Renforcer les structures en béton anciennes et nouvelles

Jusqu'à présent, les armatures en acier des ouvrages en béton étaient généralement précontraintes hydrauliquement. Pour cela, il faut des gaines pour le guidage des câbles de précontrainte, des ancrages pour la transmission des forces et des presses hydrauliques remplies d'huile. L'encombrement de tous ces appareils créait les conditions géométriques générales pour chaque ouvrage en béton précontraint ; le renforcement ultérieur d'anciennes constructions échoue donc parfois en raison de l'encombrement élevé de cette méthode éprouvée.

Au cours d'une quinzaine d'années de recherche, les experts de la Empa et de la spin-off re-fer AG ont mis au point une méthode alternative pour la production en série : des alliages à mémoire de forme à base de fer qui se rétractent lorsqu'ils sont chauffés et qui précontraignent ainsi durablement la structure en béton. Il est ainsi possible de renoncer à la précontrainte hydraulique - il suffit de chauffer brièvement l'acier, par exemple à l'aide d'un courant électrique ou d'un émetteur infrarouge. Le nouveau matériau de construction est commercialisé sous le nom de "memory-steel". Plusieurs projets pilotes, comme le renforcement de divers plafonds en béton armé, se sont déjà déroulés avec succès.

Développement du nouveau matériau de construction

Le développement de la "memory-steel" a commencé au début des années 2000. Au cours des décennies précédentes, l'Empa avait déjà fait œuvre de pionnier dans le renforcement ultérieur du béton au moyen de plastique renforcé de fibres de carbone (CFK). C'est ainsi qu'est née l'idée d'utiliser des alliages à mémoire de forme pour la précontrainte du béton. Les premiers essais avec des alliages nickel-titane se sont révélés positifs. Mais ce matériau, connu en médecine, est beaucoup trop cher pour être utilisé dans le domaine de la construction. En 2009, les chercheurs de l'Empa sont parvenus à développer un alliage à mémoire de forme à base de fer, qu'ils ont également fait breveter. En 2012, les chercheurs de Julien Michels ont finalement fondé la société re-fer AG.

De nouvelles possibilités pour les vieux bâtiments

"memory-steel" doit dans un premier temps être utilisé avant tout pour renforcer ultérieurement des bâtiments existants. Dès que, par exemple, de nouvelles fenêtres, portes ou cages d'ascenseur sont installées dans la structure en béton d'un ancien bâtiment, un renforcement de la structure porteuse est souvent inévitable. Dans les bâtiments industriels, il est parfois nécessaire d'augmenter la capacité de charge d'un ancien faux plafond. Grâce à "memory-steel", de telles tâches sont désormais réalisables dans des espaces restreints : soit une bande d'acier spécial est fixée sous le plafond au moyen de chevilles, puis chauffée à l'électricité ou par radiateur infrarouge. Il est également possible d'encastrer le renfort dans le béton : Pour ce faire, une fente est d'abord fraisée dans la surface du plafond en béton, puis une barre d'armature nervurée en "memory-steel" est insérée dans le creux et remplie de mortier spécial. Pour finir, le profilé est chauffé à l'aide d'un courant continu et ainsi précontraint. Une autre variante consiste à enrober la barre d'armature dans une couche supplémentaire de béton projeté.

Eléments préfabriqués en béton à géométrie spéciale

A l'avenir, le nouveau matériau de construction développé pourrait également être un moyen éprouvé pour fabriquer des éléments préfabriqués en béton avec une géométrie jusqu'ici inconnue. Avec les précontraintes hydrauliques utilisées jusqu'à présent, des frottements apparaissent sur les structures courbes, ce qui limite fortement l'utilisation de cette méthode. Avec un profilé en "memory-steel" noyé dans le béton, il est désormais possible de réaliser des constructions très courbes : lors du chauffage, le profilé se contracte uniformément sur toute sa longueur sans perte de friction et transmet la tension au béton.