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Comportement à long terme des fibres aramides en milieux neutres et alcalins
Les fibres aramides sont des fibres à hautes performances mécaniques utilisées dans les géotextiles pour le renforcement des sols traités ou dans les câbles et cordages à applications maritimes. L'objectif de ce travail consiste à répondre aux problématiques de durabilité posées dans le cadre d'une exposition prolongée en sols alcalins (pH9-pH11) ou dans l'eau de mer, et à améliorer la compréhension des mécanismes de dégradation mis en jeu. Des vieillissements accélérés en laboratoire ont donc été réalisés sur trois types de fibres aramides dans différents milieux. Dans un premier temps, les fibres ont été caractérisées à l'échelle macromoléculaire, structurale, morphologique et macroscopique. Ainsi, des chutes de résistance mécanique associées principalement à des phénomènes de coupures des chaînes ont été mises en évidence pour les fibres Twaron 1000 vieillies dans l'eau douce, dans l'eau de mer, à pH9 et à pH11. Cependant, aucune évolution du module de traction n'a été observée dans ces conditions. Cette même approche multi-échelles a mis en évidence la grande stabilité des fibres Technora T240 dans ces environnements pourtant agressifs. Ensuite, l'étude de l'influence de l'ensimage sur le vieillissement en environnement alcalin révèle que non-seulement la présence d'ensimage permettait de limiter l'abrasion entre les fibres, mais pouvait également jouer un rôle de protection vis-à-vis de l'hydrolyse. Enfin, la comparaison de l'évolution des propriétés mécaniques des fibres aramides et polyesters vieillies en milieu basique a révélé que les fibres Technora T240 semblent être très bien adaptées au renforcement des sols traités compte-tenu de leur grande stabilité vis-à-vis de l'hydrolyse. La deuxième partie de ce travail est consacrée à l'étude du comportement viscoélastique et viscoplastique des fibres Twaron 1000 et Technora T200w. Les résultats ont révélé une influence significative de l'eau de mer sur la déformation en fluage-recouvrance, mais l'influence du vieillissement sur ce comportement n'a pas clairement été établie.

2009-09-18
Science des matériaux, mécanique, génie mécanique
Ecole des Ponts ParisTech
fibres polyaramides – durabilité – hydrolyse – géotextiles – câbles – cordages – sols traits – eau de mer
Long-term behaviour of aramid fibres in neutral and alkaline environments
Aramid fibres are high-performance fibres proposed in geotextiles for treated ground reinforcement and in ropes and cables for marine applications. This work aims at answering the durability issues raised by a prolonged exposure in alkaline grounds (pH9-pH11) or in sea water, and at giving a better insight into the degradation mechanisms. For that purpose, accelerated agings in laboratory have been performed for three types of aramid fibres in different environments. First, the fibres have been characterized at the macromolecular, structural, morphological and macroscopic scales. Some strength losses mainly associated to chain scissions phenomena have been highlighted for Twaron 1000 fibres aged in tap water, in sea water, at pH9 and at pH11. However, the tensile modulus remains stable in these conditions. The same multi-scales approach has been adopted for Technora T240 fibres which appear to be very stable in these aggressive environments. Then, the influence of the finish on the fibres durability has been shown: not only the finish limits the surface abrasion between fibres, but it can protect the fibres towards hydrolysis as well. Finally, the comparison of the mechanical properties evolutions of polyesters and aramid fibres aged in an alkaline environment reveals that the Technora T240 fibres are well-suited for alkaline ground reinforcement, because of their high stability towards hydrolysis. The second part of this work is dedicated to the study of viscoelastic and viscoplastic behaviour of Twaron 1000 and Technora T200w fibres. The results indicate a significant influence of sea water immersion on the creep-recovery deformation, but the influence of aging on this behaviour is not obvious.
aramid fibres – durability – hydrolysis – geotextiles – cables – ropes
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