Comprendre la chimie en jeu dans le RAAC explique l’affaiblissement du béton – et comment le ralentir
Les directeurs d’écoles, d’hôpitaux, de tribunaux, de théâtres et désormais d’universités au Royaume-Uni revoient de toute urgence leurs bâtiments alors que la crise concernant le béton cellulaire renforcé autoclavé (RAAC) se poursuit. Peu avant la rentrée scolaire, le gouvernement a conseillé aux établissements d’enseignement de libérer tous les espaces connus pour contenir des RAAC, à moins qu’ils n’aient mis en place des mesures d’atténuation pour rendre le bâtiment sûr. Ce déménagement a provoqué d’importantes perturbations et a mis en évidence l’importance de maintenir l’intégrité structurelle des bâtiments au fil du temps.
Le RAAC est un matériau léger généralement utilisé dans les panneaux préfabriqués des bâtiments construits entre le milieu des années 1950 et le milieu des années 1990. «Nous sommes au courant des problèmes liés au RAAC depuis 1992 environ», explique Phil Purnell, professeur de matériaux et de structures à l’université de Leeds. «Le Building Research establishment a produit un rapport en 1996 qui mettait fin à toute utilisation ultérieure au Royaume-Uni. (Cependant) c’était un matériau de construction courant en dehors du Royaume-Uni et c’est toujours le cas.
L’AAC est fabriqué à partir d’un mélange alcalin de matériaux comprenant du ciment, de l’hydroxyde de calcium, du sable fin et de la poudre d’aluminium. Les particules d’aluminium réagissent avec l’hydroxyde de calcium pour former des millions de bulles d’hydrogène microscopiques qui s’échappent et sont remplacées par de l’air, qui représente 65 à 80 % du volume du matériau. Le durcissement sous chaleur et pression dans un autoclave augmente sa résistance. L’AAC est moins dense que le béton traditionnel et a une résistance à la compression inférieure. Le renforcement, généralement avec des barres d’acier (barres d’armature), était destiné à le rendre adapté aux applications porteuses.
Le RAAC était populaire dans la construction car il est léger, bon marché et facile à mouler en panneaux, explique Xiangming Zhou, chef du département de génie civil et environnemental de l’Université Brunel. C’est également un meilleur isolant thermique que le béton traditionnel.
Les problèmes surviennent, note Zhou, lorsque le RAAC est utilisé dans des applications porteuses telles que les panneaux de toit. L’humidité contenant des ions chlorure peut facilement pénétrer dans le RAAC et atteindre la surface des barres d’armature, provoquant ainsi de la corrosion. Les barres d’armature corrodées dilatent et compriment le béton cellulaire environnant, qui a tendance à être beaucoup plus cassant que le béton traditionnel. Cela provoque des fissures qui fragilisent les panneaux. Étant donné que l’AAC est fabriqué à partir de granulats fins plutôt que de granulats grossiers utilisés dans le béton traditionnel, la liaison entre les barres d’armature et le béton cellulaire est beaucoup plus faible. « Par conséquent, cela donne moins d’avertissement avant une panne catastrophique », ajoute Zhou.
Le matériau peut se briser plus soudainement que, par exemple, l’acier, le bois ou le béton traditionnel, et avec très peu d’avertissement, explique Purnell. Les planches RAAC peuvent être recouvertes de bitume ou de matériaux similaires pour empêcher l’eau de pénétrer. Cependant, si ce revêtement n’est pas entretenu, la planche commence à se fissurer.
Alice Moncaster, professeur de construction durable à l’Open University, s’inquiète également du manque d’entretien. « L’humidité augmente le risque de corrosion. Si les bâtiments scolaires et les toits ont été mal entretenus en raison du manque d’argent, des problèmes d’humidité dans les murs et les plafonds risquent de se poser à long terme. Par ailleurs, l’hiver dernier a été marqué par des chutes exceptionnellement lourdes. Notre climat changeant signifie que de nombreux bâtiments existants auront probablement besoin d’être rénovés pour faire face au nouveau climat. Elle souligne également que le béton cellulaire est plus vulnérable à la carbonatation, où le béton absorbe progressivement le dioxyde de carbone de l’air. Cela réduit le pH du béton, entraînant un risque plus élevé de corrosion des armatures en acier.
Un autre problème est le placement des barres d’armature, explique Christian Stone, expert technique chez Concrete Preservation Technologies. « Lorsqu’une planche de RAAC est placée entre deux poutres (appuis), la position de l’acier au-dessus de la poutre est vitale. Le renfort confère au RAAC la résistance à la traction de l’acier, le maintenant ensemble dans une cage soudée lorsque les forces tentent de le casser ou de le tirer. Cela signifie que si la cage en acier ne repose pas sur la poutre supportant la planche de toit, lorsqu’une force est appliquée, il y a un risque qu’elle se brise (ou se brise). Par conséquent, une question cruciale pour les ingénieurs est de savoir où l’acier se trouve dans la planche et quelle proportion de la planche se trouve sur la poutre. Dans certains cas, il faudra peut-être ajouter des supports à ces planches. Un simple échec au mauvais endroit pourrait être une catastrophe, ajoute-t-il.
Des centaines d’inspections sont actuellement en cours ou prévues pour des bâtiments construits entre le milieu des années 1950 et le milieu des années 1990. «Ces bâtiments ne doivent pas nécessairement être démolis et reconstruits», explique Purnell. « Mais les planches/poutres du toit et du plancher du RAAC devront être remplacées si elles sont porteuses. Dans la plupart des cas, le matériau a dépassé sa durée de vie nominale ; il aurait dû être remplacé comme les lattes et les chevrons du toit en bois seraient périodiquement remplacés, mais cela n’a pas été fait. C’est une situation préoccupante, mais la cause profonde n’est pas le matériel, mais un mauvais entretien et des budgets scolaires serrés.
À court terme, il existe des moyens de réparer et de renforcer les éléments du RAAC afin de prolonger leur durée de vie, explique Zhou. Celles-ci incluent l’application d’un enduit de surface, un revêtement cimentaire dense qui bloquerait les vides de surface et empêcherait l’humidité de pénétrer dans le béton ; ou des bandes renforcées de fibres pour moderniser et renforcer les éléments RAAC. À long terme, cependant, Zhou pense qu’il serait préférable de reconstruire ces éléments structurels en RAAC en raison de la faible liaison entre les barres d’armature et l’AAC.
