Qu'est-ce qu'une grille de carbone?
Une grille de carbone est une forme de fibre tissée à base de carbone qui est utilisée comme treillis de renforcement dans la construction, par exemple dans le béton, où elle peut remplacer les treillis d'acier ou les barres d'armature. Il présente des avantages par rapport aux armatures en acier traditionnelles en ce sens qu'il peut être placé beaucoup plus près de la surface d'un matériau et qu'il est plus léger. Bien que le renforcement en béton soit la principale utilisation, la grille de carbone est également utilisée dans de nombreux autres types de matériaux de construction, ainsi que dans les composants structurels des aéronefs, des navires et des voitures. Une autre application de la grille en fibre de carbone est l'utilisation du matériau comme agent de renforcement dans la conception de moteurs à ions, ce qui réduit le poids de ces moteurs et augmente leur capacité de poussée.
Le matériau utilisé pour fabriquer une grille de carbone est plus que du carbone lui-même et comprend ce que l'on appelle un polymère renforcé de fibres (PRF), un composite de divers composés plastiques tels que le polyester et l'époxy, ainsi que la fibre de verre et le carbone. Outre les fibres de verre, d'autres fibres synthétiques sont également utilisées, telles que l'aramide, nom dérivé des mots "polyamide aromatique". Aramide est un composant clé des gilets pare-balles et des armures balistiques pour véhicules à usage militaire. Cette combinaison de fibres et de plastiques ainsi que de carbone est souvent appelée polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC).
L'entretien des ponts est l'un des secteurs industriels où le matériau de la grille de carbone est devenu un élément crucial. Les ponts composés de béton armé d'acier au moment de leur construction sont soumis à la corrosion, ce qui peut les rendre vulnérables aux contraintes excessives dues à des phénomènes météorologiques tels que les tempêtes et les tremblements de terre. Les mailles en acier en tant que mécanisme de renforcement externe ont également démontré leur valeur limitée. Dans cette application, la grille de carbone n'est pas encastrée dans le béton du pont, qui a déjà été fixé, mais sert d'enveloppe de tissu externe pour renforcer la structure achevée. Les régions où la grille de carbone a été utilisée pour renforcer les colonnes de pont à partir de 2003, comme en Floride aux États-Unis, ont montré une résistance accrue des colonnes de pont allant jusqu'à 420% par rapport à avant l'application d'une maille de renforcement quelconque.
Dans les années 1980, les matériaux de grille de carbone ont commencé à migrer vers le secteur commercial à partir d'applications aérospatiales et militaires. Son coût initial élevé le rendait prohibitif pour une utilisation quotidienne dans la construction, mais, avec l'augmentation du volume de production, les prix ont baissé. Il est maintenant utilisé pour renforcer les jardinières en béton d'ornement et autres produits lourds et non essentiels sur le marché de la consommation. Un des principaux inconvénients de la fibre composite dans la construction est qu’elle ne présente pas les caractéristiques de rendement différentes de celles de l’acier sous des conditions climatiques difficiles ou changeantes. Il a donc fallu adapter les méthodes de construction pour tenir compte de ce changement lors de son utilisation.