Le béton est un adjectif qui, avant de devenir un nom, était déjà synonyme de solide. De quelle solidité avez-vous besoin ? Si tout ce que nous voulions, c’était comprimer le matériau, nous aurions peut-être pu le laisser là. Mais la vie est rarement aussi simple. Les barres d’armature (ou plus simplement les barres de renfort) sont généralement fabriquées en acier au carbone, laminées à chaud et extrudées avec des déformations afin d’augmenter leur surface, ce qui leur permet de mieux adhérer. Le béton armé combine la résistance à la compression (capacité à être écrasé) du béton avec la résistance à la traction (capacité à être étiré) et au cisaillement (capacité à être tordu ou tiré dans deux directions à la fois sur différentes parties de la structure) de l’acier. Il peut être écrasé, étiré et tordu (dans la limite du raisonnable) pour le coût par mètre cube le plus bas de tous les matériaux de construction.
Quelle est l’histoire de la barre d’armature ?
Les anciens Romains ont ajouté quelques ingrédients au sable (notamment une poudre volcanique précuite, d’origine naturelle, analogue au ciment de Pouzzoles, près de Naples) et ont fabriqué du béton, créant ainsi des structures d’une grande beauté qui durent depuis deux mille ans. Le Panthéon de Rome ou le pont d’Alcántara en Espagne en sont de bons exemples ; le Panthéon est la plus grande structure en béton non armé qui n’a jamais été battue. Néanmoins, ils ont rencontré un grand nombre de problèmes identiques : Le béton se comprime et s’écrase bien, il peut même se fissurer sans tomber en morceaux, mais il ne s’étire pas du tout. Après l’effondrement de l’empire, le béton est à nouveau tombé en désuétude jusqu’au XVIIIe siècle. Un jardinier français, Joseph Monier, l’a combiné avec du fil d’acier pour fabriquer des pots destinés à conserver de grandes plantes tropicales dans des serres ; des pots qui n’avaient pas besoin d’être cuits comme l’argile et qui ne se briseraient pas sous la tension au fur et à mesure que les plantes grandissaient. Par un extraordinaire coup de chance, l’acier et le béton se lient chimiquement très bien et se dilatent et se contractent presque exactement à la même vitesse sous l’effet des changements de température. Si ce n’était pas le cas, les barres d’armature se détacheraient du béton, comme le soda d’une canette au congélateur. Lors de l’exposition de Paris en 1867, François Hennébique a vu ces pots de fleurs en action et a rapidement compris leur potentiel, créant sa propre entreprise la même année. En 1892, il obtient le brevet d’utilisation du béton armé dans la construction. Depuis lors, la mode de construire toujours plus haut s’est poursuivie et le monde moderne s’est développé en même temps que les bâtiments qui l’abritent. Les grands édifices de l’Antiquité ont nécessité des décennies, plusieurs générations d’une même famille travaillant toute leur vie à l’achèvement de certaines cathédrales. La cathédrale de Cologne, en Allemagne, par exemple, a été construite pendant 662 ans. À titre de comparaison, le noyau central du Shard à Londres, l’un des plus hauts bâtiments d’Europe, a été achevé en moins de six mois.
Les épreuves et les tribulations de l’armature
Le béton armé doit finalement tolérer les mêmes forces que celles qui détruisent les montagnes : les intempéries et l’érosion. Lorsque le béton se détériore et se fissure, l’eau peut pénétrer et corroder les barres d’armature, dilatant et fissurant les couches extérieures du béton à mesure que la rouille dilate le métal. Les armatures sont alors davantage exposées aux éléments, ce qui accélère le processus de corrosion. Les bâtiments doivent être évalués en permanence pour s’assurer qu’ils ne mettent pas leurs occupants en danger.
L’emplacement joue également un rôle. L’un des plus grands risques pour les barres d’armature en acier au carbone standard, ou barres « noires », est le sel. Dans des conditions idéales, les barres d’armature forment naturellement une couche extérieure protectrice, mais celle-ci peut être facilement érodée par les ions Cl- ou chlorure. En solution, le sel ou NaCl forme naturellement des chlorures, qui réagissent facilement avec la couche extérieure des barres d’armature et accélèrent considérablement le processus de détérioration. En bref, le sel est une mauvaise nouvelle pour les barres d’armature. Tout ce qui se trouve à proximité de la mer ou dans la mer, ou là où le salage des routes est une pratique courante, nécessite un traitement supplémentaire.
Deux solutions consistent à recouvrir les barres d’armature d’autres produits chimiques. Les barres d’armature enduites d’époxy ont été une pratique courante pendant des années, mais elles sont progressivement éliminées et interdites dans de nombreuses régions, comme au Québec ; une seule entaille ou coupure dans l’époxy et le revêtement, au lieu de protéger l’acier sous-jacent, devient un piège à humidité et accélère en fait sa dégradation. Les revêtements en émail sont censés réagir chimiquement aux chlorures qui agressent l’acier, ce qui laisse supposer que l’écaillage serait moins problématique. Cependant, Dafydd Downing, directeur du site, affirme que les avantages ne sont pas compensés par le prix et que, dans la majorité des cas, la barre noire standard reste suprême. Ce n’est que dans les environnements les plus extrêmes que la barre d’armature est délaissée au profit de sa cousine plus chère et plus résistante : la barre d’armature en plastique renforcé de fibres de verre (GFRP). Ce produit est présenté par ses fabricants comme pouvant durer cent ans, soit une durée de vie apparemment quatre fois supérieure à celle des barres d’armature standard. Il n’est utilisé que dans des endroits tels que les ponts ruraux canadiens fortement salés et les réacteurs nucléaires, où les constructeurs espèrent ne pas avoir à remettre les pieds de leur vivant.
Les barres d’armature ont-elles une vie après la mort ?
Lorsqu’un bâtiment atteint la fin de sa vie utile et que les experts en démolition sont envoyés sur place, qu’advient-il de ce radical de renforcement ? Vous serez peut-être rassuré de savoir que le recyclage des barres d’armature est en fait dans l’intérêt de tous.
La fabrication de l’acier est un processus qui consomme beaucoup d’énergie, surtout lorsqu’il s’agit de produire de nouveaux produits à partir du minerai de fer. Mais le recyclage des barres d’armature dans de nouveaux produits réduit l’énergie de moitié à deux tiers. Les machines qui extraient les os des bâtiments ne sont pas non plus une partie de plaisir. Les excavatrices capables d’exercer une puissance brute de mille tonnes peuvent effectivement « manger » les poutres et les piliers renforcés, puis « mâcher » la masse accumulée jusqu’à ce qu’elle se sépare en agrégats et en acier. Si ce n’est pas dans votre budget ou si vous travaillez à plus petite échelle, vous pouvez utiliser une mèche à maçonnerie sur une perceuse électrique pour casser un morceau de béton et passer à une mèche à barres d’armature pour couper des morceaux de barres d’armature. Voilà donc une présentation succincte de l’armature largement invisible qui soutient le monde moderne. La prochaine fois que vous passerez devant un chantier de construction et que vous verrez les barres d’acier nues avant qu’elles ne prennent place au cœur du béton armé, vous voudrez peut-être faire un bref clin d’œil à cette prouesse d’ingénierie.
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