Blog

Feb 19, 2024

Non

Date : 30 juin 2023 Auteurs : S. Karlsson, M. Kozłowski, L. Grund, SAK Andersson, KCE Haller & K. Persson Source : Construction et matériaux de construction, volume 391, Elsevier DOI :

Date : 30 juin 2023

Auteurs : S. Karlsson, M. Kozłowski, L. Grund, SAK Andersson, KCE Haller & K. Persson

Source:Construction et matériaux de construction, Volume 391, Elsevier

EST CE QUE JE:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.131748

Le présent article décrit une méthode de contrôle non destructif de la résistance du verre. Des échantillons carrés de 10 × 10 cm2 de verre flotté recuit ont été soumis à un défaut contrôlé au centre du côté atmosphérique en utilisant une fissuration induite par microindentation Vickers avec une force de 2 N, 5 N et 10 N et comparés à une référence non indentée. Les échantillons ont été testés de manière non destructive à l'aide d'une méthode d'ondes acoustiques non linéaires, ce qui a permis d'obtenir des valeurs de défauts. Il a été constaté que la moyenne des valeurs de défaut était en corrélation linéaire avec la force d'indentation dans une relation log-log. Les échantillons ont ensuite été testés dans une configuration anneau sur anneau permettant un état de contrainte équibiaxiale. La fissuration induite par l'indentation a donné des valeurs de résistance pratiquement réalistes dans la plage de 45 à 110 MPa. Les valeurs d'échantillon individuelles pour la contrainte de rupture en fonction de la valeur de défaut normalisée montrent des tendances linéaires avec environ la moitié des données dans une limite de confiance de 95 %. En résumé, cette étude fournit une première preuve de concept pour un test non destructif de la résistance du verre.

La résistance du verre silicaté est fortement limitée par les concentrations de contraintes aux extrémités des fissures générant des contraintes très élevées lorsqu'il est soumis à une charge de traction [1], [2], [3]. Des fissures, défauts ou défauts de surface se forment inévitablement lors de la fabrication, du transport, de la manipulation et de l'utilisation des produits en verre [4], [5]. Sans ces défauts de surface, le verre aurait une résistance intrinsèque d'environ 10 GPa [5], [6], ce qui dépasse de loin de nombreux autres matériaux [7]. Cependant, le verre a généralement une faible ténacité (KIc) de 0,6 à 0,8 MPa.m½ [7], ce qui conduit à une résistance pratique du verre qui s'étend sur plusieurs ordres de grandeur [8] qui peuvent être illustrés par la figure 1. Les conditions environnementales, telles que l'humidité, influencent également les surfaces en verre, de sorte que les fissures peuvent se développer sous une charge soutenue, ce que l'on appelle la croissance de fissures sous-critiques ou la corrosion sous contrainte, qui peut conduire à une fatigue statique (Fig. 1) [9].

La variation significative de la résistance des verres nécessite que des mesures de sécurité approfondies soient prises pour les produits en verre [5], en particulier pour le verre destiné à être utilisé comme matériau porteur [13]. Les tests de résistance destructifs du verre flotté conventionnel donnent généralement des valeurs de résistance comprises entre 30 et 100 MPa [14], ce qui correspond à des fissures de 30 à 400 µm (KIc = 0,75 MPa.m½). Selon la norme EN 16612 (2019), la résistance à la flexion fractile à 5 % (dite valeur caractéristique, Xc) du verre flotté recuit chargé à court terme est de 45 MPa, soit 5 s ou moins, et pour une durée plus longue, il est réduit par différents facteurs proposés pour la durée de charge. Pour une utilisation dans les unités de verre isolant (IGU) dans les vitrages de fenêtre [15], la résistance de conception (EN 16612) du verre flotté recuit avec bords polis est abaissée à 25 MPa pour les rafales de vent (durée de charge de 5 s ou moins) tandis que pour les vitrages conventionnels. variations de pression de cavité dans l'IGU (durée de charge de 8 h), il l'abaisse à 14,5 MPa (avec bords coupés 14,5 × 0,8 = 11,6 MPa). Dans la plupart des cas, cela conduit à une sous-estimation de la résistance du verre, ce qui rend inutile l'utilisation de verre épais.

L'utilisation architecturale et structurelle du verre [16] est en augmentation [17]. Le verre architectural est essentiel pour laisser entrer la lumière naturelle du soleil dans les bâtiments, car les humains passent en général plus de 80 à 90 % de leur temps à l’intérieur dans les pays développés [18], [19]. Ainsi, du point de vue de la sécurité et de l’environnement, la compréhension de la résistance du verre est d’une importance majeure, ce qui est actuellement impossible sans des tests expérimentaux destructifs approfondis [20]. Les contrôles non destructifs (CND) du verre, en revanche, constituent une voie naturelle vers le développement durable [21], qui aura probablement également un impact significatif sur l'industrie du verre à l'avenir. Certaines applications possibles des CND de la résistance du verre sont répertoriées ci-dessous.