Les barres d'armature sont sorties, la fibre est entrée : Valley Metro termine les dalles de métro léger pour la dernière extension

May 19, 2023

Les extensions de métro léger perturbent les affaires et le trafic. L'utilisation de tiges d'acier pour renforcer le béton sous les voies ralentit davantage le processus tout en soulevant des préoccupations en matière de durabilité et de sécurité des travailleurs. Valley Metro a donc utilisé une alternative sur son extension nord-ouest actuelle.

Le béton renforcé de fibres fait exactement ce qu'il dit sur l'étain : il remplace une cage de barres d'armature d'un demi-pouce par des fibres d'acier, de verre, de céramique, de carbone ou de polymère de la taille d'une épingle à coudre mélangées dans le béton.

"Le domaine du béton renforcé de fibres est un domaine assez mature; il est utilisé depuis plus de 40 ou 50 ans", a déclaré le chef de projet Barzin Mobasher de la School of Sustainable Engineering and the Built Environment de l'Arizona State University. "Et maintenant, lorsque nous examinons les problèmes de durabilité et d'efficacité des matériaux en béton, cela devient tout à fait pertinent."

La technique permet d'économiser du poids, de réduire la corrosion, de réduire d'un cinquième la consommation de ciment et de stopper les fissures au niveau microscopique.

"Nous ne laissons pas la fissure se développer et s'élargir pour qu'elle devienne un gros nid-de-poule ou une séparation majeure car, une fois que vous avez cela, vous avez des problèmes de corrosion, vous avez des problèmes de durabilité, vous avez d'autres problèmes importants", a déclaré Mobasher.

Valley Metro a choisi des fibres de polypropylène et d'acier pour ses 1,5 miles de dalles de voie, que les équipes ont achevées début mai. Il a accepté le renforcement en fibres proposé à la suite d'essais de fatigue par le laboratoire de structures et de matériaux de l'ASU simulant 45 ans de service à des charges plus élevées que prévu.

Le béton résiste bien aux forces qui le pressent ou le compriment, mais il échoue rapidement contre les forces qui le fléchissent ou l'étirent, comme la tension. C'est un problème car le béton se rétracte naturellement et les dalles de voie supportent des rails qui subissent leur propre tension.

Renforcer le béton avec des barres d'armature réduit la propagation des fissures et permet au béton de supporter des charges après l'apparition des fissures.

"Une grande partie des problèmes sur les tabliers de pont ou sur les autoroutes - le bruit sur les autoroutes - est qu'une fois que ces joints se fissurent, ils sont libres de se déplacer les uns sur les autres", a déclaré Mobasher. "Alors maintenant, vous avez des bosses et, fondamentalement, vous n'avez pas un flux de trafic très fluide."

En fait, la fissuration est une qualité tellement supposée des dalles de béton que les constructeurs coupent les joints de contrôle avec des scies à lame diamantée pour limiter leur propagation.

Mobasher préfère essayer d'arrêter les fissures avant qu'elles ne soient visibles, même sous forme de fractures capillaires.

"Les fissures commencent souvent par une petite micro-fissure", a-t-il déclaré. "Et l'opportunité ici est que si je peux empêcher ces micro-fissures de se connecter les unes aux autres, je peux en fait augmenter la résistance du matériau."

La fabrication de barres d'armature a une empreinte carbone substantielle, et l'utilisation de barres d'armature nécessite des semaines d'équipes travaillant dans des positions précaires, posant des barres, les soudant ensemble et mettant les composants à la terre.

Mobasher affirme que le béton renforcé de fibres est plus simple, plus sûr et prend une fraction du temps.

"C'est comme la différence entre quelque chose qui est fabriqué en usine et livré sur le chantier et coulé au lieu de faire tout le travail sur le chantier", a-t-il déclaré.

Il a ajouté que, compte tenu des 500 millions de tonnes de barres d'armature et des 20 à 30 milliards de tonnes de béton utilisées dans le monde, le renforcement en fibres est vraiment le "fruit à portée de main" des techniques de construction, du point de vue de la durabilité.

"Et si nous pouvons développer des systèmes de renforcement durables et repenser les méthodologies qui ont été développées il y a plus de 100 ans, c'est ce que nous devons faire."