Le béton renforcé au carbone comme mode de construction alternatif

Le béton renforcé au carbone comme mode de construction alternatif

Les architectes de Henn ont développé à Dresde, en Allemagne, le concept du premier bâtiment au monde en béton renforcé au carbone, le « Cube ».

Ce projet expérimental de 243 m2 combine un laboratoire ainsi que des salles dédiées pour l’organisation d’événements et constitue un exemple d’innovation architecturale et structurelle, grâce à la collaboration intensive de l’Université technique de Dresde (TU Dresden).

Le béton armé demeure l’un des matériaux de construction le plus utilisé au monde, mais comme chacun le constate aujourd’hui, sa production est gourmande en ressources et génère une quantité non négligeable de polluants et de déchets. Le béton renforcé au carbone est une voie alternative possible afin de réduire cette consommation importante de ressources, notamment car il peut se révéler jusqu’à quatre fois plus léger (en raison de la réduction des sections structurelles et de l’absence d’armatures en acier) et jusqu’à six fois plus résistant en comparaison avec un béton « ordinaire ». La finesse de l’épaisseur des structures tient en partie au fait que la fibre de carbone étant insensible à la corrosion, l’épaisseur de son enrobage nécessaire est beaucoup plus faible - comparativement à des armatures traditionnelles en acier. En dépit de l’empreinte environnementale élevée de la production des fibres de carbone, les recherches actuelles menées par l’Université technique de Dresde et d’autres universités associées montrent qu’à ouvrage de conception comparable, le béton au carbone réduit de 30 % son indice GWP en rapport avec un béton conventionnel. Ce béton ouvre de la sorte une nouvelle voie d’exploration vers des bétons plus « responsables ».

Un projet de recherche collaboratif

Situé sur la Fritz-Foerster-Platz, au cœur du campus universitaire, le bâtiment combine des fonctions de laboratoire et d’assemblage et favorise les échanges intellectuels en augmentant l’accessibilité à la recherche. Le développement du Cube est le résultat d’un processus de collaboration impliquant le professeur Manfred Curbach et son institut de construction « solide » à l’Université technique de Dresde, ainsi que des designers, des architectes et des experts en performance des matériaux, des graphistes et des maquettistes du bureau d’architecture Henn. Le processus de conception ouvert a permis de mener en parallèle divers essais techniques et recherches sur la conception, contribuant ainsi à une expérience réussie dans le domaine de la science des matériaux et à un projet architectural innovant.

Un design futuriste

Le design du Cube réinterprète la nature fluide et textile des fibres de carbone en fusionnant les géométries des toitures et des murs en une seule forme, suggérant une architecture dans laquelle le design respectueux de l’environnement est associé à la liberté formelle et à une remise en question radicale des éléments architecturaux essentiels. Les voiles des murs et des toitures ne sont plus des éléments séparés mais se fondent fonctionnellement et esthétiquement les uns aux autres comme un continuum organique. Une étroite ouverture vitrée traverse symétriquement et en diagonale l’ensemble du volume construit, soulignant la géométrie du bâtiment et créant un puits de lumière naturelle qui « inonde » les espaces intérieurs.

Des matériaux innovants pour une construction plus durable

Les éléments en béton ont été fabriqués selon deux méthodes : la forme torsadée a été réalisée à l’aide de béton projeté sur des feuilles de renfort en fibres de carbone, superposées à un coffrage en contreplaqué, tandis que la partie cubique gris foncé a été fabriquée à l’aide de panneaux préfabriqués, également renforcés selon la même technologie.

Le Cube est un projet-vitrine d’un programme de recherche plus vaste sur les matériaux de construction innovants appelé « C3 - Carbon Concrete Composite  », financé par le ministère fédéral allemand de l’Éducation et de la Recherche, qui étudie les applications potentielles du béton au carbone ; celui-ci pourrait contribuer à des processus de construction plus flexibles et plus économes en ressources - comme l’eau et les granulats traditionnels - et permettrait de réduire les émissions de CO2 de la construction jusqu’à 50 %. Avec ce projet, Henn apporte une contribution significative au développement et à la mise en œuvre des technologies de construction de demain.

Texte et illustrations : copyright Henn, traduction, adaptations et compléments : Régis Bigot arch. & IPM Neobuild GIE
Extrait du NEOMAG#57

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Publié le mardi 21 novembre 2023
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