Quelles performances mécaniques pour le béton de réemploi?
Une dalle à voussoirs précontraints en béton de réemploi présente une rigidité supérieure à une dalle neuve de même épaisseur réalisée en béton armé. Tels sont résultats d’essais menés à l’HEPIA. Au-delà des avantages mécaniques, l’atout de ce plancher est de proposer une solution intégrant des blocs standardisés, libérant la filière réemploi de ses contraintes temporelles, trop souvent paralysantes.
Deux câbles de précontrainte qui maintiennent une série de voussoirs en béton de réemploi (ou en pierre): l’idée de départ est simple. Mais que vaut-elle vraiment? Pour le savoir, VSL Suisse, Marti Construction, Itten+Brechbühl et la Société coopérative 2401 1 ont lancé leurs propres tests de résistance en laboratoire. Les premiers résultats, encourageants, démontrent la rigidité de ce type de plancher. Malgré l’hétérogénéité des projets émergents en réemploi structurel, les protagonistes ont tracé des règles afin d’établir une aide à la conception et cherché à définir les fondements d’une standardisation.
Réduire les incertitudes au départ
Quels types de ressources, dalles ou parois, sont compatibles avec une dalle en béton de réemploi? Quelles en sont les propriétés mécaniques? Sur quelles dimensions partir pour encourager un usage généralisé? À partir d’une première hypothèse, l’équipe de quatre partenaires imagine des composants de déconstruction qui reprennent la hauteur libre des espaces existants. Les murs, comme les dalles, sont découpés en éléments de 2.4×2.4 m, transportés par camion et stockés par empilement. De ces éléments, il est possible de faire des murs porteurs de 2.4 m, à la manière de murs préfabriqués. Mais il est aussi possible, en utilisant des blocs de 1.2×1.2 m, de réaliser des planchers par l’assemblage précontraint de ces blocs: l’idée des dalles à voussoirs précontraints était née.
Pour le choix des bétons de réemploi, la résistance des bétons importe peu. Un béton présentant une résistance fck = 20 MPa étant suffisant, la plupart des bétons de réemploi disponibles font l’affaire.
L’association de la précontrainte et du faible fluage des vieux bétons de réemploi confère à cette solution des performances mécaniques inégalées en termes de réduction des déformations. En effet, la précontrainte permet de limiter la fissuration, et donc la déformation à court terme, alors que l’utilisation de béton de réemploi permet de réduire le fluage par rapport à un béton neuf, réduisant la déformation à long terme.
Avec un minimum d’industrialisation, la solution est financièrement compétitive, concurrençant des produits classiques, comme la dalle en béton armé ou la dalle mixte bois-béton. Par ailleurs, de vieux murs peuvent se muer en nouvelles dalles, des planchers devenir des parois porteuses. L’un des paramètres déterminant l’intérêt économique réside dans la facilité de découpage du béton de déconstruction, car le système comprend, ensuite, peu d’étapes de fabrication. De plus, il ne nécessite ni coffrage ni ré-étayage à 28 jours sur le chantier, comme pour une dalle en béton armé plus classique.
Béton de réemploi ou pierre de taille
Lors de ses recherches, l’équipe a également testé le procédé sur la pierre, en l’occurrence sur un gneiss granitique tessinois. Les comportements mécaniques d’une dalle en béton de réemploi sont très similaires à ceux d’une dalle en pierre naturelle 2. Cependant, la difficulté à travailler la pierre réside dans son caractère généralement anisotrope. Ainsi, à cause de sa structure interne, ses propriétés physiques varient en fonction de son orientation: la résistance à la rupture diffère si elle est exercée dans le sens de la stratification ou perpendiculairement à celle-ci, et des examens complémentaires sont alors nécessaires. Pourrait-on imaginer des carottages au centre d’un bloc de pierre, afin de rendre invisibles les câbles de précontrainte? Les travaux de Pierre Bidaud, tailleur de pierre en Angleterre pourraient le laisser croire. En raison des difficultés techniques à le réaliser, l’équipe a préféré s’orienter vers des engravures linéaires en sous face de dalle, moins onéreuses et plus industrialisables.
Les analyse du cycle de vie conduites sur les prototypes en béton ou en pierre montrent que les deux solutions se valent, pour les phases allant de l’extraction à la mise en œuvre de la dalle. Le léger avantage offert par la pierre est compensé par une plus grande distance de transport – le gneiss granitique testé à Genève étant issu d’une carrière tessinoise. Ainsi, les dalles à voussoirs précontraints divisent par trois les émissions de gaz à effet de serre en comparaison d’une dalle en béton armé classique.
Guide à la conception
Un guide à l’usage des professionnels est aujourd’hui en cours de rédaction. Il permettra de planifier une dalle à voussoirs précontraints. Son objectif est de fournir des recommandations techniques et de bonnes pratiques pour intégrer tôt les exigences de ces nouvelles dalles. Ainsi, un tableau offrira des mesures de prédimensionnement pour quatre cas de charges: écoles, bureaux, logements et espaces de stockage, en fonction de la portée. Par exemple, pour des bureaux dont la trame structurelle est de 8 m, une dalle prédimensionnée à 22 cm suffirait, tandis que pour des logements organisés selon une trame de 6 m, l’épaisseur pourrait se limiter à 18 cm, afin de répondre aux exigences acoustiques minimales. En outre, des détails de conception sont proposés, comme les recouvrements d’appuis au droit des murs, ou la définition du clavage entre deux systèmes à voussoirs. La publication des résultats de cette recherche et du guide vise à diffuser l’état actuel des connaissances sur cette nouvelle technique constructive afin de renforcer l’état de l’art des solutions de réemploi, favoriser un changement de paradigme: construire de manière durable en circuit court, en réemployant.
Essais en laboratoire
Quatre prototypes ont été montés par l’entreprise Marti à Penthaz (VD) durant l’été 2025 et livrés au Laboratoire d’essais des matériaux et structure (LEMS) de l’HEPIA à Genève 3. Des torons de type Y1860S7-15.7 introduits dans deux engravures y exercent une force de précontrainte variant de 704 kN à 762 kN selon les prototypes. Les dalles, formées de six composants, ont une portée de 6 à 7 m. Trois des prototypes sont en béton de réemploi avec des éléments de 125×100×25 cm, parfois terminés par des segments de 25 cm coulés sur place. Le dernier exemplaire testé est en gneiss granitique. Entre les éléments, des joints en mortier de ciment de 2 cm assurent la bonne transmission des forces. L’essai de flexion quatre points a permis de mesurer les déformations, l’ouverture des joints et la progression des fissures. Les tests ont été menés par cycle, afin de vérifier l’élasticité, mais aussi l’évolution des dommages et le comportement plastique du système jusqu’au niveau de rupture. Des fissures verticales sont d’abord apparues au niveau des joints, ce qui a confirmé les hypothèses de départ, excluant des dommages dans les éléments de réemploi pour des charges de services. Par la suite, des recherches devraient porter sur la compréhension fine du fluage pour les éléments de réemploi et sur l’analyse du comportement à la déformation à l’état fissuré sous charges ultimes.
Une filière à structurer
Stimulée par une demande encore balbutiante, l’offre en béton de réemploi est pour l’heure limitée. Plusieurs outils manquent, comme une cartographie révélant les flux potentiels entre donneurs et receveurs ainsi que leur temporalité. Lorsque la déconstruction nourrit un objet de substitution directement sur site, il y a peu de marges de manœuvre. Organisée en boucle, pour les propres besoins d’un maître d’ouvrage, la fenêtre d’intervention devient déjà plus large, ouvrant le champ des possibles. Cependant, la mise à disposition d’un espace de stockage annulerait la forte pression du temps, qui freine la structuration d’une filière. Par ailleurs, en cumulant les trois pistes actuellement explorées – halle de manutention/stockage, organisation du tri et fabrication de dalles en place – une industrialisation du processus peut être envisagée. Les perspectives économiques augmentent alors graduellement l’offre en béton de déconstruction. Malgré l’intérêt du sujet, à une époque de promotion de la circularité, les ingénieurs civils sont encore peu nombreux à se pencher concrètement sur la question. Et pourtant, les avantages sociétaux du réemploi structurel sont grands, car il diminue fortement l’empreinte écologique de la construction: les ressources naturelles sont ménagées, la quantité de déchets issus des démolitions chute et le bilan carbone est fortement amélioré.
1 Voir Audanne Comment, «Une dalle minérale bas carbone: bien plus qu’une idée porteuse», 2024
2 Des granits atteignent des résistances théoriques en compression très élevées, jusqu’à 180 MPa contre seulement 20 MPa pour du béton C20/25, soit le béton de réemploi.
3 Pathé, J., Gilbert, P. L., Schirmer, R., Lasvaux, S., & Paquier, A. «Prestressed segmental slabs in reclaimed concrete or stone: a systemic and effective solution for sustainable floors», Journal of Physics: Conference Series, 3140, 162006 (2025)
