Des panneaux en béton de carbone développés par la ZHAW sont utilisés pour la première fois dans la construction de bâtiments. Cette innovation permet non seulement de réaliser d’importantes économies de CO2 et de matériaux, mais aussi de créer un système flexible avec des éléments de construction réutilisables.
Concevoir, construire et planifier des bâtiments sur mesure par ordinateur n’est pas nouveau. Mais pour la première fois, des éléments préfabriqués filigranes et néanmoins résistants sont disponibles pour la construction de bâtiments : Les panneaux de béton renforcés de fibres de carbone. "Notre système de construction en béton de carbone fonctionne comme un Lego, mais comme une version moderne de celui-ci, avec des éléments de construction sur mesure", explique Josef Kurath, chercheur à la ZHAW, qui a développé ce mode de construction flexible. Elle offre plusieurs avantages à la fois, comme l’illustre un pavillon de 120 mètres carrés à Winterthour, construit avec ce système de construction flexible de la ZHAW. Ce laboratoire d’innovation sert de lieu d’information et de manifestation pour la construction durable.
Système modulaire flexible pour la construction de bâtiments
Les panneaux de béton carbone utilisés à cet effet sont déjà fabriqués, traités et découpés en usine. Grâce à des systèmes d’emboîtement, ils peuvent encore être assemblés en usine en éléments de construction et montés sur le chantier en un temps record. "Il en résulte des durées de construction beaucoup plus courtes, ce qui est surtout un avantage pour les chantiers urbains", souligne le professeur de la ZHAW Josef Kurath. De plus, les bâtiments peuvent être facilement adaptés ou agrandis sur place". En cas de besoin, le laboratoire d’innovation pourrait être agrandi ou démonté à peu de frais et réutilisé pour une autre construction. Cela est rendu possible par un nouveau modèle de partage de plaques de béton carbone proposé par le producteur de matériaux de construction Holcim. Alors que lors de la déconstruction d’un bâtiment traditionnel, environ 90 pour cent du béton ne peuvent pas être réutilisés directement, c’est exactement l’inverse avec le nouveau système de construction : environ 90 pour cent du matériau et de la valeur ajoutée contenue dans l’élément de construction peuvent être réutilisés. Un facteur remarquable quand on sait que le ciment à lui seul est responsable de huit pour cent des émissions de gaz à effet de serre dans le monde et que la Suisse fait partie des pays qui consomment le plus de ciment par habitant.
Des fibres de carbone au c½ur du projet
Ces panneaux armés de carbone ne sont pas seulement réutilisables et extrêmement durables. Leur fabrication a également un impact moindre sur l’environnement que le béton armé. "Grâce à la nouvelle construction légère en béton, nous réduisons l’empreinte carbone d’un facteur deux à quatre et économisons jusqu’à 75 pour cent de matériau par rapport à une construction traditionnelle", explique Josef Kurath, professeur de la ZHAW et cofondateur de la spin-off CPC de la ZHAW, qui a développé les plaques de béton CPC (Carbon Prestressed Concrete) filigranes et résistantes. "Les fibres de carbone précontraintes et le béton se complètent parfaitement. Le carbone absorbe les forces de traction et le béton la pression ainsi que les forces transversales". Comparées aux dalles de béton armé conventionnelles, les dalles CPC ne se fissurent pas sous la charge et rebondissent sans être endommagées. En outre, elles sont trois à quatre fois plus minces que les matériaux traditionnels, sans pour autant perdre leur capacité de charge. L’ingénieur civil de la ZHAW voit le plus grand potentiel des plaques CPC brevetées dans le fait qu’elles peuvent être fabriquées industriellement, découpées sur mesure et qu’elles ne rouillent pas. "Nous sommes les seuls au monde à pouvoir fabriquer industriellement des plaques de béton précontraintes sur deux axes avec des fibres de carbone".
Système modulaire sur commande
Les dalles CPC sont actuellement fabriquées dans la première usine CPC de Holcim en Allemagne. Le producteur de matériaux de construction a conçu le béton pour ces éléments de construction d’un nouveau genre sans armature en acier. Les fibres de carbone sont produites par la spin-off CPC de la ZHAW à Döttingen - à l’avenir avec du carbone biosourcé issu de matières premières renouvelables comme les algues ou la cellulose, qui se passe totalement de pétrole. "Les panneaux développés devraient à l’avenir également être produits dans notre pays et le nouveau système de construction devrait pouvoir être largement utilisé dans le bâtiment - le marché suisse est justement prédestiné à cela", explique Josef Kurath. Pour le système de construction breveté, on a beaucoup investi dans le développement des assemblages des panneaux. Ces assemblages se composent uniquement des panneaux eux-mêmes et d’un mortier traditionnel, et ne nécessitent donc pas de colle ou d’éléments en acier. Selon le chercheur de la ZHAW, les recherches actuelles portent sur l’optimisation de la protection contre le bruit et l’incendie, ainsi que sur des constructions spéciales pour un noyau de bâtiment antisismique ou des assemblages de plafonds de grande surface. "A l’avenir, les différents éléments de plafond devraient s’emboîter les uns dans les autres comme une fermeture éclair, de sorte qu’horizontalement - sans éléments de liaison supplémentaires - des niveaux presque infinis soient possibles".
