Le renforcement en acier a été une invention révolutionnaire du XIXe siècle. Les barres d'acier offrent de la résistance, permettant des structures longues en porte-à-faux et des dalles plus fines, moins soutenues. Et comme moins de béton est nécessaire pour couler ces dalles, les délais de construction sont considérablement réduits. Mais savez‑vous combien de temps le béton armé dure ?

Les ingénieurs du début du XXe siècle prévoyaient que les structures en béton armé dureraient très longtemps, peut‑être 1 000 ans. En réalité, elles ont une durée de vie de 50 à 100 ans, parfois moins.

Qu’est‑ce que le béton armé ?

Le béton est un matériau composite, une matrice de ciment renforcée avec des agrégats, qui résiste bien à la compression mais pas à la traction. Ce problème peut être résolu en coulant du béton humide autour de barres d’acier solides liées entre elles pour former une cage.

Lorsque le béton durcit autour des barres, on obtient un nouveau matériau composite appelé béton armé, également connu sous le nom de béton cimenté armé ou RCC, qui résiste bien à la traction et à la compression : le béton résiste à l’écrasement, ce qui fournit la résistance à la compression. En revanche, l’acier résiste à la flexion et à l’étirement, ce qui fournit la résistance à la traction. Le béton armé, en essence, utilise un matériau composite à l’intérieur d’un autre : le béton sert de matrice, tandis que les barres ou fils d’acier assurent le renforcement.

Les barres d’acier, également appelées armatures (ou « rebar »), abréviation de barres d’armature, sont généralement constituées de brins torsadés avec des nervures ou des crêtes qui les ancrent fermement dans le béton sans glisser.

En théorie, nous pourrions utiliser n’importe quel matériau pour renforcer le béton. L’acier est couramment utilisé parce qu’il se dilate et se contracte à peu près autant que le béton sous l’effet de la chaleur et du froid, ce qui signifie qu’il ne fissurera pas le béton environnant comme le ferait un autre matériau s’il se dilatait davantage ou moins. D’autres matériaux, comme divers plastiques, sont parfois employés. (Source : Explain That Stuff)

Fissures dans le béton

Les fissures sont la dernière chose que l’on souhaite voir dans un bâtiment ou un pont en béton, surtout s’il est relativement récent. Mais, si les structures en béton remontent à l’époque romaine, comment se fait‑il que certains ponts, gratte‑ciel et autres ouvrages en béton construits il y a seulement quelques décennies, à la fin du XXe siècle, se détériorent déjà ?

Il existe plusieurs explications possibles. Le béton pouzzolanique de type romain, fabriqué à partir de cendres volcaniques, se fissure moins que les formes de béton plus modernes, et il était principalement utilisé en compression, de sorte que même si des fissures apparaissaient, elles étaient moins susceptibles de se propager. Comme le béton armé est plus souvent utilisé en traction, il contient des armatures en acier. Cependant, comme nous l’avons vu, il peut encore se fissurer à moins d’être précontraint.

Le béton moderne se détériore en raison d'une condition communément appelée cancer du béton ou maladie du béton, qui implique trois problèmes interconnectés. Premièrement, les alcalis du ciment réagissent avec la silice des agrégats utilisés pour fabriquer le béton. Cela provoque la croissance très lente de nouveaux cristaux à l'intérieur du béton, occupant plus d'espace que les cristaux d'origine, ce qui fait que le béton se fissure de l'intérieur vers l'extérieur ou s'écaille de la surface, laissant l'eau pénétrer de l'extérieur.

Toute eau qui pénètre dans une structure, comme un pont routier, peut être alcaline en raison des sels utilisés pour traiter la route en hiver. Le deuxième problème est que l'eau qui s'infiltre finira par entrer en contact avec les barres d'armature en acier à l'intérieur, les faisant rouiller et se détériorer, ce qui peut entraîner une expansion et provoquer des faiblesses structurelles fatales.

Les taches brunes sales sur le béton qualifié de cancer sont souvent dues à de l'eau rouillée s'écoulant à travers les fissures. Un troisième problème est que l'eau qui s'infiltre dans le béton par les fissures peut geler en hiver, provoquant son expansion et créant de nouveaux dommages par lesquels encore plus d'eau peut pénétrer, entraînant un cercle vicieux de dégénérescence et de dégradation. (Source : Explain That Stuff)

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