Des bactéries et d'autres polymères spéciaux pour sceller les fissures

L'inspection, la réparation et l'entretien des structures en béton renforcé sont coûteux et fastidieux, ces structures sont parfois également très difficiles d'accès. Le nouveau béton auto-réparateur développé dans le cadre du projet HEALCON («Self-healing concrete to create durable and sustainable concrete structures») sera à même de minimiser ces problèmes. Les chercheurs ont axé leurs travaux sur les fissures précoces et celles provoquées par une forte charge mécanique ou soumises à de fortes contraintes de flexions - celles où le béton auto-réparateur devrait avoir l'impact le plus important.

Les fissures précoces provoquées par le retrait de séchage du béton et aggravées par des effets thermiques requièrent une étanchéité à l'eau. L'équipe de recherche explore l'utilisation d'hydrogels bactériens inélastiques pour résoudre ce problème. Les chercheurs optimisent la précipitation du carbonate de calcium (un composant de la chaux et du ciment) par des spores bactériennes micro-encapsulées. Une autre souche de spores est résistante aux faibles pH, qui sont caractéristiques des valeurs observées dans l'environnement des structures renforcées par armature d'acier. Les chercheurs ont réussi à incorporer ces bactéries dans des particules d'argile expansée. L'équipe évalue actuellement plusieurs options de revêtement.

Les polymères insolubles super-absorbants sont également d'excellents candidats pour résoudre les problèmes d'eau grâce à leur capacité d'absorption et de rétention d'énormes quantités de liquide rapporté à leur masse. Les chercheurs ont donc développé des polymères réticulés super-absorbants sous forme d'hydrogels présentant une meilleure capacité de gonflement dont certain sensibles au pH de leur environnement.

Ces polymères encapsulés sont en développement pour résoudre les problèmes de fissures dus aux contraintes de flexion générées par une charge dynamique. L'équipe optimise actuellement des précurseurs commerciaux de polymères à base de polyuréthane sous forme de verre encapsulé. Les chercheurs explorent également l'encapsulation dans des capsules sphériques polymères en travaillant sur l'augmentation de la durabilité lors du mélange mécanique.

Les matériaux et procédés sont actuellement validés par modélisation numérique et essais non destructifs. Les simulations tant des fissures que des processus de réparation ont ainsi fourni des informations sur les plus importants paramètres qui permettront de générer de meilleurs modèles prédictifs. Des essais de flexion en trois points sur des poutres en béton contenant du polyuréthane encapsulé ont démontré la capacité de plusieurs techniques d'essais non destructifs pour quantifier le phénomène d'autoréparation.

Le béton reste l'un des matériaux de construction les plus employés dans le monde et pourtant il n'a pas beaucoup évolué malgré l'émergence de nouvelles technologies. Le projet HEALCON contribue ainsi grandement à l'évolution des infrastructures européennes en développant ce béton auto-réparateur. Il permet en effet d'accroître la longévité du béton tout en diminuant la complexité, la durée et les coûts associés à l'inspection, l'entretien et la réparation des infrastructures en béton.