Matériaux de construction : Le zéro net est-il suffisamment durable ?

Corrosion de l'acier dans le béton

L'industrie du béton en est un exemple significatif. Le béton est le matériau le plus produit et génère environ trois fois plus de CO₂ comme l'aviation. Le secteur du béton s'est fixé pour objectif de réduire ses émissions de CO₂-d'ici 2050, les émissions de CO2 doivent être réduites à zéro net.²On cherche à toute vitesse des alternatives respectueuses du climat, comme les ciments à faibles émissions ou le recyclage des matériaux de démolition.³ Mais lesquels de ces nouveaux matériaux de construction sont réellement les plus durables à long terme ?

Le talon d'Achille des ouvrages en béton armé est la corrosion de l'acier d'armature. Souvent, la corrosion est causée par les sels de déverglaçage qui pénètrent à travers le béton poreux et attaquent l'armature : L'acier rouille, le béton s'effrite. La corrosion est le mécanisme d'endommagement le plus fréquent dans le génie civil et entraîne des coûts énormes - en Suisse, environ 1000 francs par minute rien que pour l'infrastructure routière.⁴ Les prévisions concernant l'état et la sécurité des constructions sont donc d'une importance capitale. Malheureusement, les modèles de prévision disponibles aujourd'hui n'ont qu'une capacité limitée à prédire de manière fiable la corrosion de l'acier dans le béton.

Une mauvaise focalisation empêche le progrès

Dans une perspective récemment publiée⁵ j'ai examiné de manière critique, en collaboration avec des chercheurs d'Amérique du Nord et d'Europe, l'évolution historique de la prévision scientifique des dommages causés par la corrosion. Nous constatons que tous les modèles de prévision existants sont basés sur un seul concept théorique qui simplifie la durée de vie du béton armé comme un processus en deux étapes : Dans la première phase, le milieu dans le béton change ; dans la deuxième phase, l'acier d'armature se corrode.

Ce concept domine la recherche depuis des décennies, sans pour autant que les prédictions deviennent beaucoup plus précises. Notre analyse montre que la domination de ce seul concept agit comme un goulot d'étranglement et bloque de manière fatale le développement de nouvelles approches de prévision.

Ainsi, les modèles de prévision actuels se concentrent sur la première phase, dans laquelle les processus se déroulent avant même que la corrosion des armatures ne se produise. De plus, ces modèles s'appuient en grande partie sur des expériences empiriques avec des matériaux de construction antérieurs et ont une pertinence très limitée, surtout pour les nouveaux matériaux. De plus, les règlements et les méthodes d'essai actuels sont basés sur le paradigme traditionnel et ne sont applicables que de manière limitée aux nouveaux matériaux de construction. Pire encore : ces réglementations désavantagent souvent les matériaux de construction modernes à faibles émissions pour leur utilisation pratique, ce qui est extrêmement regrettable.

La recherche et la pratique doivent changer de mentalité

C'est pourquoi je suis convaincu qu'un changement de paradigme est nécessaire en matière de prévision de la corrosion. La science et la pratique de l'ingénierie devraient se détacher du "concept en deux phases" et se concentrer plutôt sur la corrosion elle-même. Nous avons besoin de modèles scientifiquement fondés qui prédisent de manière fiable les dommages réels dus à la corrosion et leurs effets sur le comportement structurel d'une structure, et ce aussi bien pour les anciens que pour les nouveaux matériaux de construction.

Outil pour une vision pionnière

Le bénéfice de meilleurs modèles de prévision serait grand. Ils permettraient d'entretenir de manière plus proactive nos infrastructures qui vieillissent à vue d'œil, en déterminant le bon moment pour les réparer - ni trop tard, ni trop tôt. L'entretien des infrastructures est l'un des grands défis de tous les pays industrialisés. Sans progrès en matière de diagnostic et de prévision, il sera difficile de mener à bien cette tâche titanesque sans faire de concessions sur la sécurité ou la disponibilité des ouvrages.⁶

Mais des prévisions précises de la corrosion sont aussi la clé d'une plus grande durabilité dans le domaine de l'ingénierie. Finalement, ce n'est pas seulement l'empreinte écologique à la naissance d'une construction qui compte, mais celle sur l'ensemble de son cycle de vie. Or, les analyses de cycle de vie sont difficiles à réaliser si l'on ne connaît pas la durée de vie.

Les efforts visant à décarboniser le secteur de la construction en temps voulu sont extrêmement bienvenus. Malgré tout l'enthousiasme pour le zéro net, nous ne devons pas perdre de vue l'horizon 2050. Ce que nous construisons aujourd'hui doit également être sûr et durable pour les générations futures. Seuls des modèles de prévision nous permettent de prendre aujourd'hui les bonnes décisions pour demain et de choisir les matériaux et les procédés de construction véritablement durables parmi la palette de matériaux et de procédés prometteurs.