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Composites à fibres de carbone dans le génie civil

| Réf : TRI4610 v1

Études de cas concernant l’adhésion entre matériaux de construction

Auteur(s) : Matthieu HORGNIES

Date de publication : 10 juin 2015

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RÉSUMÉ

Cet article présente des études de cas concernant l'adhésion entre matériaux de construction. La méthodologie employée consiste à effectuer des essais de pelage (une membrane de renfort flexible étant insérée dans la couche à peler) et à caractériser les faciès de rupture (par spectroscopie et microscopie). Deux interfaces distinctes (granulats/bitume et béton/revêtement de peinture) sont caractérisées afin d'établir le potentiel d'application de cette méthodologie et d'étudier les mécanismes d'adhésion.

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ABSTRACT

Case Studies on the Adhesion between Building Materials

This article presents case studies of adhesion between building materials. The method used consists of peel tests (a flexible reinforcing membrane is inserted into the layer to be peeled) and characterization of the fracture surfaces by spectroscopy and microscopy. Two distinct interfaces (aggregate/bitumen and concrete/paint coating) are characterized to assess the potential for the application of this method and to study the adhesion mechanisms.

Auteur(s)

Matthieu HORGNIES : Docteur en science des matériaux - Chargé de recherche - Centre de recherche de Lafarge, Saint Quentin-Fallavier, France

INTRODUCTION

L’étude de l’adhésion entre matériaux de construction est un vaste sujet avec de très nombreuses implications. Comprendre les mécanismes d’adhésion et améliorer l’adhérence s’avèrent ainsi nécessaires afin d’augmenter la durée de vie des routes mais aussi pour pérenniser l’esthétique des façades en béton recouvertes de peinture. Cet article se propose d’exemplifier l’utilisation d’une méthodologie de pelage, comprenant une membrane de renfort flexible, associée à l’analyse de la composition chimique superficielle des faciès de rupture. Cette quantification au plus juste de l’adhérence et la corrélation des forces de pelage avec des analyses des faciès de rupture sont déjà utilisées pour étudier l’adhésion d’autres types de matériaux (le plus souvent à base polymère) mais sont relativement peu appliquées dans le domaine des matériaux de construction. Les études de cas présentées dans cet article concernent l’adhésion entre deux interfaces particulières de matériaux de construction (granulats/bitume et béton/peinture de protection). En effet, plusieurs paramètres similaires influencent l’adhérence entre ces deux couples de matériaux : la rugosité, la porosité et la composition (minéralogie) des substrats (granulats ou béton), mais aussi la mouillabilité et la rhéologie des matières organiques, etc.

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MOTS-CLÉS

adhésion | test de pelage | faciès de rupture

KEYWORDS

adhesion | peeling test | fracture surfaces

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - GORKEM (C.), SENGOZ (B.) - Predicting stripping and moisture induced damage of asphalt concrete prepared with polymer modified bitumen and hydrated lime - . Construction and Building Materials, 23, 2227-2236 (2009).
(2) - JAHROMI (S.G.) - Estimation of resistance to moisture destruction in asphalt mixtures - . Construction and Building Materials, 23, 2324-2331 (2009).
(3) - BOULANGE (L.), STERCZYNSKI (F.) - Study of interfacial interactions between bitumen and various aggregates used in road construction - . Journal of Adhesion Science and Technology, 26, 163-173 (2012).
(4) - BAGAMPADDE (U.), ISACSSON (U.), KIGGUNDU (B.M.) - Impact of bitumen and aggregate composition on stripping in bituminous mixtures - . Materials and Structure, 39, 303-315 (2006).
(5) - BUCKLEY (J.S.), TAKAMURA (K.), MORROW (N.R.) - Influence of Electrical Surface Charges on the Wetting Properties of Crude Oils - . Society of Petroleum Engineers Formation Evaluation, 332-340 (1989).
...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

Les routes – Matériaux de chaussées souples et semi-rigides.
Dégradation et usure des revêtements routiers souples.
Granulats. Origines et caractéristiques.
Microanalyse X par sonde électronique – Principe et instrumentation.
Analyse de surface par ESCA.
Béton hydraulique – Mise en œuvre. Démoulage et parements.
Du...

NORMES

Bitumes et liants bitumineux – Spécifications des bitumes routiers NF EN 12591 AFNOR - AFNOR - 2009
Bitumes et liants bitumineux – Détermination de la pénétrabilité à l’aiguille NF EN 1426 AFNOR - AFNOR - 2007
Adhésifs – Essai de pelage pour un assemblage collé flexible-sur-rigide – Partie 1 : pelage à 90° NF EN 28510-1 AFNOR - AFNOR - 2014

ANNEXES

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Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)

Coating Research Institute (CoRI) http://www.cori-coatings.be/

Imperial College London, Department of Mechanical Engineering http://www3.imperial.ac.uk/mechanicalengineering

INSA Toulouse, Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions de Toulouse (LMDC) http://www-lmdc.insa-toulouse.fr/index.php

Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l’Aménagment et des Réseaux (IFSTTAR) http://www.ifsttar.fr/

IUT de Béthune, Laboratoire Génie Civil et géo-Environnement (LGCgE) http://www.lgcge.fr/

Mines Paristech, Centre de mise en Forme des Matériaux (CEMEF) http://www.cemef.mines-paristech.fr/fr

SINTEF, Civil and Environmental Engineering http://www.sintef.no/

Université de Liège, Architecture, Géologie, Environnement Constructions (ArGEnCo) http://www.argenco.ulg.ac.be/

University of Bristol, Faculty of Engineering http://www.bris.ac.uk/engineering/

University of Nottingham, Nottingham Transportation Engineering Centre http://www.nottingham.ac.uk/research/groups/ntec/index.aspx

University of Waterloo, Centre for Pavement and Transportation Technology https://uwaterloo.ca/centre-pavement-transportation-technology/

...

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - PROBLÉMATIQUE DE L’ADHÉSION ENTRE GRANULATS ET BITUME

2 - PROBLÉMATIQUE DE L’ADHÉSION ENTRE BÉTON ET PEINTURE

3 - DESCRIPTION DES MATÉRIAUX UTILISÉS

3.1 - Interface granulats/bitume
3.2 - Interface béton/peinture

4 - MÉTHODES DE CARACTÉRISATION UTILISÉES

4.1 - Microscope électronique à balayage (MEB) et spectroscopie d’énergie dispersive (EDS)
4.2 - Spectrométrie de photoélectrons X (XPS)
4.3 - Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF)
4.4 - Tests de pelage

5 - ADHÉSION À L’INTERFACE ENTRE GRANULATS ET BITUME

5.1 - Analyse des granulats et du bitume
5.2 - Mesures par pelage
5.3 - Analyse par XPS des faciès de rupture après pelage

6 - ADHÉSION À L’INTERFACE ENTRE BÉTON ET PEINTURE

6.1 - Analyse des surfaces de béton et de peinture
6.2 - Mesures par pelage et caractérisation des faciès de rupture

7 - CONCLUSIONS

8 - GLOSSAIRE – DÉFINITIONS

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