Réparation et protection des silos

Les silos en béton armé peuvent se détériorer au cours de leur durée de vie utile en raison de problèmes liés aux facteurs de fondation et de sol, aux matériaux, à une conception inadéquate, aux facteurs de construction, aux codes de conception des silos, à l’activité sismique et à d’autres phénomènes naturels et à la durabilité. Le schéma de flux et de fréquence de chargement et de déchargement d’un silo contribue à la création de contraintes sur la structure, les fréquences de chargement et de déchargement élevées augmentant les risques de défaillance au fil du temps. D’autres variables à considérer sont les propriétés physiques du matériau stocké, la pression appliquée lors du remplissage et du déchargement des silos, l’action du vent et la dilatation et la contraction des parois, en fonction des fluctuations des températures diurnes et nocturnes. Bien que l’action thermique soit plus problématique dans les structures métalliques, elle a également été observée dans les silos en béton armé.

Les problèmes de durabilité sont souvent dus à des matériaux de construction médiocres ou inappropriés, à une conception ou une construction inadéquate et à des environnements agressifs mal compris lors des étapes de conception. Ils sont également souvent le résultat d’exigences accrues en matière de durée de vie des structures imposées sur des infrastructures vieillissantes. L’abrasion du ciment, ou l’usure du béton due au contact avec des matériaux abrasifs, est un autre problème courant qui peut affecter les silos en béton. Pour prévenir ou réparer ce type de dommages, il est important d’utiliser du béton de qualité et de bien entretenir les silos.

Le choix des matériaux à utiliser dans la construction des structures en béton est influencé par leurs propriétés mécaniques, leur variabilité, leur comportement thermique et les scénarios de chargement. Le remplacement des armatures en acier dans le béton par des polymères renforcés de fibres de carbone (CFRP) réduit le coefficient de dilatation thermique et l’encliquetage thermique car le coefficient de dilatation thermique de l’acier est nettement plus élevé par rapport au CFRP. Ainsi, les CFRP sont un choix populaire pour réparer et renforcer les silos en béton car ils sont légers, résistants à la corrosion et ont une résistance à la traction élevée. Une méthode de réparation courante qui utilise des CFRP à module d’élasticité élevé est la précontrainte externe, où des câbles en CFRP sont tendus et ancrés à l’extérieur du silo en béton. La précontrainte peut être appliquée à la fois aux structures neuves et existantes.

Les propriétés physiques et mécaniques du polymère renforcé de fibre de carbone (CFRP) sont parfaitement adaptées pour renforcer le contrôle de la flexion, du cisaillement, de la compression, de la fatigue, sismique, du vent, des fissures et de la déviation de toute structure donnée, ce qui les rend idéales pour envelopper les silos. À son tour, cela signifie que les fondations et les bâtiments ne seront pas non plus punis par ces conditions, car ils seront fortement protégés par une substance aussi solide et imperméable. Les fibres de carbone n’absorbent pas l’eau et résistent à de nombreuses solutions chimiques. Ils résistent parfaitement à la fatigue et ne se corrodent ni ne présentent de fluage ou de relâchement. Ils sont faciles à appliquer, économiques et durables et des mises à niveau sont possibles même avec un accès limité. Ils sont fournis en tiges, bandes, tissu pré-saturé et uni et bidirectionnel. Les renforts en fibre de carbone ont une limite supérieure au-delà de laquelle ils ne se traduisent pas par une amélioration de la résistance à la traction. Le remplacement de l’acier par des polymères renforcés de fibres est également judicieux sur le plan économique car il évite les implications de la corrosion de l’acier sur la structure en béton. D’un point de vue à long terme, les avantages l’emportent sur les limites étant donné que les tendons peuvent être facilement réparés ; les pertes par frottement et les charges permanentes sont diminuées et les ancrages sont personnalisables.

Les codes de conception de silos acceptés dans le monde incluent la norme britannique BS EN 1991-4:2006, la norme australienne AS 3774-1996, l’American Society of Agricultural Engineers ANSI/ASAE EP433 DEC1988 (R2011) et l’American Concrete Institute ACI 313-97.

L’insertion ou le retrait d’inserts en acier est une autre stratégie de réparation qui peut être utilisée pour renforcer les silos en béton. Cela implique d’ajouter ou de retirer du béton ou d’autres matériaux du silo pour ajuster ses propriétés structurelles. Des colonnes de cisaillement, qui sont des éléments verticaux qui aident à résister aux forces de cisaillement, peuvent également être ajoutées pour renforcer un silo.

Dans l’ensemble, les principaux défis liés à l’entretien des silos en béton consistent à prévenir et à réparer les dommages, ainsi qu’à garantir que le silo est structurellement solide. L’utilisation de matériaux et de méthodes de réparation résistants à la corrosion, tels que les composites à base de fibres de verre renforcées de polymères (FRP), et l’entretien adéquat du silo peuvent contribuer à relever ces défis. Des revêtements protecteurs inadéquats ou absents sur les surfaces en béton les exposent à des risques significatifs avec le temps. Lorsque le béton n’est pas correctement scellé, des fissures peuvent se former, servant de points d’entrée pour l’eau et des agents corrosifs tels que le sel marin. Cette infiltration initie un processus destructeur appelé carbonatation, où le dioxyde de carbone réagit avec l’hydroxyde de calcium dans le béton pour former du carbonate de calcium. Cela affaiblit l’alcalinité du béton, le rendant vulnérable à la corrosion de l’armature en acier incorporée.

À mesure que cette corrosion progresse, elle compromet l’intégrité structurelle du béton, entraînant des risques significatifs pour la stabilité et la sécurité de la structure concernée. De plus, la présence de sel marin aggrave le processus de corrosion, accélérant la détérioration du béton.

Les conséquences de l’absence de revêtements protecteurs sont multiples. Non seulement cela compromet-il la solidité structurelle du béton, mais cela entraîne également une augmentation substantielle des coûts de réparation. La correction de la corrosion et des dommages structurels nécessite des mesures correctives étendues, impliquant souvent des travaux de réparation importants, voire le remplacement complet de composants affectés.

De plus, les implications vont au-delà des charges financières immédiates. La détérioration structurelle peut entraîner des perturbations dans les opérations, des risques potentiels pour la sécurité et même des responsabilités juridiques dans certains cas.

Des revêtements protecteurs efficaces sont indispensables pour protéger les structures en béton contre les effets néfastes des facteurs environnementaux. Ils créent une barrière qui protège le béton contre l’infiltration de l’humidité et des agents corrosifs, prolongeant ainsi sa durée de vie et réduisant au minimum le besoin de réparations coûteuses. Investir dans des revêtements protecteurs de haute qualité permet non seulement de préserver l’intégrité structurelle du béton, mais également de garantir sa durabilité et sa résilience à long terme contre les éléments hostiles.

Une Application typique de Réparation de Silo

Dans une application typique de réparation de silos en béton, il est nécessaire de dérouiller les anciennes barres d’armature ou de les remplacer. La protection contre la corrosion peut être réalisée par l’application de StoCrete TK, une protection contre la corrosion liée au ciment et modifiée aux polymères, qui offre une très bonne adhérence aux barres d’armature en béton. Il est appliqué en trois couches avec un taux de consommation moyen par couche de 0,15 kg/mètre linéaire. Il est appliqué en deux couleurs différentes, une couleur claire alternant avec une couleur foncée, pour permettre à l’applicateur de contrôler le nombre de couches appliquées.

Par la suite, StoCrete TS 136, ​​un béton projeté sec cimentaire modifié aux polymères (SRC) à faible rebond avec des propriétés de résistance et de déformation, est utilisé comme produit de réparation du béton. Il est appliqué en deux couches. L’épaisseur de la première couche doit laisser la surface avec une texture de pulvérisation rugueuse et la deuxième couche doit être prévue comme une couche de nivellement. Lors de la pulvérisation de la couche de nivellement, la première couche doit être encore légèrement humide et exempte de substances ayant un effet séparateur. Avec une épaisseur totale de 50 mm et un taux de consommation moyen par mm d’épaisseur de 2,1 kg/m², la consommation des deux couches oscille autour de 110 kg/m². Cette application de réparation de béton est adaptée aussi bien aux bétons anciens qu’aux supports de moindre résistance.

Pour fournir un revêtement protecteur de pontage dynamique des fissures dans le béton, trois couches de StoCrete FB sont ensuite appliquées. Chacune des trois couches appliquées a une épaisseur différente, la première couche ayant une consommation moyenne de 1 kg/m², la deuxième couche une consommation de 1,5 kg/m² et la troisième couche une consommation moyenne de 2 kg/m² . Par la suite, deux couches finales d’un produit de pontage des fissures de béton, StoCrete RB, sont appliquées, avec des taux de consommation moyens de 0,35 litre par m².

Enfin, l’application de StoCryl EF, avec une consommation moyenne de 0,15 litre par m², est facultative comme protection contre l’encrassement.