CRÉER DE LA VALEURAVEC L’ACIER

TOP12® L’acier d’armature par excellence avec résistance anticorrosion élevée.

Des exigences toujours plus pointuesAujourd’hui, de nombreuses construc-tions en béton armé présentent des dommages dus à la corrosion des armatures; les rénover implique un énorme investissement financier et technique. Souvent, les dommages surgissent après 25 années déjà – parfois même plus tôt. De nos jours, certaines parties d’une construction, lorsqu’elles sont très exposées, sont conçues comme pièces d’usure. Pour des raisons d’incidence économique concernant les travaux de rénovation et de maintenance, nombre de maî-tres d’ouvrage font valoir des critères

toujours plus pointus en matière de longévité des constructions en béton armé, leur objectif premier étant celui de réduire autant que possible les frais d’entretien. D’ailleurs, l’on qualifie de stratégie «d’entretien zéro» les modes de construction qui se démarquent des autres par leur longévité excep-tionnelle et leur degré d’entretien minime.

Un nouveau souci de la qualitéDans le bâtiment, une nouvelle manière de penser est en train de se propager et de s’imposer. Tenir compte de la notion de longévité d’un objet prime toujours plus lorsqu’il est

question de constructions nouvelles, de rénovations et de travaux d’entre-tien, une notion qui figure aussi dans les nouvelles normes et les diverses directives de l’Office fédéral des Rou-tes! L’ingénieur chargé du projet est invité à élaborer un projet d’ossature porteuse robuste, comprenant aussi peu de pièces d’usure que possible. Tous les paramètres doivent être me-surables et réalisables sur le chantier. Les éléments critiques doivent être évalués tout particulièrement au vu de leur longévité, de leur fatigue et de leur résistance anticorrosion.

COÛTS DES CYCLES DE VIEET LONGEVITE

Mesures anticorrosion envisageables

Référence

Su

rfac

e d

u b

éto

n

E: Acier à béton revêtu

F: Acier à béton TOP12®

G: Autres aciers spéciaux fortement alliés

C: Revêtement surélevéD: Additif(s) pour béton

A: Béton moins perméableB: Béton, traitement de surfaceA

E

F

G

B

DC

L’importance de l’armatureAussi longtemps qu’une armature est intacte, réparer d’éventuels domma-ges sur une construction de ce type ne pose pas de problèmes. En revan-che, lorsque l’armature elle-même est endommagée, par exemple à cause de l’impact agressif de sels de déverglaçage, les travaux de remise en état sont onéreux, compliqués et chronophages. Il existe toutefois une série de mesures qui permettent de réaliser des ouvrages dits «à entre-tien zéro» pour prolonger la longévité d’une construction et de réduire le risque de dommages futurs, les coûts conséquents engendrés compris.

Mesures de protection au stade de la discussionUne des fonctions du béton est d’em-pêcher que des substances agres-sives n’attaquent l’acier d’armature ou n’entraînent la décomposition du milieu alcalin.

Mesures principales concernant le béton:Réduire la perméabilité du béton, augmenter la couche de revêtement de l’armature, des additifs et/ou du traitement des surfaces. L’ensemble de ces mesures peuvent contribuer à prolonger le cycle de vie d’une construction bien que, pour diverses raisons, elles ne peuvent pas toujours être appliquées.

Une armature résistant à la corrosionRendre une armature aussi résistante que possible à la corrosion, quoi de plus évident? Les solutions dont nous disposons pour y arriver sont soit de revêtir l’acier, soit d’opter pour un acier fortement allié. Pour diverses raisons, les aciers revêtus ne se sont pas imposés, sans doute aussi parce que leurs surfaces sont assez fragiles. Sur le plan purement technique, une armature en acier spécial fortement

allié s’est avéré la meilleure solution. Dans cette catégorie de matériaux, le TOP12 est celui au plus faible alliage. À un taux d’alliage plus élevé, les aciers spéciaux présentent certes une résistance anticorrosion supérieure mais vu leur coût exorbitant, ils ne sont utilisés que dans de rares cas.

Optimisation des coûts des cycles de vie

Longévité accrue grâce à la protection anticorrosion

2 | 3 S W I S S S T E E L

Tout comme l’acier à béton non allié B500B, le TOP12 peut être pris en compte dès le stade de la planifica-tion. La combinaison de béton armé inoxydable et de béton armé régulier et non allié, même de types d’aciers plus anciens, ne présente pas de ris-ques sur les plan pratique et théorique (armature mixte). Toutes les figures courantes sont possibles. En règle générale, on peut obtenir de l’acier auprès de tout négociant suisse en acier à béton aux conditions usuelles en vigueur ici. En revanche, le prix de base du matériau est légèrement plus élevé. Le façonnage des listes d’acier d’armature (cf liste d’acier exemplaire ci-dessus) s’effectue dans une entreprise de cintrage équipée d’installations ultramodernes, confor-mément aux exigences de la norme

SIA 262. Traiter et livrer des comman-des plus ou moins importantes se fait dans les 7 jours. Lors du montage sur le chantier, il ne sera pas nécessaire de prendre des précautions spéciales. Le matériau est laminé spécialement. Par ailleurs, l’acier est muni d’une étiquette spéciale et d’une marquage bien visible.

PLANIfICATIONET POSSIbILITÉS DE mISE EN OEUVRE

Vu une plus grande résistance à la corrosion, le TOP12 convient à de multiples applications, à commencer par les classes d’exposition figurant dans le tableau. De minimes écarts d’appréciation peuvent être constatés dans certains cas. Les composants élaborés avec TOP12 doivent être dimensionnés en fonction des normes en vigueur et formés en vu de la construction. Dans le cas du béton alcalin, TOP12 s’avère résistant aux chlorures jusqu’à concurrence de 1.0% poids/ciment. Lors de présence simultanée de carbonatisation, la résistance diminue. Dans le cas de carbonatisation seule, le matériau TOP12 est résistant.

Planification et montage usuels

Champs et possibilités d’application

X0 XC1 XC2 XC3 XC4 XD1 XD2 XD3 XF1 XF2 XF3 XF4

Du

bét

on à

l’ai

r lib

re, p

roté

gé d

e la

plu

ie, e

t d

ans

des

bât

imen

ts à

tau

xd

’hum

idité

moy

enne

/éle

vée

Sur

face

s m

ouill

ées

qui

ne

font

pas

par

tie d

e la

cat

égor

ie X

C2

Sur

face

s b

éton

nées

exp

osée

s à

unb

roui

llard

de

pul

véris

atio

n ch

loru

ré

Pis

cine

s, b

éton

exp

osé

à d

esea

ux u

sées

ind

ustr

ielle

s ch

loru

rées

Com

pos

ants

de

pon

ts e

xpos

és à

d

es p

roje

ctio

ns d

’eau

, rev

êtem

ents

d

e ro

utes

et

tab

liers

de

par

king

s

Sur

face

s bé

tonn

ées

vert

ical

esex

posé

es à

la p

luie

et a

u ge

l

Sur

face

s b

éton

nées

ver

tical

es e

xpo-

sées

à d

es b

roui

llard

s de

pul

véris

atio

n co

nten

ant

des

sel

s d

e d

éver

glaç

age

Sat

urat

ion

moy

enne

en

eau,

+ s

els

de

dév

ergl

açag

e

Sat

urat

ion

moy

enne

en

eau,

sans

sel

s d

e d

éver

glaç

age

Env

ironn

emen

tirr

égul

ière

men

t sec

et m

ouill

é

Mou

illé,

rar

emen

t se

c

Hum

idite

moy

enne

Env

ironn

emen

tirr

égul

ière

men

t sec

et m

ouill

é

Hum

idité

moy

enne

Mou

illé,

rar

emen

t se

c

Sec

ou

touj

ours

hum

ide

Sat

urat

ion

élev

ée e

n ea

u,

sans

sel

s d

e d

éver

glaç

age

Sat

urat

ion

élev

ée e

n ea

u,

avec

sel

s d

e d

éver

glaç

age

Sur

face

s b

éton

nées

ver

tical

es,

exp

osée

s à

la p

luie

et

au g

el

Rou

tes,

pla

que

s d

e p

onts

, tab

liers

d

e p

arki

ngs

ouve

rts,

exp

osés

à d

es

sels

de

dév

ergl

açag

e

Sur

face

s b

éton

nées

mou

illée

sd

e fa

çon

pro

long

ée

Du

béto

n da

ns d

es im

meu

bles

à

faib

le ta

ux d

’hum

idité

don

t les

co

mpo

sant

s so

nt to

ujou

rs d

ans

l’eau

Du

béto

n da

ns d

es im

meu

bles

à tr

ès fa

ible

ta

ux d

’hum

idité

, du

béto

n no

n ar

mé

sans

ris

que

de g

el, d

e co

rros

ion

ou a

utre

impa

ct.

Auc

un ri

sque

de

corr

osio

n ni

d’im

pact

agr

essi

f

Corrosion causée par de la carbonatisation

Possibilites d’application pour TOP12®

Corrosion causéepar des chloruresnon marines

Coup de gel avecou sans selsde déverglaçage

4 | 5 S W I S S S T E E L

513 Bétond‘armaturespécial

.200 Acieranticorrosion, fournitureetpose TOP12(SwissSteel) Acierd‘armaturefortement résistantàlacorrosion Matériaun°1.4003

.210 Longueursfixes

.211 dmm10 4000kg..............................................

.212 dmm12 6500kg..............................................

.220 Degrédefaçonnage1

.221 dmm10 2000kg..............................................

.222 dmm12 3200kg..............................................

Aux bains du Mythenquai, les bassins pour les petits ont été totalement rénovés. Les architectes ont demandé de faire couler une dalle en béton de 20 m x 35 m qui abriterait deux bassins plats. La dalle n’est pas plane mais épouse les formes du terrain, pour que l’eau puisse couler du point le plus élevé jusqu’au point le plus bas, en passant par divers canaux et zones de flux. Cette démarche a per-mis de créer différents espaces de jeu et de barbotage. La dalle de béton a

été exécutée en une seule pièce mais en plusieurs étapes. Pour des impé-ratifs de forme et de construction, elle n’a pas été étanchée mais laissée à l’état brut. Ses armatures, conçues pour résister aux fissures, ne donnent cependant aucune garantie pour une construction totalement exempte de fissures: un risque minime subsiste toujours. Les diverses zones de la dal-le sont exposées à des sollicitations de chlorure variées. Ainsi, certaines sont mouillées en permanence (XD2),

NOUVELLES CONSTRUCTIONS ET mESURES D’ ENTRETIEN

Exécution: été 2004Planifié par R. Maillart, le pont de Traubach, a été construite en 1932. Au départ, il avait été conçu poursupporter 7 tonnes mais à la suite de calculs ultérieurs, il a été achevé pour pouvoir tolérer 12 tonnes. Quelque 70 ans plus tard, l’oeuvre présente des dommages rendant nécessaire une remise en état de grande envergure. Dans le cadre de ces travaux, le pont devait également être renforcé pour faire face aux sollicitations actuelles. Par ailleurs, la construction originale relevant entre temps de la protection du patrimoine, celle-ci devait égale-ment être préservée au moins 50 an-nées supplémentaires. Pour répondre à ces attentes, la poutre de rigidité, en forme d’auge, a été renforcée et précontrainte ultérieurement. Sur la face intérieure de l’auge, fortement chlorurée, le béton a été ablaté par procédure hydrodynamique jusqu’à

Les bains du Mythenquai, ZurichLes bassins pour les petits

Entretien et renforcementdu pont de Traubach à Habkern

d’autres le sont irrégulièrement (XD3) et d’autres encore n’entrent que rare-ment voire jamais en contact avec de l’eau chlorurée (XC4). Afin d’améliorer la résistance et la longévité de la dalle en béton, l’armature supérieure a été exécutée entièrement en TOP12.

Maître d’ouvrage: La Ville de Zurich, représentée par le Département de la construction;Ingénieurs: APT-Bauingenieure Zurich

Maître d’ouvrage: Commune de Habkern (canton de Berne)Responsable du projet: Diggelmann + Partner AG, Berne

l’armature. La nouvelle couche de pré-bétonnage a été armée au TOP12. Comme il n’est pas possible d’y appliquer un revêtement, le recouvre-ment du TOP12 était de 40 mm. Les surfaces restantes en béton apparent ont été remises en état selon les méthodes classiques puis traitées en profondeur pour assurer une hydro-phobie optimale.

6 | 7 S W I S S S T E E L

Le Pont Bessières a été construit de 1908 à 1910. Cet ouvrage a été rendu possible par l’octroi d’une somme considérable émanant de l’héritage du banquier Charles Bessières. L’appareil porteur est composé d’une charpente en acier riveté. Au fil du temps, les chlorures contenues dans les sels de déverglaçage l’endommagèrent fortement, rendant sa remise en état impérative, ce qui fut fait de 2001 à 2003. Lors de ces travaux de réno-

vation, on a d’abord étanché la dalle du tablier puis remplacé la passerelle. Dans un deuxième temps, la protec-tion anticorrosion de la charpente en acier a été rénovée, les arêtes remises en état et les nouveaux parapets ins-tallés. Pour optimiser la longévité des arêtes, elles ont été armées au TOP12 et recouvertes d’une couche en béton de 40 mm.

RENfORCEmENTET REmISE EN ÉTAT

La construction du nouveau pont sur la Vispa au sud de Kalpetran pré-voit une utilisation commune par la route et le rail. Conçu en béton armé précontraint, d’une longueur de 145 m et d’une largeur de 60 m, il sur-plomberait la Vispa en forme de «S». Les têtes de consoles et la séparation entre les deux modes de transport ont été armées au TOP12. Le recouvre-ment de l’armature des deux compo-

Pont Bessières, Lausanne

Le pont sur la Vispa

sants serait de 40 mm. Le pont a été conçu pour durer 80 ans, une période pendant laquelle il ne mobilisera que très peu de coûts de maintenance.

Maître d’ouvrage: Département du géniecivil de la Ville de LausannewIngénieurs.: Küng & Associés Lausanne SA

Maîtres d’ouvrage: la canton du Valais,Matterhorn Gotthard Bahn

Ingénieurs.: Matterhorn Engineering AG

8 | 9 S W I S S S T E E L

TOP12, l’acier chromé à 12%, pré-sente une résistance supérieure à la corrosion. La composition chimique couvre toute l’étendue de la compo-sition normée établie pour le matériau 1.4003. Grâce à une procédure de laminage spéciale et brevetée, le TOP12 est fabriqué à la température de laminage à chaud – ce qui le rend plus avantageux – avec toutes les caractéristiques requises à l’acier à

béton. Par cette procédure, l’acier obtient une structure ferritique et mar-tensique, comparable à celle de l’acier à béton non allié – avec un écart par rapport aux données qui figurent dans la plupart des normes et la bibliogra-phie concernant le matériau 1.4003. Le laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche EMPA a attesté que le béton armé TOP12 est conforme à la norme SIA 262 en ter-

TOP12 – l’acier à béton résistant à la corrosion

mes de caractéristiques mécaniques, qualifiant l’acier de qualité B500B. En principe, l’acier est soudable bien qu’il soit fortement déconseillé de le souder sur le chantier.

Composition chimique du matériau X2CrNi12,selon EN 10088 «aciers inoxydables»:

Désignation Code du C Si Mn P S N Crabrégée matériau max. max. max. max. max. max.

X2CrNi12 1.4003 0.030 1.00 1.50 0.040 0.015 0.030 de10.50 à12.50

toutes les indication en %

Propriétés mécaniques

Acier à béton B500B

Classe de ductilité B

limite d’écoulement fsk [N/mm2] ≥500

Rapport ftk/fsk de 1,15

à 1,35

Dilatation en cas de ≥5,0

sollicitation maximale εuk [%]

Module d’élasticité [N/mm2] 205000

UN SAVOIR-fAIRE bREVETÉ,UNE qUALITÉ fIAbLE

L’acier TOP12 a été développé dans le cadre d’un projet de l’agence pour la promotion de l’innovation (CTI). La résistance à la corrosion du TOP12 et de l’acier à béton non allié ont été analysés à l’EPFZ en les comparant à la corrosion d’armatures causée par les ions chlorure. Résultat: dans du béton non carbonatisé, le TOP12 pré-sente une résistance deux voire trois fois plus élevée aux ions chlorure que l’acier à béton non allié. Lors d’une combinaison de carbonatisation et de chlorures, la résistance à la corrosion diminue. En présence du seul phéno-mène de la carbonatisation toutefois, le TOP12 reste stable, fait démontré par la composition. L’influence de la résistance à la corrosion sur la longé-vité de composants de béton armé exposé à des chlorures a fait l’objet d’une étude effectuée sur un modèle numérique à l’EPFL. Les analyses ont porté sur l’acier à béton entre les fissures. Une partie des résultats figure dans le tableau. Comparée à de l’acier à béton non allié, la simulation

démontre que le béton armé compre-nant du TOP12 prolonge sensiblement la longévité du matériaux jusqu’à l’apparition d’une corrosion causée par le chlorure.

Une qualité fiable pour tout le cycle de vie

Durée, en années, jusqu’à l’apparition de corrosion pour du béton armé au TOP12 et de l’acier non allié dans les conditions climatiques de la région de Lausanne. Durée > 100 ans:

Recouvre-ment-

d’armature(mm)

Classe d’étanchéité A, B, et C = béton très étanche, de qualité moyenne et perméable.Sourcee: Brühwiler et al.: Betonstahl mit erhöhtem Korrosionswiderstand, Beton- und Stahlbetonbau, 2002, S. 239–249

15

35

50

Bétonarmé à

acier non allié

TOP12acier non allié

TOP12acier non allié

TOP12

5

49

73

–

–

–

1

6

15

–

43

–

< 1

3

4

12

10

48

7

–

91

–

–

–

5

–

42

–

99

–

8

–

73

–

–

–

33

–

–

–

–

–

< 1

6

7

66

25

–

2

25

32

–

76

–

Exposition

Classe d’étanchéité Béton de recouvrement

A B C A B C A B C

Eau stagnante Projections d’eau Brume

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

80

60

40

20

100

Pro

bab

ilité

de

com

men

cem

ent

de

la c

orr

osi

on

(%)

Année

Exposition: eau stagnanteCouverture-béton: étanchéité classe B, non carbonatéCouverture d’armature: 35mm

B500B – GrisonB500B – VaudTOP12 – GrisonTOP12 – Vaud

Long

évité

d’u

n él

émen

t d

e co

nstr

uctio

n (a

nnée

s)

0

25

50

75

100Durée d'utilisation prévue

S500 TOP 12

50 mm 35 mmCouverture d’armature

B500B TOP12

10 | 11 S W I S S S T E E L

400

300

Variante I:B500B

Variante II:B500B + TOP12

200

Coûts en CHF

Rénovation, estimation des coûts:

TOP12; coûts, pose comprise max. 4.20 CHF

B500B; coûts, pose comprise environ 1.50 CHF

Béton; total des coûts 600 CHF/m3

100

0

30cm

∅16mm

∅12mm

Cl -

Cl -

Cl -

Cl -

Cl -

Cl -

Utiliser du TOP12 dans un élément de béton exposé à l’impact de chlorures est une application typique et sensée pour ce type de matériau. Dans ce cas de figure, la part de l’armature plus sujette à corrosion est fabri-quée en TOP12 (variante II). Ainsi, et contrairement à la variante I, cet élé-ment devient un composant durable. En chiffres absolus, les coûts des élé-

Exemple: élément d’un mur

L’acier à béton TOP12 peut être acheté partout en Suisse chez un né-gociant en acier qui vous le proposera avec les diamètres suivants: 8, 10, 12, 14, 16, 18 et 20 mm, dans toutes les figures usuelles. Nous recomman-dons d’utiliser des inoxydables sur les chantiers.

Prix indicatifs en vigueur: www.swiss-steel.com

Dimensions livrables et prix

TOP

12® e

st u

ne m

arq

ue d

épos

ée d

e S

wis

s S

teel

SA

SWISS STEEL AG, CH-6021 Emmenbrücke, Tél. ++41 41 209 51 51, Fax ++41 41 209 52 55, www.swiss-steel.com

ments en béton figurent dans l’illustra-tion ci-contre. Les surcoûts dus à une utilisation sélective du TOP12 sont au demeurant modiques. Comparé au risque élevé d’une rénovation oné-reuse telle que le prévoit la variante I, la variante II est sensiblement plus avantageuse.