Aujourd’hui le béton se tricote

Le béton nous entoure de toute part, parfois au sens propre du terme. Mais d’où vient-il et comment l’utiliserons-nous à l’avenir ?

1. Les débuts sont toujours difficiles

Rétrospective sur le béton dans l’Antiquité

Cela fait plus de 2000 ans que le béton est utilisé pour édifier des monuments. 

Le Panthéon de Rome en est une splendide illustration : impressionnant, avec sa grande coupole de 43 mètres de diamètre, qui reste aujourd’hui la plus grande coupole en béton non armé au monde.

Panthéon à Rome

 

De même que le Colisée de Rome, le plus grand amphithéâtre du monde, qui a été immortalisé avec des matériaux de construction datant de l’époque romaine. Le fameux Opus Caementum, ou ciment romain, était plus robuste, plus résistant à la pression et plus dur que le béton moderne. Cela s’explique par un alliage spécial à base de cristaux de tobermorite à base d’aluminium, que l’on retrouve dans le tuf et les cendres volcaniques, et qui ont été ajoutés au béton.

À l’instar de tant de découvertes passionnantes de l’Antiquité, le béton est tombé dans l’oubli au Moyen Âge avant d’être redécouvert qu’aux alentours de 1700.

À ce propos, nous vous facilitons encore plus vos opérations de forage du béton, avec le système de forage diamant DD 150.

 

2. Haute performance, translucide, filigrane

 

Le béton d’aujourd’hui ne doit pas seulement faire preuve de résistance, il doit également être léger, facile et rapide à mettre en œuvre, voire, dans certains projets, transparent :

Béton transparent

Le béton translucide constitue un développement exceptionnel dans la technologie du béton ces dernières années. Composé de fibres photo-conductrices uniformément disposées, un tissu spécial est mis en œuvre entre de fines couches de béton. Plus l’alternance des couches augmente, plus la lumière peut traverser le bloc de béton.

Pavillon italien à Shanghai

Et compte tenu du fait que les fibres optiques photo-conductrices peuvent faire acheminer la lumière à travers le béton sans qu’il subisse de perte de performance, même un mur très épais peut rester suffisamment « transparent » pour que l’œil perçoive la lumière, les ombres et les couleurs à travers lui. Les usages possibles sont très variés car ce béton, malgré sa liaison avec les surfaces tissées, parvient à la résistance du béton hautes performances. Cette technique permet alors d’illuminer des pièces sans fenêtre comme des bureaux, des espaces de bien-être ou des salles de sport.

Et que nous réserve l’avenir ? Tendance majeure en 2020 : le béton auto-cicatrisant. Sachez-en plus à ce sujet en lisant notre article « 5 tendances de la construction à partir de 2020 ».

Béton autoplaçant

Ce béton est caractérisé par sa très grande fluidité et sa capacité d’auto-compression du simple fait de la gravité; ces propriétés autorisent de nouveaux types de construction, par exemple dans le cas d’une forme d’objet complexe ou « défavorable », c’est-à-dire angulaire ou ronde.

De plus, le béton autoplaçant permet de gagner du temps en termes de processus de construction, car il permet d’éviter la phase chronophage de vibration, le temps étant une denrée particulièrement précieuse dans le secteur du bâtiment.

Béton hautes performances

Le béton hautes performances révèle une résistance à la compression particulièrement élevée, s’avère plus dense et, en règle générale, plus résistant aux contraintes chimiques. À cela s’ajoute une grande robustesse et une durée de vie prolongée. Véritable factotum polyvalent dans la famille des bétons, il permet d’économiser matériel, temps et coûts dans les travaux de construction de ponts, routes et tunnels. On retrouve même les éléments en béton capables de résister aux influences environnementales sur des structures off-shore. D’un point de vue architectural, le béton hautes performances présente un intérêt particulier tant, sa grande robustesse ouvre de nouveaux horizons de conception avec des options ultra fines.

On s’éloigne ainsi de l’idée du bloc de béton dans toute sa brutalité: aujourd’hui, le béton se veut en filigrane.

D’ailleurs : Plus le béton est délicat, moins il y a d’espace réservé aux fixations. Nos rails d’ancrage HAC-CP et nos pièces d’insertion Cast-In vous offrent une solution adaptée.

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3. Imprimer et tricoter

Les nouvelles méthodes de mise en œuvre du béton

Voici la mise en œuvre du béton telle que nous la connaissons : coulé dans un cadre ou dans un coffrage. 

Pourtant, l’industrie de la construction expérimente en ce moment même des technologies innovantes qui prouvent que le béton peut être utilisé avec plus de facilité et de flexibilité. Focus sur deux nouvelles méthodes de mise en œuvre : Imprimer et tricoter.

 

Imprimer du béton

Peut-être le saviez-vous, l’impression 3D de béton gagne en importance dans de nombreux secteurs. Qu’il soit désormais possible d’imprimer des bâtiments entiers, cela n’en demeure pas moins surprenant, n’est-ce pas ? C’est pourtant bien réel, puisque le premier centre d’impression 3D béton a officiellement ouvert ses portes en janvier 2019 à Eindhoven aux Pays-Bas. On se croirait en pleine science-fiction, et pourtant en voici les avantages tangibles : ce qui rend l’impression béton si intéressante, c’est que cette méthode réduit la charge de travail, et les coffrages deviennent obsolètes. Une véritable aubaine, notamment dans une entreprise pressée par les contraintes horaires, à l’instar du secteur de la construction.

Ajoutons que la quantité de béton nécessaire au processus d’impression 3D est inférieure à celle pour la mise en œuvre avec des éléments coffrants, d’où une baisse corrélée des émissions de CO2, particulièrement élevées pour ce matériau de construction. D’un point de vue architectural, il est intéressant de ne plus systématiquement devoir recourir aux angles droits pour les projets de conception avec le matériau béton. Ceci s’illustre particulièrement bien dans le projet pilote d’Eindhoven : c’est tout un lotissement qui est imprimé en 3D, sans angles, ni chants.

 

 

Tricoter et tresser le béton

Tricoter du béton, deux termes qui n’ont a priori pas grand chose en commun, mais qui décrivent désormais deux options, aussi différentes que prometteuses, pour la mise en œuvre du béton. Citons tout d’abord, Mariana Popescu, qui a développé la méthode « KnitCrete » dans le cadre de son travail à l’ETH Zurich, dans laquelle un tissu textile tricoté selon un algorithme sert de coffrage à une structure en béton : beaucoup plus léger, facile à fabriquer et moins gourmand en matériau que l’opération conventionnelle de coffrage béton.

 

KnitCandela, Musée universitaire d'art contemporain
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KnitCandela, Musée universitaire d'art contemporain

Coffrages tricotés
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Coffrages tricotés

Exposé au Museo Universitario Arte Contemporáneo (MUAC) de Mexico, le KnitCandela est une structure en béton de 5 tonnes, maintenue en place par un coffrage en textile tricoté et armé par un câble à filet en acier, pour un poids total de 55 kilos.

 

Mais on peut aussi prendre le terme de « tricotage de béton » de manière littérale :

Dans une étude de matériaux réalisée par l’École supérieure des Beaux-Arts de Berlin-Weissensee, l’étudiante Anne-Kathrin Kühner, sous la supervision du professeur Christiane Sauer, a conçu un fil composé d’un composite béton. Celui-ci peut être usiné tel un fil textile.

Ce qui est épatant : c’est que ce béton hautes performances reste élastique dans son tube textile tant qu’il n’a pas été mis en contact avec l’eau; dès lors, il se transforme dans sa phase de durcissement en fil de béton innovant. Cette technologie permet de combiner la résistance à la compression du béton avec la résistance à la traction d’un tissu textile. Grâce à différentes méthodes de traitement telles que le tissage, le tricotage ou le nouage, on va pouvoir fabriquer des structures dimensionnellement stables et flexibles. Un tapis de béton mobile est un exemple frappant de ces techniques innovantes.

À ce propos, soyez rassurés : nul besoin de vous mettre au tricot pour mettre en œuvre votre projet béton. En utilisant la méthode traditionnelle, vous supportez les produits pour la construction de coffrages offerts par Hilti.

 

4. Ennemi climatique ?

À la recherche d’un éco-béton

Outre le gravier, le sable et l’eau, le béton se compose principalement de ciment, qui garantit la cohésion des différents matériaux. C’est précisément ce matériau de construction qui fait du béton une véritable centrifugeuse à CO2. La production de ciment implique deux procédés particulièrement énergivores : d’une part la production de clinker à base notamment de calcaire, à une température extrêmement élevée de 1450° C. La seule génération d’une telle température libère d’énormes quantités de gaz à effet de serre. D’autre part, lors de cette cuisson, le calcaire se désacidifie et libère encore plus de CO2. Au total, la production mondiale de ciment est responsable de l’équivalent des émissions de CO2 de l’Inde, le pays à la troisième place en termes d’émissions de CO2.

Alors, que faire pour rendre ce matériau de construction si indispensable et polyvalent qu’est le béton le béton, plus « climatiquement » neutre ? Dans le contexte du boom de la construction à prévoir en Afrique et en Asie au cours des prochaines décennies, cette question de la compatibilité climatique va jouer un rôle central.
 

Voici quatre approches prometteuses :

Nouveau procédé de fabrication

Des chercheurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology) parviennent à diviser le calcaire en CO2 hautement concentré et en chaux éteinte décarbonée. La chaux éteinte est mélangée avec du sable dans un four, puis convertie en ciment sans rejeter de nouvelles émissions de CO2. Le CO2 ultra-concentré de la première étape peut alors être transformé en carburant synthétique, en glace carbonique ou en gaz carbonique en circuit fermé et donc sans rejets dans l’atmosphère. Sous réserve que de l’énergie verte soit utilisée pour ces processus de division et de combustion, on pourrait même atteindre des niveaux quasi-nuls d’émissions.

Un processus très prometteur donc. Les chercheurs travaillent actuellement d’arrache-pied pour que cette méthode soit mise en œuvre à une grande échelle industrielle. À long terme, ce genre de process permettrait de promouvoir la sortie du « piège climatique » associé au ciment.

Nouveau mélange

Des chercheurs de l’Université fédérale d’Extrême-Orient en Russie réfléchissent également aux paramètres à contrôler pour bénéficier d’une production de béton moins nocive pour l’environnement. Ils ont utilisé des savoir-faire issus de la géologie, ou géonique, pour optimiser le mélange des matériaux : ils ont ainsi observé et réfléchi à la structure et aux propriétés des roches, graviers et sables, ainsi qu’à leur provenance minière. De plus, un superplastifiant spécial remplace l’adjuvant conventionnel qu’est l’eau.

Ces chercheurs ont par ailleurs découvert un paramètre supplémentaire lors du gâchage du béton : des malaxeurs à béton extrêmement rapides permettent de réduire le temps de malaxage. Cela permet d’économiser près de 70% sur la facture énergétique.

Le béton qu’ils ont développé est non seulement plus respectueux de l’environnement, mais affiche aussi une résistance considérablement améliorée à des températures inférieures à zéro.

Du béton à base de déchets plastiques

Des bouteilles en plastique usagées peuvent-elles renforcer le béton ? Deux étudiants du MIT (Massachusetts Institute of Technology) ont prouvé que cela fonctionne.

Dans le cadre de leur projet de recherche, ils ont irradié des bouteilles en PET ordinaires par un rayonnement gamma inoffensif. Cette technique a permis de modifier les molécules de polymère avec pour but de stabiliser le matériau. Réduit à l’état de poudre et mélangé avec du ciment, ce produit a permis de confectionner un béton d’une stabilité maximale de 20% supérieure à un béton conventionnel. Un tel mélange devrait à l’avenir permettre de mettre en œuvre des fondations, des ponts ou des passerelles de manière plus durable. Simultanément, cette méthode permet de contribuer à la réduction du problème des déchets plastiques. Une partie de la masse étant remplacée par cette poudre plastique, il faut au final moins de ciment, ce véritable ennemi climatique constitutif du béton. Ces méthodes permettent de fortement réduire les émissions de CO2.

Recyclage du béton

Mais que faire du béton existant ? Une étude menée par la professeure Andrea Kustermann, de l’Université des sciences appliquées de Munich, vise à déterminer si le béton de démolition peut être recyclé à 100%. La démolition de la caserne du Bayern à Munich va offrir un objet idéal de recherche : ce sont pas moins de 300.000 tonnes de béton, de briques et de mortier qui vont être démantelés. Le tri des différents matériaux dans les décombres s’avère par contre long et compliqué. 

Lors du recyclage de ce mélange de matériaux, il faudra porter une attention particulière aux différentes compositions et aux domaines d’application consécutifs pour le béton recyclé. On le voit, les approches ne manquent pas et il faut espérer que dans un contexte de boom de la construction et de changement climatique à venir, les technologies respectueuses de l’environnement pourront rapidement gagner en maturité et en part de marché.

À propos : Hilti aussi s’implique pour réduire sa propre empreinte carbone. Veuillez consulter ici les avancées enregistrées dans ce domaine. 

 

5. Pour terminer

Impressionnant en termes de béton

Aujourd’hui, les bâtiments en béton figurent parmi les plus passionnants du monde entier sur le plan architectural. Cette photo condense quelques-uns des bâtiments les plus beaux, intéressants et audacieux à l’échelle globale.

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