Les composites progressent dans la construction

Des atouts de poids

Les composites ne manquent pas d'atouts: résistance spécifique élevée, faible poids spécifique, résistance à la fatigue et aux milieux agressifs, durabilité élevée, et coûts de gestion et d'entretien minimes. De plus, la consolidation apportée par les fibres peut parfaitement être réglée en fonction de la contrainte escomptée.

Dans la construction des ponts, les composites offrent une solution de rechange intéressante au béton, à l'acier et au bois. Pourtant, notre pays ne compte qu'un nombre limité de ponts  de petite taille en composite. Le plus connu est sans doute la passerelle piétonne et cycliste de l'Oude Vismijn à Gand (2010). Au début de 2017, la province d'Anvers a installé à Puurs une passerelle cycliste en composite dans le contexte de la nouvelle autoroute cycliste.

Le peu de succès est en grande partie dû à un manque de connaissances. Les maîtres d'ouvrage, chefs de projet, auteurs de projet et exécutants ne connaissent pas ces matériaux ou nourrissent  des préjugés à leur encontre. Dans ce dernier cas, leur méfiance résulte d'expériences antérieures avec les thermoplastiques. Mais, contrairement aux thermoplastiques, les thermodurcisseurs utilisés dans la construction de ponts ne ramollissent pas sous l'effet de la chaleur. Leur exposition aux rayons UV et à l'oxygène ne les rend pas non plus friables. Leur résistance au feu et aux UV peut, en outre, être augmentée par des revêtements ou des additifs. Mais cette dernière option risque d'influencer leur ouvrabilité. À cela s'ajoute qu'il n'y a pas encore de normes au niveau belge ou européen pour le calcul de ce genre de structures, ce qui implique pas mal de difficultés au niveau de la conception. Pourtant, quelques directives existent déjà à l'étranger pour la conception et le calcul de structures portantes à base de composites renforcés de fibres, dont la recommandation CUR 96 de 2017 est probablement la plus connue et la plus utilisée. Dans le cadre du projet Tetra C-Bridge, subsidié par la Vlaio (Vlaams Agentschap Innoveren en Ondernemen), l'Université de Gand et le CSTC s'efforcent de combler les lacunes dans les connaissances relatives aux composites dans la construction de ponts en regroupant toutes les connaissances présentes dans le pays et à l'étranger.

Ponts en composite aux Pays-Bas

Aux Pays-Bas, plusieurs centaines de ponts ont déjà été érigés partiellement ou entièrement en matériau composite et le Rijkswaterstaat mise fortement sur ces matériaux lors du remplacement de ponts existants. En effet, le poids léger de ce genre de structures permet de réutiliser les fondations déjà présentes. Le raccourcissement de la durée d'installation, le coût moins élevé et les risques plus limités sont d'autres arguments intéressants. Alors que les composites étaient au début réservés en majeure partie à des passerelles piétonnes et cyclistes de portée limitée relativement simples, nous observons ces dernières années un agrandissement rapide de leur échelle². Le pont routier provincial qui surplombe l'A27 à proximité de Lunetten (Utrecht), notamment, a été partiellement réalisé en composites en 2012.

Biocomposites renforcés de fibres naturelles

Dans le secteur de la construction, l'utilisation de composites biosourcés se limite encore à des applications dans le revêtement des façades, les planchers et les pièces de connexion. Mais des recherches intéressantes sont menées sur leur emploi dans des éléments structurels et il en existe des applications pilotes. Un bref aperçu.

En 2012, une passerelle a été édifiée à Rotterdam en résine biosourcée composée à 50% de matières premières biologiques à base de maïs. Toutefois, pour le renforcement, c'est une fibre de verre classique qui a été choisie.

L'architecte Rafail Gkaidatzis a étudié, dans son mémoire de master, la conception d'une passerelle en résine biosourcée et fibres naturelles dans le parc logistique de Schiphol. Il a analysé, entre autres, les caractéristiques mécaniques du matériau,  la constitution du composite, l'incidence environnementale (étude LCA) et l'optimisation du prix. La passerelle a été mise en service officiellement en juin 2018.

Conception de la passerelle en composite biologique pour le parc logistique de Schiphol. Source: Gkaidatzis R., TU Delft, 2014.

Dans le cadre d'un projet de recherche sur la faisabilité de passerelles piétonnes et cyclistes à base de composites biosourcés, le Centre of Expertise Biobased Economy collabore avec plus de 10 PME et les instituts de connaissances Avans Hogeschool, Hogeschool Inholland et TU Eindhoven.

TU Eindhoven a développé tout un pont en composite biosourcé à base de chanvre et de lin. Une version pilote a été installée fin 2016 et suivie pendant un an afin d'en analyser l'évolution.

Une passerelle mobile à tablier sandwich biocomposite à base de fibres naturelles et biorésine a été construite au  WILDLANDS, Adventure Zoo Emmen.