Les Savanturiers n°26 nov/déc 2018
Les Savanturiers n°26 nov/déc 2018
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°26 de nov/déc 2018

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : CEA

  • Format : (210 x 280) mm

  • Nombre de pages : 8

  • Taille du fichier PDF : 11,2 Mo

  • Dans ce numéro : béton et acier, un mariage fait pour durer.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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04 On cherche ! AUJOURD'HUI, DEMAIN, PLUS TARD  : AUJOURD’HUI, DEMAIN, PLUS TARD  : LES PROMESSES DU BÉTON LES PROMESSES DU BÉTON Construire des structures complexes de plus en plus massives ou aériennes exige de renforcer les impératifs de durabilité et de sûreté. Pour cela, il est nécessaire de mieux comprendre le comportement et le vieillissement du béton, à toutes les étapes de sa vie. AUJOURD’HUI AUJOURD°N0 Le béton déjà présent dans les villes offre de nombreux avantages. Grâce à son inertie thermique, il permet de maîtriser l’élévation des températures et de restituer la fraîcheur dans les habitations. Végétaliser les bâtiments devient possible, des toits de béton peuvent intégrer les jardins de nombreux projets architecturaux, comme le jardin Atlantique, suspendu sur les voies de la gare Montparnasse, à Paris. Rendre le béton luminescent est simple  : il suffit de parsemer des granulats phosphorescents sur une surface lors de sa coulée. Le parvis de la halle des sports de Harnes, dans le Pas-de-Calais, est un joli exemple de sol autoéclairé. En étudiant les ouvrages existants, les chercheurs tentent de comprendre le vieillissement du béton en fonction de sa formulation et de son environnement. Ils diagnostiquent les maladies qui apparaissent (dégradations chimiques, corrosion…), pourquoi, à partir de quand, comment elles évoluent… Les modifications des structures peuvent être surveillées grâce à l’analyse des images issues de caméras, en positionnant des extensomètres, dynamomètres, thermocouples… sur ou dans les murs, ou encore en incluant des capteurs ou fibres optiques au cœur même du béton dès la construction. Laboratoire de mesures physico-chimiques sur des matériaux cimentaires. Surveillance de mesures sur un banc de diffusion et de perméation au gaz. DEMAIN En recréant ces matériaux en laboratoire, les chercheurs leur font subir nombre de tests pour accélérer leur dégradation. En croisant toutes les données (relevés sur site, résultats des essais et modélisations), ils peuvent répondre à deux questions primordiales pour les architectes  : Combien de temps vont-t-il durer ? Dans quel état ? Grâce à cette expertise, ils peuvent avoir un rôle de conseil, pour des ouvrages destinés au nucléaire par exemple (parc de centrales nucléaires ou bâtiments de stockage de déchets). Ils ont déjà identifié plusieurs solutions pour lutter contre la corrosion. La première  : modifier le milieu afin que ces réactions soient ralenties, voire stoppées. Pour cela, par exemple, ils introduisent des produits chimiques qui stabilisent le pH de l’eau de béton aux alentours de 13. La deuxième  : empêcher le contact entre le métal et le milieu en utilisant des peintures et/ou des inhibiteurs qui retarderont le phénomène. Enfin, ils proposent de modifier les réactions électrochimiques se produisant au niveau du métal. Afin de concevoir des bétons moins polluants (ecolofriendly), il faut soit diminuer la température de cuisson du ciment, et passer sous les 1000 °C, soit remplacer une partie du ciment par d’autres minéraux. Le premier point est étudié par les cimentiers, et les chercheurs travaillent sur le second  : ils utilisent des déchets issus de l’industrie sidérurgique (recyclage de cendres volantes ou de laitiers de hauts fourneaux) et étudient les performances et le vieillissement du béton obtenu en fonction du taux de substitution (jusqu’à 20% de ciment et 80% d’autres matières).
APRÈS-DEMAIN APRM-DENROM Rendu moins polluant, le béton restera l’un des matériaux de construction du XXI e siècle. Outre ses fonctions actuelles, les chercheurs tendent à le rendre « intelligent ». À plus ou moins long terme, il devra être capable d’autodétecter ses maladies, de s’autocicatriser… Pour cela, ils travaillent dès la formulation, par ajout d’un 6 e élément, le plus souvent sous forme de nanocapteurs ou de nanoparticules (nanofils de carbone ou bactéries, par exemple). Ces bactéries, qui dorment dans un environnement sec, se réveilleront en présence d’eau de pluie et produiront du calcaire qui bouchera la fissure. Plus futuristes, encore, les dalles de béton pourront aussi être des capteurs de chaleur. Comme les murs de béton peuvent réfléchir les rayons du Soleil, ils peuvent tout aussi bien les absorber et, grâce à des capteurs photovoltaïques intégrés, les transformer en électricité. Enfin, en intégrant un photocatalyseur dans la recette, celui-ci, sous l’action des rayons UV, accélérera la destruction des micro-organismes organiques (mousses, lichens, moisissures…) qui se sont déposés sur les façades. Ce procédé pourra aussi être utilisé pour altérer certains polluants atmosphériques. Ces bétons dépolluants trouveront toute leur utilité dans des stations-service, des écrans acoustiques et d’autres infrastructures routières. LEXIQUE Extensomètre  : mesure des déformations. Dynamomètre  : mesure des forces. Thermocouple  : mesure des températures. QUELLE EST VOTRE MISSION ? Je travaille sur la corrosion et le comportement du béton dans le milieu nucléaire, les centrales et les usines de retraitement du combustible. Les enjeux concernent le comportement des ouvrages existants, construits dans les années 1950. Le parc nucléaire, lui, est âgé de 30 à 40 ans. Nous nous devons de nous en occuper, de le maintenir en bon état et d’être capables de prévoir comment il va vieillir. Nous menons aussi des études sur les conteneurs et futurs ouvrages de stockage des déchets radioactifs, prévus pour être construits dans une couche argileuse. À ce titre, nous travaillons donc sur le comportement de l’argile. Nos recherches sur le béton intéressent le CEA, les industriels du nucléaire et tous les professionnels du bâtiment. Comme nous étudions le comportement des matériaux sur plusieurs centaines d’années, nous apportons notre expertise pour les ouvrages du génie civil (bâtiments, ponts, ouvrages d’art…) prévus pour durer une centaine d’années. QU’APPELEZ-VOUS LES MALADIES DU BÉTON ? Le béton est un matériau vivant. Comme l’homme, avec le temps, il peut développer des maladies suivant son histoire et son environnement. La formulation est importante, il faut bien choisir les ingrédients et leurs différents dosages pour éviter les défauts de fabrication (par exemple, pas assez de granulats ou des ingrédients qui interagissent). La principale maladie du béton armé est la corrosion des armatures. Les fissures qui apparaissent sur le bâtiment en sont les principaux signes. Les chercheurs les étudient pour établir un diagnostic et prévoir sa durée de vie, en fonction du type de béton et de son environnement. QUELS SONT LES ENJEUX À PLUS LONG TERME ? Pour les ouvrages qui seront construits à l’avenir, nous suivons plusieurs pistes de recherche. La première concerne la problématique de l’empreinte carbone. L’industrie du ciment est très énergivore et polluante. Les réactions chimiques lors de la cuisson d’argile et de calcaire dégagent beaucoup de CO 2. Pour moins polluer, il est demandé aux cimentiers de cuire à moins haute température. Le CEA étudie des ciments substitués, dans lesquels 50 à 80% du ciment est remplacé par des additions minérales de composition chimique proche, comme des déchets de l’industrie sidérurgique. Nous évaluons ensuite leurs propriétés chimiques et mécaniques et la façon dont ils vieilliront. VALÉRIE L’HOSTIS * BAC S MAÎTRISE DE PHYSICO-CHIMIE UNIVERSITÉ PARIS VI MASTER 2 OCÉANOLOGIE THÈSE SUR LA CORROSION À L’ECOLE CENTRALE DE PARIS FORMATION Chef de projet « Comportement des bétons et corrosion » ET DANS UN FUTUR PLUS LOINTAIN ? Les bétons du futur ne sont plus de la science-fiction. Ils seront intelligents et fonctionnalisés. Par exemple, les bétons autonettoyants contiennent un composé qui décomposera l’huile de vidange dans les stations-service. Une seconde piste concerne les bétons autoréparants. Dès qu’une fissure se forme et que l’eau y pénètre, les bactéries ou matériaux organiques intégrés génèrent des produits gonflants qui colmatent les fissures. À plus long terme, un béton chauffant est à l’étude. Des nanoparticules implantées en son cœur seront en mesure de capter la chaleur du Soleil et de la restituer. POURQUOI EST-CE UNE PASSION ? Au quotidien, je vois l’étude du béton et de la corrosion comme une enquête policière. Je me sens l’âme d’une détective  : chercher d’où elle vient, pourquoi elle apparaît et ce qui a provoqué la défaillance. J’ai aussi pu collaborer avec d’autres collègues, spécialistes en archéomatériaux. Nous sommes intervenus sur des monuments historiques, comme le Palais des Papes en Avignon ou le Panthéon, pour étudier la corrosion des pièces en acier depuis 600 ans… De quoi satisfaire ma curiosité ! RETROUVEZ L’INTÉGRALITÉ DE L’INTERVIEW SUR cea.fr 05

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