Construire en béton, mais sans couler de béton

Construire en béton, mais sans couler de béton

Credit: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Des chercheurs de l’EPFL ont construit un prototype de passerelle en utilisant des blocs de béton armé provenant des murs d’un bâtiment en cours de rénovation. Les blocs ont été découpés en morceaux individuels sur place et assemblés en un arc précontraint. Ce projet, qui marque la première réutilisation du béton de cette manière, s’inscrit dans une démarche visant à réduire substantiellement l’empreinte carbone du secteur de la construction en adoptant une approche d’économie circulaire. La passerelle sera inaugurée lors d’une cérémonie au Smart Living Lab de Fribourg le 11 octobre.

« Les gens hésitent à réutiliser le béton en raison de diverses préoccupations », explique Corentin Fivet, professeur assistant tenure track à l’EPFL et responsable du Structural Exploration Lab (SXL) au sein du Smart Living Lab. « Mais nous voulions montrer que ces préoccupations sont largement infondées. Les blocs de béton sélectionnés pour être réutilisés sont tout aussi fiables et utiles que les nouveaux blocs. »

Fivet étudie depuis des années les applications potentielles de l’économie circulaire dans le secteur de la construction. Son équipe à SXL, qui fait partie de l’École d’architecture, de génie civil et de l’environnement (ENAC) de l’EPFL, s’est d’abord intéressée au métal et s’intéresse désormais également au béton. Ce projet a notamment consisté à construire une passerelle de 10 m de large à partir de 25 blocs de béton prélevés sur des murs destinés à être démolis. Les ingénieurs du projet ont maintenant terminé les tests de charge de la nouvelle structure, ce qui signifie qu’elle est prête pour la cérémonie d’inauguration à la Halle Bleue du Smart Living Lab le 11 octobre.

Jan Brütting, un récent doctorat. diplômé de SXL qui a initié ce projet, a mené cette recherche dans le cadre de son post-doctorat avec sa collègue post-doctorante de l’EPFL Maléna Bastien Masse. Pour que le béton soit réutilisé efficacement, de nouvelles méthodes de conception sont nécessaires, basées sur l’exploitation des sections de béton existantes, plutôt que sur l’approche conventionnelle consistant à couler du béton frais conformément aux spécifications de chaque projet. Le hic, c’est que les propriétés des sections existantes peuvent varier et ne sont pas toujours connues à l’avance. Pour aider les ingénieurs à utiliser ces nouvelles méthodes, SXL a récemment développé un programme informatique qui automatise le processus de sélection des éléments récupérés à partir d’un stock donné et minimise l’empreinte carbone d’une nouvelle structure.

Faire ses preuves dans des applications pratiques

Construire en béton, mais sans couler de béton

Credit: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Dans la pratique, les constructeurs sont souvent réticents à réutiliser le béton en raison du risque supplémentaire perçu. Mais l’équipe SXL pense qu’il n’y a que des avantages à en tirer. C’est là qu’intervient leur projet de construction d’un prototype de passerelle : démontrer, rapidement et efficacement, que la procédure est sûre et pertinente. « Nous nous sommes donné deux mois pour trouver un bâtiment source dans la région et une entreprise de démolition qui serait intéressée à travailler avec nous », explique Bastien Masse. Cette société s’est avérée être Diamcoupe, qui avait été mandatée pour rénover un bâtiment construit il y a moins de 10 ans ; ce chantier de rénovation était l’occasion rêvée de s’approvisionner en blocs de béton viables. « Nous avons demandé à Diamcoupe de découper le béton aux dimensions dont nous avions besoin et d’y percer des trous pour nos câbles de précontrainte. Ces câbles ont été fournis par Freyssinet et ont servi à construire l’arche », ajoute-t-elle.

Les ingénieurs ont ainsi pu obtenir des blocs de béton de 20 cm d’épaisseur pour la passerelle. Ils ont ajouté du mortier par endroits pour atténuer les légères différences de dimensions, inévitables à chaque fois que les objets sont réutilisés. « Les arches sont en fait la structure idéale pour la réutilisation des blocs de béton, car le matériau n’est soumis qu’à des forces de compression », explique Brütting.

Ouvrir de nouveaux horizons

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Extracting the blocks. Credit: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Ce projet, financé par une Bourse Innovation Seed de l’ENAC, ouvre de nouveaux horizons de recherche prometteurs pour SXL. Fivet explique : « La plupart des bâtiments en Suisse sont en béton, et la production de cette matière première représente 7% du CO2 émissions provenant de l’activité anthropique. De plus, le béton représente 50 % des déchets de démolition. Lorsque le matériau atteint sa fin de vie, il est au mieux décomposé en gravier ou en granulé pour créer des formes recyclées, mais cela consomme beaucoup d’énergie. Si nous devions plutôt découper des blocs de béton et les réutiliser, nous pourrions à la fois éviter la nécessité de produire plus de béton et éliminer les déchets inertes. Les émissions de carbone de ce processus ne seraient pas nécessairement nulles, mais elles seraient considérablement réduites. Nous retarderions la nécessité de dévaloriser le béton obsolète. »






Credit: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Dans cette logique d’économie circulaire, les entreprises de démolition, jusqu’alors situées en bout de chaîne de valeur, deviendraient également des producteurs, ouvrant ainsi un nouveau cycle. Fivet, fidèle à sa formation d’ingénieur architecte, étudie également actuellement les facteurs qui conduisent à l’obsolescence d’un bâtiment et les caractéristiques architecturales qui faciliteraient la réutilisation d’éléments de construction obsolètes.

Construire en béton, mais sans couler de béton

Credit: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Faire appel à toute la filière

Le projet de l’équipe SXL est un appel à l’action pour l’industrie de la construction. « Aucune autre nouvelle passerelle en béton n’a une empreinte carbone aussi faible que la nôtre », déclare Fivet. « Imaginez si chaque structure en béton obsolète était découpée en blocs et utilisée pour répondre à une partie de la demande mondiale de nouveau béton. Ce serait un grand pas vers la résolution de certains des défis les plus urgents en matière de changement climatique. »


Béton recyclé et CO₂ de l’air transformé en un nouveau matériau de construction


Plus d’information:
Jan Brütting et al, Minimisation de l’impact environnemental des structures réticulaires constituées d’éléments réutilisés et nouveaux grâce à l’analyse du cycle de vie et à la programmation linéaire en nombres mixtes, Énergie et Bâtiments (2020). DOI : 10.1016/j.enbuild.2020.109827

Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se réutilise : conception structurelle pour une économie circulaire. infoscience.epfl.ch/record/273663

Provided by
Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Citation: Construire en béton, mais sans couler de béton (2021, 11 octobre) récupéré le 11 octobre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-10-concrete.html

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