La formidable histoire du mortier et du béton armé

Les origines l'historique du mortier dans la construction

Depuis l’Antiquité, le mortier a joué un rôle essentiel dans la construction. Il y a 4500 ans, les Égyptiens utilisaient un liant à base de gypse et de chaux pour combler les trous dans les pyramides notamment de Gizeh. Ce mortier simple a d’ailleurs permis de bâtir des structures remarquables qui ont défié le temps.

Comment était fait le béton par les Romains ? 

Les Romains ont, quant à eux, apporté des innovations significatives en ajoutant de la cendre volcanique (pouzzolane) au mélange de chaux et de sable. Cette amélioration a augmenté la durabilité du mortier, permettant la construction de monuments en béton non armé, des bâtiments mythiques de la Rome, tels que le Panthéon, le Colisée ou le pont du Gard[1].

 

L’évolution du mortier et de sa composition à travers les âges

Au fil des siècles, les systèmes constructifs évoluent grâce à l'ajout de différents liants et agrégats dans le mortier. Au Moyen Âge par exemple, les mortiers à base de chaux ont été utilisés pour ériger cathédrales et châteaux. Il faut attendre la révolution industrielle, en 1817, pour que Louis Vicat invente le béton moderne, un matériau de construction extrêmement résistant.

 

Quelle est l'origine du béton ? la naissance du béton armé, matériau exceptionnel

La définition du béton : 

Le béton représente un mélange précis de granulats, de sable et de ciment, auquel s'ajoute une quantité calculée d'eau. Cette composition unique crée une réaction chimique complexe, donnant naissance à un matériau aux propriétés remarquables.

La résistance exceptionnelle du béton moderne s'explique par le dosage minutieux de ses composants : pour 1 m³, on compte généralement 350 kg de ciment, 400 kg de sable et 1 200 kg de graviers. Cette formulation, fruit des recherches de Louis Vicat, a révolutionné les techniques de construction.

François Coignet marque un tournant décisif en 1852 en construisant le premier immeuble en béton coulé à Saint-Denis. Cette innovation ouvre la voie à de nouvelles perspectives architecturales, notamment grâce à l'incorporation d'armatures métalliques.

Qui a inventé et a été le premier à fabriquer le béton armé ? 

Le béton armé, innovation majeure du XIXe siècle, a été inventé par Joseph Monier en 1849. Ce jardinier français cherchait à produire des jardinières en béton moins couteuses et plus résistantes. Il va modifier la composition et avoir l’idée d’intégrer du fer en couche dans le béton de mortier de ciment pour rendre certaines parties de la construction plus rigides.

Le béton, connu pour sa résistance à la compression, et l'acier, reconnu pour sa résistance à la traction, se sont avérés être des matériaux complémentaires parfaits. Leur association a permis de créer un matériau de construction doté de propriétés mécaniques exceptionnelles[2].

 

Le béton armé, matériau de prédilection d’après-guerre en France et dans le monde 

Au cours du XXe siècle, l'usage du béton armé est devenu incontournable en architecture et ingénierie notamment grâce à l'industrialisation de la fabrication du matériau. Les premières structures en béton armé ont démontré une flexibilité et une durabilité exceptionnelles. Parmi les réalisations emblématiques en béton armé, le barrage Hoover, achevé en 1936 aux États-Unis, illustre comment le béton armé peut contenir d'énormes quantités d'eau et résister aux forces hydrauliques.

C’est au lendemain de la Seconde Guerre mondiale, pendant les Trente Glorieuses, que l’utilisation du béton armé prend son envol. Les grands ensembles érigés en un temps record en sont devenus le symbole. En France, l'architecte Le Corbusier a grandement contribué au succès du béton armé, en créant des œuvres comme la Cité radieuse à Marseille et la chapelle Notre-Dame-du-Haut à Ronchamp. Ces constructions fonctionnelles, esthétiques, aux formes audacieuses, ont démontré le potentiel du béton armé.

Peu coûteux et rapide à mettre en œuvre, le béton armé est aujourd'hui le deuxième matériau le plus utilisé au monde après l'eau, avec une consommation annuelle de 6 milliards de m³[3].

 

Comprendre la corrosion des armatures en béton armé

Si le béton est un formidable matériau de construction, au cours du temps, il peut être amené à se dégrader. Les ingénieurs du XIXe siècle pensaient en effet que ces structures pourraient durer des siècles sans nécessiter d'entretien.

Mais, il apparaît aujourd'hui que les ouvrages de 70 ans présentent des signes de détérioration importants, dont la corrosion des armatures. Les éléments en béton subissent en effet de multiples phénomènes (climatiques, physico-chimiques, mécaniques, etc.) et des changements constants : fissures, gonflement voire éclatement du béton, etc.

 Cette corrosion peut entraîner des dégradations structurelles graves qui affectent la sécurité de l'ouvrage et des personnes. Avec le temps, cela peut réduire la capacité portante du béton armé et compromettre son intégrité structurale. 

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Par exemple, la protection cathodique est une technique efficace. Elle utilise des anodes en zinc pour empêcher la corrosion des armatures et ainsi prolonger la durée de vie des structures en béton armé.

 

La protection cathodique comme solution au béton armé corrodé

Pour préserver un ouvrage en béton armé dégradé par la corrosion, il est essentiel d'utiliser des solutions innovantes adaptées. La protection cathodique est une approche prédictive du comportement des ouvrages. Elle permet de protéger les armatures contre la corrosion, mais aussi de contrôler la corrosion en agissant directement sur les pièces métalliques.

Cette méthode repose sur l'utilisation d'anodes sacrificielles en zinc. Les anodes de zinc, une fois installées, créent une réaction électrochimique qui protège les armatures en acier en empêchant la formation de nouvelles zones de corrosion. Cette technique peut être appliquée soit en préventif sur des ouvrages neufs ou existants qui ne présentent aucune corrosion, soit en protection lors de la phase de propagation de la corrosion.

 

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« La protection cathodique dans le traitement de la corrosion des armatures »

 

Application et avantages de la protection cathodique                                

La protection cathodique par courant galvanique, également appelée protection par anodes sacrificielles, est une solution efficace pour les structures en béton armé. Le principe général de ce système est de ralentir la vitesse de corrosion en faisant passer un courant continu de protection de l’anode vers la surface du métal à protéger.

Cette technique est particulièrement utile pour les ouvrages (ponts, colonnes, poutres, tunnels, parkings, etc.) et les bâtiments d’habitation quand ceux-ci sont particulièrement exposés (front de mer par exemple).

 

Une gamme complète pour la réparation et la protection des ouvrages en béton armé

PAREXLANKO dispose d’une gamme complète d’anodes pour la prévention et la protection cathodique par courant galvanique, destinée à l’ensemble des ouvrages en béton potentiellement soumis à la corrosion.

Suivant la typologie de la réparation, le type d’ouvrage, la densité de courant souhaitée et la durée de vie, le choix se portera sur des anodes Galvashield® XP, Galvashield® CC ou Galvashield® DAS.

Ces anodes ont la spécificité d’avoir la partie en zinc enrobée dans un mortier spécifique, la maintenant dans un environnement fortement alcalin favorisant son fonctionnement et la rétention des résidus de combustion du zinc (anodes alcalines). Elles présentent aussi l’avantage par rapport à d’autres systèmes de ne pas apporter de chlorures supplémentaires dans le béton (anodes salines).

 

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[1] Source : https://www.infociments.fr/betons/histoire-du-beton

[2] Source : Le Béton Armé

[3] Source : https://www.planetoscope.com/matieres-premieres/1374-production-mondiale-de-beton.html