Le Bio Béton : un nouveau matériau vivant

Face à un vieillissement du béton particulièrement préoccupant, Henk Jonkers, chercheur néerlandais de la TU de Delft, cherche depuis quelques années à pallier aux fissures causées par les infiltrations d’eau qui accélèrent la dégradation du matériau. Récemment, le biochimiste a mis au point un béton innovant capable de se réparer seul.

Depuis les premiers gratte-ciels de Chicago et de New-York, le béton armé est un matériau utilisé à très grande échelle. Il a permis une rapide densification de la ville par la construction d’infrastructures et d’immeubles. Il n’est cependant pas éternel. S’il est correctement exécuté et protégé, il reste solide pendant environ 150 ans. Le vieillissement du béton peut provenir de problèmes liés à sa conception, à sa mise en œuvre ou à une réaction à l’environnement. Une mauvaise maitrise de l’alliance du fer et du béton ou une mauvaise exécution lors de la mise en œuvre accélère un vieillissement naturel appelé carbonatation.

carbonatation
Phénomène de carbonatation

 

Qu’est-ce que la carbonatation ?

Le béton vieillit naturellement par la réaction du gaz carbonique en contact avec l’hydroxyde de calcium contenu dans les ciments. Ce phénomène entraine l’abaissement progressif du pH du béton. Un béton normal possède un pH égal à 13, mais celui-ci peut descendre en dessous de 10. Il perd alors ses propriétés basiques d’origines liées à son alcalinité qui protège les aciers de la corrosion. Ce phénomène devient réellement alarmant en présence des deux facteurs aggravants que sont l’humidité et la présence d’oxygène. Les aciers commencent alors à s’oxyder, les armatures se mettent à rouiller, gonflent puis font éclater l’enrobage. D’autres agents agressifs présents dans des environnements particuliers tels que les milieux industriels ou salins favorisent le processus de dégradation des bétons. Mais c’est surtout l’eau dont l’action est la plus néfaste. En réagissant avec la matière, elle engendre des gonflements internes et cause des fissurations.

Si la durabilité des bétons fabriqués et mis en œuvre actuellement ne fait que s’améliorer, nombre de bétons anciens présentent des défauts qui nécessitent des interventions de nettoyage ou des réparations d’envergure. Depuis une vingtaine d’années, d’importants chantiers de restauration en France sont en cours. Ils ont permis de recenser les pathologies les plus fréquentes liées au vieillissement afin d’affiner les diagnostics et de déterminer les méthodes de nettoyage et de réparation les plus appropriées. Par exemple, «les bâtiments de Perret, comme l’église Saint-Joseph du Havre ou le palais d’Iéna, siège du Conseil économique, social et environnemental, à Paris, ont plutôt bien vieilli » constate Élisabeth Marie-Victoire. « A contrario, la piscine de la Butte-aux-Cailles (Paris 13ème), bâtie en 1924, avait dû fermer au public en raison de l’état de dégradation avancé de la voûte en béton armé de son bassin. Et l’on se souvient que les halles du Boulingrin, à Reims, ont échappé de peu à la démolition. »

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Voûte en béton armé de la piscine de la Butte-aux-Cailles, Paris 13ème

 

Diverses méthodes existent pour réparer durablement le béton, arrêter la progression des dégradations et éviter de nouveaux désordres. Cependant, ces procédés sont complexes et très couteux : le remplacement, la passivation des aciers trop endommagés ou encore l’utilisation de traitements électrochimiques ou de mortier de réparation prêt à l’emploi ou composé spécifiquement en sont des exemples. Par exemple, lors de la restauration de la flèche de l’église de Lamotte-Warfusée [Somme], il a fallu reconstituer un béton le plus proche possible de l’original, indique Adrien Errigo, chef de secteur chez Freyssinet.

Afin de limiter l’impact écologique et diminuer les coûts liés à l’entretien, le chercheur néerlandais a inventé un béton qui ne vieillit pas et qui s’entretient lui-même : le bio-béton. Ce matériau a la faculté de se réparer tout seul grâce à l’ajout de bactéries extrêmophiles lors de sa production. Les granulats présents dans le béton sont remplacés par des granulés poreux qui contiennent les bactéries et de quoi les nourrir, ce qui leur permet de vivre environ 200 ans. Le principe est simple : lorsqu’une brèche apparaît et que de l’eau s’infiltre, les organismes vivants vont se réveiller, manger les nutriments présents dans les granulats et rejeter du carbonate de calcium (un des composants du ciment) ce qui permettra de combler la fissure. Les expériences menées en laboratoire par le microbiologiste mettent en lumière ce procédé. En effet, on observe au microscope qu’une fissure  dont la longueur n’a pas d’importance mais dont la largeur ne doit pas dépasser 0,8cm, est bouchée dans un délai de 3 semaines à 4 mois, résultat d’un travail sans relâche des bactéries.

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Galette de bio béton et ses granulats poreux

 

A terme, lorsqu’on sait que le budget de colmatage des édifices existants s’élève à 6 milliards d’euros par an pour les pays européens, ce béton innovant pourrait permettre aux bâtiments de vivre plus longtemps par auto-régénération en limitant un surcout financier et des accidents. Deux autres produits seront en vente cette année : du mortier de réparation et une solution de réparation liquide. Le coût important de cette invention est dû au prix élevé du lactate de calcium, raison pour laquelle Jonkers et son équipe travaillent à la création d’une alternative à base de sucre. L’ambition est de produire ce béton à grande échelle et de rendre son coût acceptable, à savoir 2 à 3 euros par kilo, ce qui reste néanmoins 50% plus cher que le béton traditionnellement utilisé.

REFERENCES :

Documentaire :

Documentaire sur le béton – Xenius

Dossiers :

Self-Healing Concrete

Réhabilitation du béton armé

Nettoyer les bétons anciens

Articles :

En 2016, le béton prend vie – Libération

Ces bactéries réparent les fissures – Les échos

Articles de revues :

Les Cahiers techniques du bâtiment, no 175, nov. 1996 (0241-6794). Pages 36-37 Les causes de dégradation du béton armé, leurs conséquences, les traitements adaptés.

 A +, no 159, août 1999 (1375-5064) par Apers, Jef ; De Blaere, Benny. Pages. 82-89 La technique du béton armé a été mise au point il y a près de 150 ans. Aujourd’hui les anciens édifices en béton subissent différentes dégradations qu’il faut stopper. L’article propose une méthodologie pour leur restauration.

Béton[s], 36, sept.-octobre 2011 (1777-2842). Pages 30-42. Comment entretenir le béton et par le béton ? Le béton doit être protégé face à un environnement agressif. La dégradation peut concerner le bâtiment lui-même, et non plus le matériau. Enfin le béton peut devenir lui-même matériau d’entretien et de réparation. 7 exemples de réparations du béton.
Vidéos Youtube :

Le bio-béton

Présentation du bio béton

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