Étiquette : Stahlbeton

  • Une technologie de mesure innovante facilite le contrôle des structures en béton armé

    Une technologie de mesure innovante facilite le contrôle des structures en béton armé

    Des chercheurs de l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich(EPFZ) ont développé une méthode permettant de détecter la corrosion dans l’acier d’armature des ouvrages en béton armé sans avoir à casser le béton. La méthode de l’ingénieur mécanicien Lukas Bircher et de son équipe repose sur des mesures électrochimiques, informe l’ETH dans un communiqué. Concrètement, les chercheurs ont inventé une sonde composée de deux joints gonflables avec des électrodes au milieu. Une conduite d’eau est intégrée dans le câble correspondant.

    La sonde est introduite dans les tuyaux de drainage, les joints sont gonflés et l’eau est ensuite introduite dans la zone étanche. Grâce aux trous de la conduite de drainage, l’eau établit une connexion entre les électrodes de la sonde et le sol. Cela crée une connexion électrolytiquement conductrice avec l’acier dans la structure, formant un point de mesure électrochimique local. « Avec la cellule de mesure, nous enregistrons des signaux électriques qui varient selon que l’acier d’armature est corrodé ou non », explique Bircher, cité dans le communiqué.

    Pour l’instant, la sonde doit encore être passée manuellement au fur et à mesure dans les tuyaux de drainage afin de permettre une détection complète de l’état de l’acier. Dans la prochaine étape, l’équipe souhaite « automatiser davantage la mesure et rendre la sonde d’inspection plus robuste », explique Bircher. Le concept ayant déjà fait ses preuves, il va créer une start-up appelée Talpa-Inspection avec l’ingénieur en matériaux Federico Martinelli-Orlando et l’ingénieur civil Patrick Pfändler.

  • Une nouvelle technique de mesure détecte la corrosion dans le béton armé sans intervention

    Une nouvelle technique de mesure détecte la corrosion dans le béton armé sans intervention

    Les murs de soutènement, les tunnels et les ponts en béton armé caractérisent le paysage urbain et l’infrastructure de la Suisse. Mais nombre de ces ouvrages ont déjà plusieurs décennies d’existence – et les modifications chimiques du béton mettent à mal l’acier utilisé. Si l’acier d’armature commence à rouiller, l’ouvrage perd de sa stabilité. Les dommages sont particulièrement problématiques dans les endroits inaccessibles, où les méthodes de contrôle traditionnelles échouent.

    Les mesures électrochimiques, une nouvelle solution
    Jusqu’à présent, les ingénieurs devaient casser des parties du béton pour vérifier les dommages causés par la corrosion. Une méthode coûteuse et souvent insuffisante. Talpa a développé une nouvelle méthode qui fonctionne via des tuyaux de drainage. Une sonde spéciale est introduite dans le tuyau et mesure la probabilité de corrosion dans le béton armé environnant à l’aide de signaux électrochimiques.

    « Cela n’existait pas auparavant », explique Lukas Bircher, l’un des développeurs. « Jusqu’à présent, il fallait enlever des surfaces entières de béton pour trouver des dommages et on pouvait quand même facilement passer à côté d’une zone critique » Grâce à la nouvelle technique, il est désormais possible de contrôler systématiquement des sections entières de murs, sans destruction ni travaux de construction coûteux.

    Mesures en cours d’exécution – sans chantier
    La méthode a déjà été testée avec succès, notamment sur un mur de soutènement de 200 mètres de long à Zurich-Höngg. Le principe consiste à introduire une sonde dans le tuyau de drainage et à la fixer à l’aide de joints gonflables. Le système envoie ensuite de l’eau dans la zone de mesure, ce qui crée une connexion conductrice entre les électrodes de la sonde et l’acier du béton. Les signaux électriques enregistrés permettent à l’équipe de déterminer s’il y a de la corrosion et dans quelle mesure.

    Une nouvelle mesure est effectuée tous les 25 centimètres afin d’évaluer l’état de l’ensemble de la section de mur. « Cela nous permet d’identifier de manière ciblée les zones qui présentent réellement un danger », explique Bircher. « Cela permet non seulement de gagner du temps, mais aussi d’économiser des coûts élevés pour des interventions inutiles »

    50 ans après le boom de la construction – le besoin d’assainissement augmente
    Beaucoup de bâtiments en béton armé concernés aujourd’hui datent de la phase de boom entre 1960 et 1980. Les murs de soutènement des années 1970 en particulier contiennent souvent des cavités qui favorisent la corrosion. Jusqu’à présent, les dommages devaient être déterminés à grands frais par échantillonnage, avec un risque élevé de passer à côté de zones critiques. La nouvelle méthode offre pour la première fois une analyse fiable sur l’ensemble de la surface.

    De la recherche à la start-up Talpa-Inspection
    Le potentiel de cette technologie est tel que Bircher fonde avec deux collègues la start-up Talpa-Inspection. Le nom « Talpa », qui signifie « taupe » en latin, est emblématique de cette manière innovante de mettre en évidence des dommages profondément cachés. Soutenue par une bourse ETH Pioneer, l’équipe continue de développer la technologie et se prépare à entrer sur le marché.

    Perspectives d’avenir, automatisation et mise à l’échelle
    Actuellement, la mesure est encore partiellement manuelle, mais l’équipe travaille déjà sur une version automatisée. L’objectif est de rendre la sonde plus robuste et d’accélérer encore le processus de mesure. La demande est forte. Rien qu’en Suisse, il y a plus de 1 000 kilomètres d’ouvrages en béton armé potentiellement concernés.

    « Notre méthode offre une réelle opportunité de prolonger la durée de vie des structures existantes », explique Bircher. « Nous espérons qu’elle deviendra bientôt une méthode standard pour le diagnostic des structures »

  • Ce matériau composite écologique rend-il le béton armé superflu ?

    Ce matériau composite écologique rend-il le béton armé superflu ?

    La production de ciment est considérée comme particulièrement nocive pour le climat, c’est pourquoi l’industrie de la construction cherche des alternatives pour réduire les émissions de CO2. Des chercheurs de l’Institut allemand de recherche sur les textiles et les fibres (DITF) à Denkendorf ont développé une telle alternative. Le nouveau matériau composite composé de pierre naturelle, de fibres de carbone et de biochar pourrait constituer une alternative écologique au béton armé et se distingue par son excellent bilan CO2.

    Projet collaboratif DACCUSS-Pre
    L’utilisation de matériaux végétaux tels que le bois, la paille ou d’autres fibres végétales comme matériaux de construction permet de fixer efficacement le carbone. Mais pour l’équipe du projet DACCUSS-Pre, le stockage à court terme ne suffit pas. Ils travaillent sur un nouveau matériau de construction appelé CFS (CarbonFaserStein), composé de fibres de carbone végétales, de biochar et de roche dure. Ce matériau de construction doit non seulement répondre à toutes les exigences techniques, mais aussi, à long terme, éliminer de l’atmosphère plus de dioxyde de carbone qu’il n’en libère lors de sa fabrication.

    CFS réalise cette séquestration du carbone de trois manières différentes
    La transformation de la biomasse riche en carbone, comme les algues, en fibres de carbone permet de stocker le carbone à long terme dans le matériau de construction. La roche dure du CFS contribue en outre à la fixation du CO₂. Pendant le processus de fabrication, de la poussière de pierre est produite, ce qui accélère l’altération de la roche et permet ainsi de fixer le dioxyde de carbone de l’air par des réactions chimiques dans la pierre. Le biochar, un autre matériau durable et riche en carbone obtenu à partir de parties de plantes, est utilisé comme couche d’isolation entre les dalles de pierre.

    Façade de bâtiment mise en œuvre
    En étroite collaboration avec la société TechnoCarbon Technologies, le projet a déjà fait des progrès considérables – un premier prototype sous la forme d’un élément de construction pour les murs d’une maison a été mis en œuvre avec succès. Celui-ci se compose des éléments mentionnés précédemment, à savoir des fibres de carbone, de la roche dure et du biochar. Deux plaques de pierre naturelle servent de parois extérieures à l’élément de construction. Les fibres de carbone renforcent les parois latérales à l’aide de tissus techniques et reprennent la charge de traction, comme l’acier d’armature dans le béton armé. Le biocarbone sert quant à lui de matériau de remplissage et agit comme un isolant efficace.

    Fibres de carbone BIO à partir de matières premières
    Les fibres de carbone développées au DITF de Denkendorf sont composées de lignine extraite de la biomasse. Ces fibres se distinguent par leur rentabilité due au faible coût des matières premières et par leur efficacité à fixer le carbone. Comparées aux fers à béton traditionnels, elles ne rouillent pas, ce qui prolonge leur durée de vie. Bien que leur fabrication nécessite plus d’énergie que celle de l’acier, la quantité utilisée dans la construction est si faible que le bilan global de l’énergie et des émissions de CO2 est plus positif que celui du béton armé. L’utilisation de l’énergie solaire et de la biomasse lors de la fabrication, ainsi que l’altération naturelle de la poudre de pierre, font que le bilan carbone de ce nouveau matériau de construction est même négatif. Il est donc possible de construire des bâtiments qui contribuent activement à la réduction des émissions de CO2.

    Impact environnemental de la façade d’une maison
    Les chercheurs de Denkendorf font part de leur enthousiasme pour le nouveau démonstrateur d’un élément de mur dans la construction de bâtiments. Celui-ci est constitué de gabbro, une pierre naturelle originaire d’Inde, qui est non seulement agréable à l’œil, mais qui présente également une grande résistance aux charges, comme le confirment les tests de charge. La couche supérieure des panneaux de pierre est fabriquée à partir de fibres de carbone biosourcées, le biochar provenant de la société renommée Convoris GmbH, connue pour ses excellentes valeurs d’isolation thermique.