Le futur du béton

Kenneth Frampton (Ecole d'Architecture, Columbia), Pascal Casanova (Directeur R&D, Lafarge), Jacques Resplendino (ingénieur, Ministère français des Transports), Benjamin A. Graybeal (ingénieur, Federal Highway Administration), Antoine Naaman (Génie civil, Université du Michigan), Surendra Shah (Génie civil, Université Northwestern), Laurie Hawkinson (Ecole d'Architecture, Columbia), Jacques Ferrier (architecte), Jacques Lukasik (Directeur Scientifique, Lafarge), Christian Meyer (Génie civil, Columbia), Paulo Monteiro (Génie civil, Berkeley).

Inventé par les Romains, oublié pendant près de 1 500 ans, le béton est redécouvert au XIXème siècle pour connaître un essor considérable qui en fait aujourd'hui le matériau de construction le plus utilisé au monde. Deuxième produit le plus consommé au monde après l'eau, chaque habitant de la planète consomme annuellement 1,5m³ de béton !

La renaissance du béton doit beaucoup au français Joseph-Louis Lambot qui, le 1er, dépose le brevet du « fer-ciment ». Ce béton renforcé originel trouve de nombreuses applications : bateaux, immeubles d'habitation, ouvrages d'art, etc.
Jusqu'aux années 1960, ce modèle de béton renforcé par une maille d'acier est dominant. Puis les technologies de renforcement du béton ont évolué avec, par exemple : des ajouts de fibres métalliques ou naturelles, le renforcement tri-dimensionnel en acier, la mise en œuvre de bétons microfins, etc.

Aujourd'hui, le béton armé est en pleine mutation ; les moyens et les techniques de renforcement évoluent tout comme la plasticité et la nature des adjuvants. Les innovations permettent d'effecteur des coulées plus contiguës et donc de créer de nouvelles surfaces continues, des formes plus élastiques.

Une rupture technologique a lieu dans les années 1980 avec l'apparition du béton fibré à ultra-haute performance. Véritable produit high-tech, le « BFUHP » voit le jour grâce à :

• La mise en commun de connaissances scientifiques pluridisciplinaires : chimie, rhéologie, physique, mécanique des matériaux de construction, micromécanique, etc.
• L'utilisation d'outils d'observation et de modélisation numérique : résonance magnétique nucléaire, microscopie électronique, nano-indentation, microscopie à force atomique, etc. Ces nouveaux instruments permettent d'approfondir la connaissance du béton au cœur de la matière, jusqu'à une échelle nanométrique.

Le béton fibré à ultra haute-performance combine 3 grands types de propriétés révolutionnaires :

• Résistance et ductilité, qui permettent au béton d'absorber les déformations sans se casser. Exemples d'utilisation : les ponts autoroutiers.
• Autoplaçement, qui permet de réaliser des ouvrages d'art aux formes les plus innovantes.
• Durabilité, qui permet au béton d'être mis en œuvre dans des contextes agressifs ou dangereux (porosité par l'eau de mer, perméabilité à l'oxygène, etc.). Exemples d'utilisation : les centrales nucléaires.

Passerelle ultra-fine de Séoul en Corée, escaliers hélicoïdales en Grande-Bretagne, fines colonnades du Musée de la Reine Sophie en Espagne, ponts autoroutiers aux Etats-Unis... autant de réalisations internationales qui démontrent les multiples possibilités du Ductal®, le béton ultra-haute performance de Lafarge.

En tant que matériau de construction le plus utilisé au monde, le béton et son industrie doivent pouvoir répondre aux défis du réchauffement climatique et aux problématiques de construction durable, à la fois à travers le matériau lui-même et sa fabrication mais également par sa contribution aux performances des systèmes constructifs.

Le béton est aujourd'hui le matériau idéal pour répondre à de tels enjeux, et cela à travers plusieurs dimensions :

• Dimension économique et sociale : le béton est le seul matériau apte à répondre à la croissance démographique actuelle (+ 150 000 habitants / jour sur la planète). Il représente 10% du PIB mondial et 28% de la masse salariale mondiale.
• Confort de vie et sécurité : résistance au feu, antisismique, propriétés acoustiques et thermiques... autant d'atouts pour des matériaux durables au coût de maintenance réduit.
• Environnement et ressource naturelle : produit localement, le béton se transporte sur de courtes distances et a un bilan carbone et énergétique très favorable.

Pour mieux répondre aux enjeux de la construction durable et du réchauffement climatique, plusieurs leviers déjà en pratique sont possibles :

• le recours aux combustibles alternatifs dans les usines (pneus usagés, cosses de café, éoliennes, etc.),
• l'optimisation de la formulation globale du béton et l'utilisation de matériaux de substitution au ciment et aux matières premières naturelles (cendres volantes, laitiers, etc.),
• l'amélioration des processus industriels en usines,
• le recyclage de l'eau et du béton, etc.