier avec la lampe infrarouge.

Photo 14 : Essais avec lampe infrarouge et donnes de la camra portable

CONCLUSIONS

La dernire application terrain dun renforcement de pont en composite datait de plus de 12 ans.Depuis, les mthodes de calculs se sont amliores et normalises de mme que les mthodes decontrles de la qualit. Les expriences, bonnes et mauvaises, tires de cette application chantierdun collage de FRP se dcrivent ainsi :

La norme de conception du renforcement en PRF est vague en regard du calcul des ancragesdes triers et de la dformation unitaire limite 0,004, des amliorations ce sujet doiventtre apportes;

Les candidats (ouvrages) potentiels un renforcement doivent faire lobjet dune campagnede caractrisation des matriaux importante afin de dterminer ltat des surfaces et lacapacit en traction du substrat. On doit viter de renforcer avec des PRF des ouvrages dont

une rparation majeure est ncessaire avant renfort; Les conditions de chantier hivernales avec des protections adquates sont ncessaires au bon

droulement du projet mais les tempratures doivent tre constantes de manire viter lespointes de chaleur. Des exigences de temprature minimales et maximales doivent treprcises aux documents dappel doffres en fonction des exigences des fournisseurs;

Un contrle conjoint des tapes principales des travaux doit tre ralis entre le surveillant etlingnieur du fabricant;

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Les mthodes de contrles en chantier et en laboratoire sont nombreuses et des prvisionsdoivent tre spcifies aux documents dappel doffres si les rsultats ne rencontrent pas lesexigences contractuelles;

La norme dessai, ASTM-D3039 devrait tre amliore afin de proposer des mthodes deprparation des chantillons ralistes en conditions de chantier et dinterprtation des

rsultats dessai de traction. ce jour, les chantillons devraient tre prpars soigneusementen laboratoire avec le nombre de couches refltant lapplication en chantier; La thermographie infrarouge semble tre un outil prometteur pour les applications chantier et

le suivi dans le temps de ltat du collage. La mthode acoustique usuelle comporte unecapacit de dtection limite (surface et nombre).

RFRENCES

Association canadienne de normalisation, Code canadien sur le calcul des ponts routiers, S6-06.Toronto, Ontario, Canada (2006).

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Renforcement du pont de Saint-Urbain avec matériaux composites

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