Légers et parfaitement formés – éléments préfabriqués en béton avec armature au carbone

Quel est le point commun entre le Tour de Suisse et la construction en béton ? Les fibres de carbone, qui permettent d’alléger aussi bien les vélos que les dalles en béton. Utilisés dans la fabrication de matériaux de construction, ils se distinguent par leur capacité à absorber d’énormes forces de traction – bien supérieure à celle d’une armature classique en acier. Contrairement à l’acier, les fibres ne rouillent pas et ne doivent donc pas être enrobées d’une épaisse couche de béton, comme c’est le cas pour le béton armé. L’économie de matériaux ne se traduit pas seulement par des éléments de construction plus légers, mais aussi par une réduction des émissions. « Opter pour une construction avec des éléments préfabriqués en carbonbeton favorise le développement durable en réduisant la consommation de ressources et en contribuant ainsi à la protection de l’environnement », explique Patrick Suppiger, le directeur de Betonsuisse Marketing AG. Concrètement, le carbonbeton permet d’économiser jusqu’à 80 % de matériaux selon l’application, ce qui améliore le bilan écologique.

Les éléments de construction en carbonbeton sont fabriqués de manière industrielle. « Le degré élevé de préfabrication des éléments en carbonbeton soulage considérablement les chantiers, ce qui permet de raccourcir les délais de construction », poursuit M. Suppiger pour illustrer d’autres avantages du procédé.

Space Eye
Le Space Eye est un observatoire situé à Niedermuhlern, dans le canton de Berne, qui a été conçu par Mario Botta. Element AG a fourni les éléments de façade avec armature au carbone.

« L’étonnante façade blanche du Space Eye a été réalisée avec des éléments en béton préfabriqué armé au carbone d’une épaisseur de 50 mm seulement – un concept optimisé en termes de CO₂ qui, par sa nature et sa forme, occupe une place particulière dans l’histoire d’Element AG », explique André Bischof, le directeur des ventes et du marketing d’Element AG. Pour en savoir plus au sujet du « Space Eye », visitez le site web d’Element AG.

Surélévation avec des éléments préfabriqués en béton
« La possibilité de surélever un bâtiment existant avec une construction massive ouvre des perspectives intéressantes », explique Alexander Stüssi, du fabricant d’éléments préfabriqués en béton de même nom. L’entreprise a développé à cet effet une structure porteuse efficace, composée de deux longerons qui sont placés sur le toit existant. Les nouveaux murs intérieurs sont ensuite suspendus à ces poutres. Cette méthode, qualifiée de « Überzug » dans le jargon technique, permet de monter les éléments en béton sur le toit existant de manière presque « neutre en termes de poids ».

Inertie thermique pour une meilleure régulation du climat intérieur
« L’un des avantages du béton est qu’il jouit d’une grande capacité d’accumulation thermique, contrairement au bois qui a des propriétés d’accumulation thermique plus faibles. Cette inertie thermique de la construction massive est particulièrement utile dans le domaine de la construction en attique, car elle permet d’absorber les pics de température estivaux et d’assurer ainsi un climat intérieur plus agréable », poursuit Alexander Stüssi.

Surélévation avec des éléments préfabriqués armés au carbone
Grâce à sa légèreté, le carbonbeton se présente comme particulièrement adapté à la construction d’étages supplémentaires sur des immeubles existants. « L’utilisation d’éléments préfabriqués en carbonbeton permet non seulement une surélévation rapide et efficace des bâtiments, mais offre également une construction plus légère qui satisfait aux exigences statiques », explique Patrick Suppiger. Le carbonbeton est déjà utilisé en Suisse dans des éléments de façade ou pour la réalisation d’éléments préfabriqués tels que des balcons et des ponts.

Pont CPC à Winterthour
Un pont de ce type, réalisé en plaques de béton CPC, se trouve à Winterthour. « Les panneaux CPC sont basés sur la technologie brevetée « carbon prestressed concrete ». Cette technologie a été développée dans le cadre d’un projet de recherche pluriannuel de la Haute école zurichoise de sciences appliquées de Winterthour (ZHAW) », explique le professeur Josef Kurath de la ZHAW, qui a largement contribué au succès du concept pour le compte de l’université.

Les plaques CPC sont armées de treillis de fibre de carbone précontraints à mailles serrées. Les plaques CPC de 40 mm ou 70 mm d’épaisseur et mesurant 3,5 m x 17 m sont découpées en pièces sur mesure par des machines CNC sur la base des données de planification. De cette manière, pratiquement toutes les formes et tous les détails sont réalisables. Les pièces ainsi découpées sont assemblées en usine pour former des éléments de construction qu’il ne reste plus qu’à monter sur le chantier.

Reduce, Reuse, Recycle
Dans le quartier de Neuhegi-Grüze, un bâtiment précurseur est en cours d’édification à partir d’éléments de construction réutilisables : Avec son modèle basé sur le partage et grâce à la technologie du béton CPC (Carbon Prestressed Concrete), ce laboratoire d’innovation ouvre non seulement de nouvelles voies dans la construction de bâtiments, mais se distingue également par des économies significatives de CO₂ et de matériaux. Ce projet est le fruit d’une étroite collaboration entre la ville de Winterthour, la Haute école zurichoise de sciences appliquées (ZHAW) et Holcim, ayant pour but de faire progresser l’innovation.

Selon le domaine d’application, les ouvrages CPC permettent d’économiser jusqu’à 80 % de matériaux, ce qui réduit les émissions de CO₂ de moitié, voire davantage.

L’université technique de Dresde a récemment réalisé Cube, le premier bâtiment au monde en carbonbeton. En Suisse, c’est à Winterthur que se trouve le « pont le plus léger du monde», comme l’ont baptisé ses constructeurs, au-dessus de la petite rivière Eulach.

Ce texte a été rédigé en collaboration avec la Société suisse des entrepreneurs (SSE).