Murs en béton friables : les scientifiques de l'Empa en trouvent la cause

Après des analyses complexes, les scientifiques de l'Empa ont trouvé la cause du scandale du béton dans le comté de Donegal, au nord-ouest de l'Irlande, où les dégâts de construction suscitent des réactions et des protestations depuis quelques années: les murs en béton de milliers de maisons sont parcourus de fissures qui nécessitent des réparations coûteuses, voire une démolition. On a longtemps pensé que la raison en était une teneur trop élevée en mica dans le béton. Grâce aux recherches de l'Empa, de graves dommages à la construction pourront être évités à l'avenir, car le vrai coupable – le minéral pyrrhotine – est désormais identifié.

Norbert Raabe 20.12.2022

«Nos maisons s'effritent !», peut-on lire sur une pancarte lors d'une manifestation à Dublin. «Réparation à 100 %», peut-on lire sur les T-shirts des manifestants – à voir sur une photo de l'édition en ligne du Irish Times du 15 novembre. Depuis des années, le béton instable cause des dommages massifs à de nombreuses maisons dans le comté de Donegal, un problème sur lequel se penche également une task force du gouvernement depuis avril 2016. Depuis des années, il y a des manifestations, des disputes au Parlement – et les coûts des dommages et des indemnisations devraient s'élever à trois milliards d'euros ; estimation, situation actuelle.

Les gros titres de cette affaire placent désormais des scientifiques de l'Empa sous les feux de la rampe. La raison : lors d'une conférence spécialisée sur ce thème délicat à Letterkenny, en Irlande, le 15 novembre, Empa a présenté son rapport. Andreas Leemann, chef du groupe de recherche Technologie du béton, a tenu un exposé qui a fait écarquiller les yeux : il a présenté les résultats d'analyses sur le béton instable effectuées en collaboration avec le chercheur en environnement Paul Dunlop de l'Ulster University et d'autres spécialistes – et a contredit une hypothèse largement répandue jusqu'à présent : selon la thèse en vigueur jusqu'à présent, une forte teneur en mica, un minéral, rendrait le matériau de construction vulnérable aux dommages dus au gel lorsque ses pores sont remplis d'eau.

Mais non ; les spécialistes suisses voient la cause dans un autre composant que les spécialistes irlandais n'avaient pas ciblé auparavant : Des analyses détaillées d'échantillons de béton de quatre maisons concernées ont montré qu'un minéral appelé pyrrhotine, composé de fer et de soufre, est présent en grande quantité dans le matériau de construction – et déclenche apparemment une cascade fatale.

Lorsque la pyrrhotine est oxydée par l'oxygène présent dans la pâte de ciment du béton, elle libère du soufre, qui entraîne à son tour la formation d'ettringite. Ce minéral se forme certes de toute façon lors du durcissement du ciment – mais la formation supplémentaire d'ettringite entraîne une dilatation qui finit par provoquer des fissures dans le béton.

Si du soufre supplémentaire est libéré, le minéral thaumasite se forme. Ce processus réduit la résistance du béton en dissolvant des composants importants tels que les hydrates de silicate de calcium, et peut finalement aboutir à la désintégration du matériau de construction.

Travail de détective

Pour pouvoir expliquer et démontrer les mécanismes de dommages à l'intérieur de ce béton spécial, l'équipe de l'Empa a dû effectuer un travail de détective – des tests de matériaux traditionnels aux modélisations thermodynamiques en passant par des examens complexes au microscope électronique à balayage et aux rayons X. Et en plus, des recherches dans les données météorologiques ont été effectuées afin de mettre à mal la théorie courante des dommages causés par le gel en raison d'une teneur trop élevée en mica.

L'examen visuel sur place avait déjà contredit cette hypothèse. Les fissures typiques dues au froid sont parallèles aux murs, alors qu'ici elles sont seulement perpendiculaires aux murs – souvent du sol jusqu'au toit. Dans certains cas, elles s'étaient même poursuivies vers le bas depuis le haut, où l'influence du froid est moindre.

Il s'est avéré que les caractéristiques météorologiques n'étaient pas non plus en faveur de la cause du gel. Des phases météorologiques du froid et de la durée nécessaires, qui auraient pu déclencher de tels dommages, se sont produites trop rarement dans le climat atlantique de la région, à savoir seulement deux fois : à partir de la mi-décembre 2009 et à partir de novembre 2010. En outre, les premiers dommages sont apparus avant ces événements, et l'on constate un élargissement des fissures dans les maisons concernées même pendant les mois d'été. Elles peuvent également toucher les murs intérieurs qui sont protégés des éléments.

Conclusion : le gel ne joue aucun rôle, ou tout au plus un rôle secondaire, dans les dommages causés au béton.

Valeurs limites dépassées dans les réglementations de construction de l'UE

Mais pourquoi la nouvelle explication par la teneur en pyrrhotine et ses conséquences a-t-elle été ignorée auparavant ? Selon Andreas Leemann, cette possibilité n'est tout simplement pas prise en compte dans la norme de construction irlandaise IS 465 concernée. En revanche, la norme européenne correspondante EN 12620 prescrit qu'une éventuelle teneur en pyrrhotine dans les matériaux de construction doit être prise en compte dans la teneur en soufre. «Nous avons analysé la teneur en soufre des granulats du béton dans des échantillons de quatre maisons», a déclaré Andreas Leemann au Irish Times, «les valeurs dépassaient la valeur limite autorisée par l'UE d'un facteur 4 à 7».

Bien que les spécialistes de l'Empa aient analysé en détail des échantillons provenant de quatre maisons seulement, il est évident que les résultats peuvent être généralisés, car les données fournies par les ingénieurs irlandais pour près de 100 maisons concernées montrent qu'elles contiennent également des quantités considérables de pyrrhotine.

Les personnes concernées sont parfois dans des situations difficiles

Les connaissances acquises en Suisse ont déjà eu un grand écho en Irlande, comme le montrent les reportages à la télévision et à la radio irlandaises ainsi que dans des journaux comme le Irish Times. Et le sujet va continuer à attirer l'attention à l'avenir, d'autant plus que l'équipe de l'Empa va étudier le problème du béton de manière encore plus approfondie dans le cadre d'un projet financé par l'État irlandais, en collaboration avec des partenaires internationaux. Lors de la conférence de mi-novembre, deux personnes concernées étaient présentes et ont parlé de leur situation. La critique du public porte notamment sur le fait qu'une demande d'indemnisation par l'État n'est jusqu'à présent possible que pour les résidences principales concernées. Entre-temps, il a été annoncé que les propriétaires les plus touchés recevront dans un premier temps jusqu'à 20 000 euros d'aide de l'État, par exemple pour déménager et trouver un logement temporaire ou pour entreposer leurs biens.

Lors de ses enquêtes sur place, le spécialiste de l'Empa a pu constater et documenter par des photos à quoi ressemblent réellement de telles conditions pour les personnes concernées : façades fissurées, crépi écaillé sur de grandes surfaces, béton complètement décomposé et graves dommages dus aux moisissures. Dans l'une des maisons, ils étaient si prononcés dans la cuisine et les chambres à coucher que la famille de trois personnes dormait depuis longtemps dans le salon – des conditions auxquelles on ne s'attendrait pas en Europe. «Ces gens», dit Andreas Leemann, «vivent dans une ruine».