Le 16 juin 2017 LE BETON fait sa révolution

NEWSLETTER N°1 - Juin 2017

Matériau de construction du XXe siècle, le béton devrait être aussi celui du XXIe. Mais avec des évolutions, voire des révolutions, dont certaines déjà bien engagées. Au programme : industrialisation, impact environnemental maîtrisé et impression 3D.

L’INDUSTRIALISATION au service de la qualité

L'industrialisation au service de la qualité

La préfa au sein du Concept YRYS

La préfabrication est utilisée pour de multiples éléments structurels du projet YRYS :

Le soubassement avec une solution autorisant l’assemblage en une seule opération des fondations, du soubassement et du plancher (SIP(1) de Rector).

Le plancher d’étage avec des prédalles de Rector – posées sur des poteaux et
supprimant de fait les murs porteurs à l’intérieur, elles offrent une grande liberté de conception et d’agencement intérieur.

Les murs porteurs extérieurs sont, eux, réalisés avec des prémurs de Rector, appelés aussi murs à coffrage intégré. Fabriqués sur mesure pour chaque projet en fonction des plans de l’architecte, ils se composent de deux parois de béton assemblées et reliées entre elles par des raidisseurs en acier.
Le vide entre lesdites parois est ensuite rempli de béton sur chantier. Ici, les prémurs mis en œuvre sont de dernière génération, avec de nouveaux raidisseurs qui facilitent le coulage du béton et assurent ainsi une mise en œuvre plus rapide. Sur le Concept YRYS, cette technique est utilisée pour la cave, le carport ainsi que le local technique.

Les poutres préfabriquées sont utilisées pour obtenir une qualité constante et de plus hautes performances. Leur dimensionnement est réalisé par le bureau d’études Rector pour garantir la pérennité de la construction. La mise en œuvre est rapide, grâce à la suppression de nombreuses opérations manuelles de coffrage/décoffrage sur le chantier.

« Notre ambition est de simplifier
et d’accélérer 
les chantiers de nos clients »
Pierre Laplante, Directeur Général Rector

Les avantages de ces nouvelles technologies

Ces technologies ont un impact considérable sur la qualité des ouvrages ainsi que les conditions de travail et de sécurité sur chantier.

La plus grosse partie se déroule, dans les ateliers du préfabricateur, à l’abri des intempéries. La qualité des éléments constructifs, quant à elle, est garantie par le process industriel. Il n’y a quasiment plus d’aléas de chantier et ces techniques réduisent également la pénibilité chantier.

Les coffrages aux dimensions et à la planéité rigoureuses, les bétons de qualité constante confèrent aux éléments préfabriqués (prémur, plancher) une esthétique de haut niveau, y compris pour des ouvrages laissés bruts de
décoffrage. Sur place, l’assemblage, rapide grâce aux engins de levage, s’effectue de façon simplifié tandis que les temps de chantier sont fortement réduits.

Le SIP 

Le soubassement tout terrain et tout en un.

Le système de soubassement « SIP(1) de Rector » constitue le socle de la maison. Il s’agit d’un concept novateur adapté à tous les types de terrain, composé de plots en béton reliés entre eux par des poutres et un classique plancher à poutrelles.

Ce qui permet la réalisation d’un vide sanitaire, qui protège la maison des remontées d’humidité et/ou de fissures en cas de mouvements de terrain.

Traçabilité

Les prédalles et prémurs du projet YRYS, fabriqués avec un béton à faible impact environnemental, sont munis d’une puce RFID(2).

Laquelle assure la traçabilité du produit : formulation du béton, référence de l’avis technique, site de production, ou encore date de mise en œuvre.

BÉTON éco-responsables

Béton eco-responsable

Le béton n’a pas toujours bonne réputation sur le plan environnemental. Mais les choses bougent. Recyclage, intégration de constituants biosourcés, réduction du clinker(3) dans le ciment, économie circulaire… la filière béton a de beaux atouts.

Au plan environnemental, la première qualité du béton est sa durabilité. Ce qui a un impact positif dans l’analyse de cycle de vie du produit (ACV). Réalisable presque partout avec des moyens relativement simples, il est aussi un matériau à fortes retombées sociétales, notamment parce que sa fabrication n’est pas délocalisable.

Notons aussi son faible impact sur l’environnement quant aux substances émises : le béton est inerte, classé A+ pour la qualité de l’air. Il utilise une ressource non renouvelable, mais qui est disponible en quantité très importante. Cela n’empêche pas de réfléchir à l’optimisation de ladite ressource.

Béton recyclable

La qualité environnementale comprend la possibilité de recycler un matériau.

Et aujourd’hui, on peut dire que l’on sait recycler le béton. Le projet national Recybéton, qui vient de s’achever, a posé des règles quant à l’utilisation de granulats issus de béton recyclé dans les formulations. Reste quelques obstacles
normatifs à lever et un modèle économique à trouver – le coût du broyage et du tri reste important.

Limitation de l’impact CO2

C’est la principale difficulté de la filière. L’un des moyens de limiter les émissions de CO2 consiste à recourir à des liants contenant moins de clinker(3).

Les travaux portent également sur l’utilisation d’additions minérales en plus grande quantité. Citons également les recherches et expérimentations sur des constituants biosourcés. Par exemple, les bétons de chanvre.

Autre levier favorisant la réduction de l’impact CO2 : augmenter la résistance mécanique, ce qui permet de diminuer les sections et donc les volumes.

L’Analyse du Cycle de Vie (ACV)

C’est l’outil d’évaluation des impacts environnementaux d’un produit, d’un service ou d’un procédé.

Ces impacts sont évalués depuis l’extraction des matières premières jusqu’au traitement du produit en fin de vie, recyclage inclus.

 

Alkern partenaire du Concept YRYS

Pour ce nouveau concept de maison, Alkern apporte ses dernières innovations en matière de béton, de mobilier connecté et de solution de drainage.

Le banc en béton connecté.

Alkern connecte le béton !

Alkern, spécialiste de 1er plan de la fabrication de produits béton pour le Bâtiment, l’aménagement extérieur et les travaux publics, associe son savoir-faire à la technologie de communication de « 360smartConnect » pour proposer du mobilier urbain très connecté.

En effet un dispositif passif RFID / NFC breveté, inséré lors du process de fabrication du mobilier urbain , permet d’accéder via son smartphone aux informations et aux services reliés au banc et à son environnement proche, grâce aux instructions stockées dans la puce.

Cette innovation est basée sur la « communication en champ proche » du paiement sans contact, c’est-à-dire une technologie universelle sans fil à courte portée et accessible depuis les smartphones sans avoir au préalable à charger d’application spécifique. Il est possible d’intégrer toute sorte de données qui seront ensuite accessibles via l’élément urbain.
Des informations pratiques pour les transports ou les sites touristiques sont notamment des utilisations qui feront du mobilier urbain une véritable source d’informations pour ses usagers.

Le mobilier devient ainsi une borne interactive robuste, respectueuse et qui n’utilise pas d’énergie pour fonctionner.

Alkern draine le sol à l’aide de coquillages !

Alkern intègre au Concept YRYS des éco-pavés drainants en béton de
coquillages.

Leur particularité réside dans leurs formules : les granulats de carrière, usuellement utilisés dans les matériaux béton, ont été substitués en partie par des coquilles vides marines, considérées comme déchets, sans en altérer ses résistances mécaniques.
Les propriétés drainantes, très importantes, du matériau apportent une réponse aux besoins d’aménagement urbain durable évitant l’imperméabilisation des surfaces et contribuant efficacement aux enjeux écologiques majeurs de reconstitution du cycle naturel de l’eau en favorisant son infiltration in-situ. Ce produit est un axe de développement Alkern, il est porté par le laboratoire de recherche de l’ESITC à Caen et par ses partenaires.

Eco-pavés drainants en béton de coquillages.

AIRium une innovation Lafarge

La mousse minérale isolante.
De par sa minéralité, AIRium est un isolant plus durable, plus sain, plus abordable et plus sûr. AIRium est un produit 100% local car fabriqué au plus près des lieux de consommation.
Pour le Concept YRYS, la mousse isolante de Lafarge AIRium est associée à un bloc Alkern.

Découvrez les nombreux avantages de cette innovation ici.

  • Pour le Concept YRYS, AIRium est associé au bloc KOSMOS CITY fabriqué par notre partenaire Alkern.

IMPRIMER SA MAISON, pourquoi pas !

Imprimer sa maison, pourquoi pas !

La technologie impression 3D

L’impression en 3D est une technologie mûre mais beaucoup d’incertitudes techniques demeurent. LafargeHolcim en a conscience et met tout en place pour développer et banaliser à terme cette technologie, notamment avec son centre de recherche et développement.

Ce dernier a mis en place un incubateur de start-up travaillant sur ces problématiques et des partenariats avec des start-up. Par exemple, XtreeE, qui est à l’origine, avec Dassault Systèmes, ABB et LafargeHolcim, du premier bâtiment européen construit à l’aide d'une imprimante 3D.

À savoir, la réalisation à l’aide d’une « imprimante » géante et d’un béton spécifique de certains poteaux. N’ayons pas peur des mots : l’impression 3D, c’est la révolution annoncée du secteur de la construction.

La promesse : rapidité d’exécution, réduction de la pénibilité, réalisation de formes complexes, économies d’échelle, limitation des nuisances… Parmi les applications possibles, les premières qui viennent à l’esprit sont la préfabrication de pièces complexes, la reconstruction après des catastrophes naturelles, l’habitat social d’urgence, le mobilier urbain.

Qu’est-ce que l’impression 3D pour la construction ?

L’impression 3D est une famille de procédés techniques qui permettent de concevoir un objet à partir d’un modèle numérique.

Pour les produits de construction en béton, la technique la plus courante et la plus prometteuse consiste à extruder une couche de béton ou de mortier à travers une « tête d’impression ». Les couches ainsi superposées les unes aux autres forment la structure imprimée.

L’impression 3D peut être réalisée dans une usine de préfabrication d’éléments constructifs, ou directement sur chantier. Pour cela, plusieurs types de robots peuvent être utilisés : à portique, à bras,…

L'imprimante 3D XtreeE.

Imprimante 3D comment ça marche ?

L’impression 3D a été développée dans les années 1980 par Charles Hull, ingénieur américain inventeur de la stéréolithographie.

Cette technique de prototypage superpose de fines couches d’un matériau plastique pour former des objets d’une très grande précision. Elle a permis nombre d’applications, notamment dans le domaine médical – prothèses ou reins
artificiels.

Pour la construction, le processus est identique mais à une échelle supérieure.
Les premiers essais ont été menés dans les années 2000. Ils appliquent un processus additif, dans lequel chaque élément est créé en superposant plusieurs couches de béton…

L’impression est guidée depuis un fichier informatique lui-même en 3D.
Bien sûr, les caractéristiques du béton sont essentielles. Outre le fait qu’il doit présenter les mêmes propriétés qu’un béton classique en terme de résistance mécanique, il doit être suffisamment liquide pour être pompé mais assez ferme à la sortie de « l’imprimante » pour soutenir son propre poids.
Le début de prise doit aussi être assez rapide afin de soutenir l’accumulation des couches au fur et à mesure de l’impression. Inutile de le dire que sa composition est secret défense !

Pourquoi l’impression 3D dans le secteur de la construction ?

L’impression 3D n’en est qu’à ses débuts, mais les perspectives sont révolutionnaires pour la construction de bâtiments et d’ouvrages d’art :

  • Conception de systèmes constructifs aux formes complexes, qui offriront des possibilités nouvelles et quasiment infinies pour l’architecture.
  • Construction rapide et bon marché, notamment de logements sociaux dans les pays émergents.
  • Préfabrication d’éléments constructifs, qui permettent de répondre avec une grande réactivité à des demandes chantier très spécifiques.

Le Concept YRYS et l’impression 3D

Le Concept YRYS intègre une innovation de taille avec son partenaire Lafarge France : l’impression 3D en béton de certains éléments de la structure.

Sur le plan esthétique, l’impression 3D ne donne pas encore totale satisfaction. Or, le projet YRYS est un projet qualitatif sur ce plan aussi. Qu’à cela ne tienne, une méthode spécifique a été développée afin d’apporter de meilleurs résultats au niveau des finitions.

Découvrez en image la réalisation d'un moule de poteau en impression 3D béton pour le Concept YRYS :

  • Réalisation du moule d’un poteau 3D du Concept YRYS. Ce moule sera ensuite rempli d’un BFUP (Béton Fibré à Ultra-haute Performance).

Comment s’inscrit l’impression 3D avec Lafarge France dans le projet YRYS ?

Lafarge France travaille en collaboration avec la start-up XtreeE pour concevoir et imprimer en 3D quatre poteaux et un mur intérieur.

Les moules des poteaux et du mur seront tout d’abord imprimés en 3D à l’aide d’un mortier spécifiquement développé pour cet usage. Ces moules seront ensuite remplis d’un BFUP (Béton Fibré à Ultra-hautes Performances) pour assurer leur fonction structurelle.

L’utilisation d’un BFUP permet par sa fluidité de remplir l’intégralité du moule et par ses performances structurelles de se passer de ferraillages. Le choix de ce BFUP s’est porté sur Ductal®, Béton Fibré à Ultra-hautes Performances renforcé par des fibres organiques, métalliques, à base d’acier inoxydable ou de verre. De nouvelles applications de ce produit polyvalent, à la pointe de l’innovation, sont constamment découvertes.

Grâce à ses qualités techniques et esthétiques et à l’accompagnement d’une équipe d’experts, il n’aura jamais été aussi facile de concrétiser les projets les plus ambitieux.

L’impression 3D dans le secteur de la construction n’est pas encore complètement mature.

Plusieurs défis restent à relever, notamment :

  • La compatibilité avec les techniques de construction traditionnelles.
  • L’intégration de certains éléments, par exemple les aciers de renforcement.
  • La certification et validation technique des produits.

Impression 3D béton : exemples de réalisation

Winsun et l'impression 3D

La société chinoise Winsun a construit un immeuble de 5 étages en moins d’une journée avec une machine - peut-on encore parler d’imprimante ? – de 6 mètres de haut, 10 mètres de large et de 40 mètres de long.

HuaShang Tengda Industry a conçu une villa de 400 m² en 45 jours grâce à l’impression 3D.

Toujours en Chine, l’entreprise HuaShang Tengda Industry a conçu une villa de 400 m² en 45 jours. L’ensemble du bâtiment a été imprimé et assemblé sur site.

L'Espagne a inauguré le premier pont en impression 3D béton.

En Espagne, un premier pont en béton imprimé a été inauguré, au nord de Madrid, en février 2017.

XtreeE realise un pavillon en impression 3D.

En septembre 2016 XtreeE a réalisé ce pavillon en impression 3D en collaboration avec Dassault Systèmes.

Poteau de 4m par XtreeE

XtreeE réalise ce poteau de 4 mètres qui soutient le toit de la cour d’une école à Aix-en-Provence. Il est composé de deux parties : son enveloppe, utilisée comme coffrage perdu et le béton coulé dans l’enveloppe, fourni par LafargeHolcim.

Enfin, plus fort encore, en partenariat avec le cabinet d’architecture Foster + Partners, l’Agence spatiale européenne (ESA) réfléchit au potentiel de l’impression 3D pour un projet de base lunaire ! 

Une actualité dédiée à l’impression 3D est à lire ici : L'impressionnante impression 3D.

 

Téléchargez le dossier complet : 

 

1. SIP : Système d’Infrastructures Préfabriquées
2. Puce RFID : Radio Frequency Identification. Cette technologie permet d’assurer la traçabilité des produits sans avoir à les voir, sans avoir à les toucher et donc permet un gain de temps considérable.
3. Clinker : Constituant du ciment qui prend la forme de particules dures, résultant de la cuisson à très haute température (1430 °C) d’un mélange composé de calcaire et d’argile.

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