Test de la façon dont Polywater^® UPR™ restaure l’intégrité structurelle des poteaux électriques endommagés

Résultats d’une étude menée par le laboratoire Polywater sur les propriétés de restauration structurelle du produit de réparation pour poteaux électriques en bois Polywater UPR

Évaluation de la perte de solidité des poteaux électriques en bois

Les poteaux électriques en bois sont des éléments essentiels des réseaux aériens de distribution d’électricité et de communication. Cependant, ils sont constamment menacés par la dégradation naturelle, les intempéries et les dommages causés par la faune sauvage. Même les petites cavités, telles que les trous de piverts, peuvent réduire considérablement la capacité structurelle et créer un point de pénétration accélérant la décomposition et la dégradation.

Le produit de réparation de poteaux électriques en bois Polywater® UPR™ a été développé pour remplir, sceller et protéger les sections de poteaux endommagées, prolongeant ainsi la durée de vie en stoppant la dégradation et en repoussant l’humidité. Ces deux attributs demeurent les principaux mécanismes par lesquels UPR prolonge la durée de vie utile des poteaux en bois.

Récemment, un client a contacté Polywater pour demander si UPR restaure la résistance physique des poteaux électriques. Bien qu’UPR soit décrit comme une solution qui restaure l’intégrité des poteaux électriques endommagés, grâce à sa capacité à adhérer et à s’intégrer aux fibres de bois, en durcissant pour atteindre une résistance comparable à celle du bois, Polywater n’a jamais affirmé jusqu’ici qu’UPR restaurait la résistance mécanique. Polywater s’est plutôt employé à fournir aux clients des données concrètes relatives aux performances des produits. Étant donné la complexité de la physique des défaillances des poteaux électriques, l’entreprise a donné la priorité à la vérification des principaux avantages d’UPR plutôt qu’à des spéculations sur la restauration structurelle.

Cependant, la question de savoir si UPR pouvait également restaurer la résistance restait importante pour le client. Par conséquent, Polywater a cherché à mettre au point une méthode permettant de quantifier la performance de restauration d’un poteau électrique scellé avec l’UPR. Dans le cadre de cette initiative, Polywater a consulté un professeur spécialisé dans les produits du bois disposant d’une grande expérience dans le domaine des tests de rupture structurelle des poteaux électriques.

Au terme de plusieurs discussions, cet expert a orienté Polywater vers la norme ASTM D1036 : Méthodes de test standard pour les tests statiques des poteaux en bois, qui fournit des procédures normalisées pour évaluer la résistance des poteaux. Étant donné que les tests de destruction sur des poteaux électriques de taille réelle demandent beaucoup de temps et de ressources, l’équipe a adopté les dispositions de la norme ASTM D143 : Méthodes de test standard pour les petits échantillons de bois, qui permettent de tester des échantillons plus petits afin de déterminer la résistance à la flexion statique.

Développement d’un cadre de test pour évaluer la restauration de la résistance

Le laboratoire Polywater a sélectionné des chevilles en pin jaune du Sud d’un diamètre de 2,54 cm comme échantillons de test, coupées à des longueurs appropriées pour se rapprocher des dimensions des poteaux électriques.

Le bois étant un matériau organique et variable, un échantillon de grande taille était nécessaire pour garantir la fiabilité statistique. Le laboratoire a préparé au moins 20 échantillons pour chacun des deux tests de résistance (flexion statique et compression) afin de minimiser la variabilité. Les tests ont comparé trois conditions :
1. Chevilles intactes (contrôles)
2. Chevilles avec « trous de piverts » simulés
3. Chevilles avec des trous remplis à l’aide de Polywater UPR-NF

Tous les tests ont été effectués à l’aide d’une machine de test Instron.

Préparation des chevilles pour reproduire les dommages réels subis par les poteaux électriques

Des trous ont été percés dans les côtés des chevilles pour simuler les dommages causés par les piverts. Une mèche plate a été centrée sur la longueur et la largeur de chaque cheville. La taille du trou a été ajustée pour se rapprocher du ratio correspondant à un grand trou de pivert dans un poteau électrique de taille normale. Pour les tests de compression, des trous légèrement plus grands ont été utilisés, car la machine Instron approchait sa capacité de charge maximale pendant les tests.

Pour chaque test de flexion en trois points, la face du trou était positionnée soit vers le haut (vers la traverse), soit vers le bas (à l’opposé de la traverse) afin d’évaluer les effets directionnels.

Application de Polywater UPR-NF dans des environnements de test contrôlés

Polywater UPR-NF a été appliqué conformément aux Instructions d’utilisation publiées, en utilisant une cartouche de 250 ml. Chaque échantillon de cheville préparé représentait ainsi un poteau électrique à échelle réduite avec une cavité de pivert réparée.

Tests de résistance du bois

Test de flexion statique

Un test de flexion en trois points a été réalisé sur les chevilles de 2,5 cm de diamètre avec une portée de 40,6 cm entre les supports. La traverse était un dispositif en forme de V inversé d’une largeur de 2,5 cm. Toutes les charges ont été appliquées perpendiculairement au grain à une vitesse de 1,3 cm par minute. Une image du test est présentée ci-dessus. La charge maximale et le déplacement à la charge maximale ont été enregistrés selon la norme ASTM D143. Vingt échantillons ont été testés pour chaque configuration afin de minimiser la variation des échantillons. Un graphique montrant les résultats de ces tests est présenté ci-dessous. Les points noirs indiquent le point de rupture maximal et calculé pour les chevilles remplies d’UPR-NF. L’utilisation de la force maximale observée pour chaque cheville réduit l’écart type du test.

Figure 1 : Ce graphique représente le déplacement de la traverse en fonction de la force pour les trous remplis UPR-NF, trous orientés vers le haut, pour le test de flexion statique.

Test de compression

Des tests de compression ont été réalisés sur des sections de chevilles de 7,6 cm de long, chargées parallèlement au grain à une vitesse de traverse de 1,3 cm par minute. Des mâchoires fermées ont été centrées sur chaque section transversale de la cheville, en contact à mi-chemin vers le trou percé, comme illustré dans le dispositif de test. Vingt échantillons ont été testés pour chaque condition.

Résultats des tests

La force maximale moyenne de compression pour les 20 échantillons est indiquée dans le Tableau 1 ci-dessous.

Tableau 1 : Résultats de compression

*L’Instron a atteint sa capacité de charge maximale (1 100 lb/4,89 kN) lors de plusieurs tests, ce qui suggère que la moyenne réelle pourrait être plus élevée.

La force maximale moyenne pour 20 échantillons avec et sans produit d’étanchéité est indiquée dans le Tableau 2 ci-dessous. Les résultats pour chaque orientation sont présentés.

Tableau 2 : Résultats de flexion statique

Évaluation des améliorations apportées à l’intégrité structurelle à l’aide d’UPR-NF

Le test de compression a démontré une augmentation significative de la résistance, supérieure à 200 % par rapport aux échantillons témoins, et la valeur réelle pourrait être encore plus élevée, compte tenu des limites de force de la machine d’essai. Cela indique que l’UPR augmente la résistance à la compression du bois lorsqu’il remplit une cavité.

Sous des charges de flexion, la récupération de la résistance dépendait de la direction de la force. Lorsque la charge a été appliquée vers la cavité remplie, les échantillons réparés ont présenté une résistance supérieure d’environ 20 % à celle des échantillons non remplis. Étant donné que le côté du poteau présentant le défaut est généralement le plus faible et le plus susceptible de céder, ce renforcement localisé représente une amélioration significative en termes de durabilité.

Cependant, les poteaux électriques en situation réelle sont soumis à des forces complexes et multidirectionnelles difficiles à reproduire dans des conditions de laboratoire. Par conséquent, bien qu’il ne soit pas possible d’affirmer que l’UPR restaure un pourcentage spécifique de la résistance totale du poteau, l’étude démontre que le remplissage des cavités avec de l’UPR augmente la résistance à certains vecteurs de charge, permettant ainsi aux poteaux de mieux résister aux contraintes et déformations localisées.

Au-delà des avantages mécaniques, le principal atout de Polywater UPR reste sa fonction protectrice. Le matériau s’écoule pour remplir complètement les cavités, expulse l’humidité et provoque une réaction exothermique qui tue les microbes et les bactéries. Ces effets combinés stoppent la détérioration et prolongent la durée de vie. Par conséquent, si l’UPR permet d’améliorer de manière mesurable la résistance à court terme, sa valeur à long terme réside dans la réduction de la détérioration et la préservation de l’intégrité structurelle au fil du temps.

Principaux points à retenir

• Polywater UPR restaure la résistance localisée du bois endommagé sous des charges de compression et de flexion.
• L’élimination de l’humidité et la protection contre les microbes prolongent encore davantage la durée de vie des poteaux au-delà du renforcement immédiat.
• Les réparations à l’UPR améliorent la résistance des poteaux électriques, réduisent la fréquence de remplacement et améliorent la fiabilité globale du réseau.

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