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Du béton intelligent qui dure plus d'un siècle

Julien Bergounhoux

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Du béton intelligent qui dure plus d'un siècle

© University of Wisconsin-Milwaukee

Des chercheurs américains ont mis au point un type de béton qui résiste à l'eau et aux fissures. Ces propriétés devraient lui permettre de résister plus de 120 ans avant d'être remplacé. Mieux, il peut être équipé de capteurs afin de surveiller son état en permanence.

Un groupe de recherche de l'Université du Wisconsin-Milwaukee mené par le professeur Konstantin Sobolev travaille à l'élaboration d'un type de béton plus résistant, qui repousse l'eau et dispose même d'une certaine souplesse. Baptisé SECC (Superhydrophobic Engineered Cementitious Composite), il possède un tel niveau de résistance aux fissures que les chercheurs estiment sa durée de vie à 120 ans. En comparaison, la durée de vie moyenne des routes bétonnées du Wisconsin se situe autour de 40 à 50 ans, et 10 % des tabliers de ponts requièrent un remplacement après 30 ans.

De plus, afin de s'assurer que ce nouveau matériau est réellement plus résistant qu'un béton traditionnel, l'équipe a intégré des électrodes à son tronçon de test (de 4,5 m sur 1,2 m), à environ 2,5 cm sous la surface. Elles sont reliées à un système qui enregistre les données et peuvent détecter si de l'eau pénètre dans le béton et à quelle profondeur. Elles peuvent également détecter la présence d'ions de chlorure dans le matériau, et percevoir le poids et la pression exercés par les véhicules lorsqu'ils passent dessus. D'ici la fin de l'année, après des ajustements logiciels, le système publiera automatiquement les données sur Internet en temps réel.

FLEXIBLE ET ÉTANCHE

Les chercheurs misent sur deux éléments pour assurer la supériorité du SECC. Tout d'abord le fait que sa composition au niveau moléculaire (une surface "pointue") le rende presque complètement étanche. Lors de tests en laboratoire, on peut voir que de l'eau touchant le matériau forme des gouttelettes qui roulent immédiatement hors de sa surface (voir ci-contre). Sur du béton classique, l'eau forme des flaques à la surface et s'infiltre au travers de fissures. Et avec le cycle du gel et dégel en hiver, le béton se dégrade d'autant plus vite.

Le deuxième élément est sa capacité à plier sans se casser. Des bétons de ce type existent déjà, mais l'équipe de Sobolev a atteint un niveau de ductilité supérieur grâce à des fibres d'alcool polyvinylique non tissées, chacune de la taille d'un cheveu humain, qui sont mélangées au béton pour le renforcer. Lorsque des fissures apparaissent, les fibres les empêchent de s'élargir.

Car le but de ce nouveau matériau n'est pas d'empêcher complètement les fissures, mais au contraire de permettre de multiples micro-craquelures qui laissent passer l'eau. Cette architecture particulière permet au SECC de supporter jusqu'à quatre fois la compression habituelle du béton armé, et possède une ductilité 200 fois supérieure.

PLUSIEURS APPLICATIONS POSSIBLES

Ce type de béton étant plus cher que du béton classique, les applications visées par Sobolev sont principalement dans les endroits où la détérioration est la plus forte, par exemple les approches de pont, où le béton renforcé rencontre l'asphalte. La durabilité renforcée du SECC compense de plus son coût, d'après son créateur, nécessitant moins de maintenance.

Enfin, au-delà des propriétés du SECC, Sobolev pense que le béton intelligent a un avenir qui dépasse l'usage dans le cadre des transports. La surveillance à distance directement dans le matériau pourrait par exemple se révéler très utile dans le cadre de centrales nucléaires, pour détecter les problèmes en limitant les risques pour le personnel. Le dernier compte-rendu des travaux peut être consulté ici.

Ci-dessous une démonstration vidéo des propriétés hydrophobiques du SECC :

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