fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche de l'Université de Sharjah a testé 30 petites poutres en mortier de ciment renforcées par des profilés en acide polylactique (PLA) imprimés en 3D, et a découvert que la géométrie de surface est le principal facteur influençant les performances structurelles.
Publiée dans la revue Construction and Building Materials, l'étude compare des barres rondes à des plaques plates, ainsi que des profilés droits à des variantes ondulées, dentelées et triangulaires. La structure la plus performante est la plaque en PLA à ondulation triangulaire, dont la résistance à la flexion atteint près de 80 % de celle des poutres renforcées par des armatures en acier traditionnelles, avec une ductilité comparable, se déformant sous charge plutôt que de se rompre.
Ces travaux sont dirigés par le Dr Muhammad Talha Junaid, professeur associé au Département de génie civil et environnemental de l'Université de Sharjah. L'équipe a testé les poutres en configuration de flexion trois points, en utilisant une imprimante FDM pour fabriquer les profilés de renfort. Les plaques plates surpassent nettement les barres rondes, supportant environ deux fois la charge de pointe et absorbant environ cinq fois plus d'énergie avant la rupture, bien que la même quantité de matériau soit utilisée.
Le mécanisme à l'origine de ces différences de performance réside dans le comportement d'adhérence. Les formes dentelées, semblables à des dents s'enfonçant dans le béton, empêchent le glissement, tandis que les profilés lisses n'offrent quasiment aucun accrochage mécanique avec la matrice environnante, ce qui entraîne un glissement facile du renfort sous charge.
L'étude aborde en profondeur un problème structurel courant : une fois que l'humidité et les ions chlorure pénètrent dans la matrice en béton, les armatures en acier commencent à se corroder, un processus qui provoque le gonflement de l'acier, la fissuration du béton environnant et, finalement, la détérioration de l'intégrité structurelle. Ces effets sont particulièrement marqués dans les environnements marins, les constructions côtières et les infrastructures exposées aux sels de déverglaçage routier.
Des alternatives de renfort non métalliques, notamment les barres en polymère renforcé de fibres de verre et de fibres de carbone, sont déjà utilisées commercialement dans les applications sujettes à la corrosion, mais leur coût est bien supérieur à celui de l'acier. Le PLA est l'un des matériaux FDM les plus largement disponibles et les moins chers. L'équipe de Sharjah adopte une approche de fabrication de profilés personnalisés à la demande par impression, plutôt que de laminer des barres standard, ce qui distingue cette étude des produits composites fibrés existants.
Cette recherche redéfinit le problème de conception, passant du choix des matériaux à l'optimisation des profilés. Le secteur de la construction évolue vers des méthodes de production basées sur la fabrication additive afin de réduire le gaspillage de matériaux et de permettre la fabrication à la demande de géométries complexes, et les renforts structurels imprimables s'inscrivent dans cette tendance. Cependant, des questions telles que le fluage à long terme, les performances thermiques et la résistance aux charges de traction continues restent à étudier.
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