[Athena] Fwd: [SIAF] techniques d'analyse béton/métal- Le Corbusier-Firminy.

[DEMEULENAERE Christiane <christiane.demeulenaere AT culture.gouv.fr>]

-------- Message original -------- Sujet: [SIAF] techniques d'analyse béton/métal- Le Corbusier-Firminy. Date : Tue, 30 Aug 2011 14:16:43 +0200 De : archives-de-france AT culture.gouv.fr Répondre à : archives-de-france AT culture.gouv.fr,archives-de-france AT culture.gouv.fr Pour : <archives-de-france AT culture.gouv.fr>

Suite du transfert documentation transmise par le Bouclier Bleu, un peu d’architecture, les techniques d’analyses des altérations béton/métal

Diagnostic avant restauration de la Maison de la Culture Le Corbusier à Firminy

LE MONITEUR.Chronique du Lerm avec Frédérique Vergne | 24/08/2011 | Recherche & développement

 

Photo n° 1/7
© Fondation Le Corbusier, Paris, France/ ADAGP 2011

Désordres

Désordres sur le pignon nord (gauche) des épaufrures et fers apparents. A droite, des coulées de calcite étaient visibles en façade ouest

En amont de l'actuelle restauration de la Maison de la Culture de Le Corbusier à Firminy (42), le seul édifice totalement érigé du vivant de l'architecte a fait l'objet d'un diagnostic approfondi de l'ossature comme de la peau de béton.

© Fondation Le Corbusier, Paris, France/ ADAGP 2011
La Maison de la Culture de Le Corbusier à Firminy (42) a été achevée en 1965, peu après la mort de l'architecte.

Le bâtiment de Firminy dans la Loire est une des premières Maison de la Culture de France issues du mouvement historique de l'éducation populaire lié au développement du temps libre et à la décentralisation culturelle voulue par André Malraux (ministre d'Etat chargé des affaires culturelles de 1959 à 1969).
Achevé en 1965, peu après la mort de Le Corbusier qui en avait visité le chantier en phase de gros œuvre achevé, le bâtiment (le seul à ne pas être une réalisation posthume de l'architecte) est réalisé en béton brut sur 112 mètres de long pour 14 m de large et s'organise sur trois niveaux. Ses façades autoportantes inclinées, dont une à 53 degrés sont réunies par un système de câbles portant la toiture incurvée composée de dalles de béton cellulaire. L'inclinaison prodigieuse de cette façade ainsi que son toit suspendu sont caractéristiques de l'œuvre, matérialisation hybride entre la musique, les mathématiques et l'architecture « corbuséenne».

Près de 50 ans plus tard, La Ville de Firminy maître d'Ouvrage avec Jean-François Grange Chavanis (Architecte en Chef des Monuments Historiques), Lionel de Gournay Architecte DPLG et Yvan Mettaud, conservateur Responsable du service Patrimoine classé à la ville de Firminy, a décidé de faire rénover le bâtiment et de le rendre étanche, permettant ainsi de diminuer ses dépenses énergétiques. Rénovation qui prendra fin en 2012. La Maison de la Culture de Firminy restaurée, présentera comme d'autres œuvres de l'Architecte, une nouvelle candidature pour être classée au Patrimoine Mondial de l'Unesco.

Diagnostic sur site et essais en laboratoire

Avec l'accord de la DRAC Rhône-Alpes, le travail préliminaire a été confié au Lerm (Laboratoire d'Etudes et de Recherches sur les Matériaux – Groupe setec) qui a réalisé un diagnostic approfondi de l'état des bétons (façades et  toiture), une étude de corrosion des câbles en acier, ainsi que la restitution des couleurs d'origine de la peau brute et minérale du bâtiment.
Une batterie d'essais réalisés in situ ont été mis en œuvre  sur les bétons de structure comme sur les matériaux constitutifs de la couverture :
- localisation des armatures et de leur profondeur d'enrobage par radar géophysique,
- mesure de la corrosion des armatures par potentiel d'électrodes,
- prélèvements par carottage diamanté en vue d'analyses de matériaux en laboratoire,
- inspection visuelle des câbles et des systèmes d'ancrage soutenant la couverture,
- surveillance par émission acoustique afin de détecter en temps réel d'éventuels endommagements évolutifs (corrosion, état de fil de toron...). Cette technique permet d'écouter la corrosion localisée à l'intérieur du métal et de déterminer sa profondeur.

Ces premières auscultations ont laissé apparaître des désordres de type épaufrures, éclatements, gonflements et fers apparents, conséquences visuelles d'éventuelles pathologies pouvant se développer lentement au sein de la structure de béton et d'acier.  Par contre, l'analyse de l'état de corrosion des câbles supportant la toiture, réalisée par A-Corros,  a permis de constater leur bonne santé malgré les infiltrations d'humidité.

Pour confirmer ces premiers résultats non-destructifs, des analyses en laboratoire d'échantillons de matériaux prélevés dans la structure, en façades et sur la toiture ont été nécessaires.

Verdict : une structure robuste aux épreuves du temps

Les différents examens n'ont pas détecté d'importantes pathologies physico-chimiques des bétons de structure, ni des parements extérieurs.
Bien que de résistance moyenne et peu homogène (de 18 à 38 MPa selon les endroits), le béton de l'époque était fortement dosé. C'est une des raisons qui explique que la structure se soit bien conservée grâce à une composition du béton relativement compacte et une bonne cohésion des différents matériaux. Néanmoins, sa porosité et la profondeur d'enrobage des aciers détectés par radar montrent que cet aspect n'était pas prioritaire lors de la construction. Enfin, la corrosion des armatures identifiée dans les dalles de béton cellulaire en toiture résultait de défauts très localisés d'étanchéité de la membrane. Au final, le niveau d'altération du bâtiment est relativement faible par rapport à sa date de construction.

Les couleurs du temps 

Afin de restaurer les couleurs originelles « corbuséennes », une analyse chromatique a été réalisée à l'aide d'un spectro-colorimètre. Ce dernier enregistre la couleur d'un matériau et lui assigne une teinte connue dans le cercle chromatique. Ces mesures sont ensuite interprétées en laboratoire et comparées sur le nuancier original de Le Corbusier permettant de définir une teinte obtenue par certains produits/traitement et méthodes de restauration appliquées sur le chantier.
Au regard des résultats, l'écart mesuré entre les couleurs constatées et les couleurs en œuvre s'est avéré très important. Ces altérations étant dues aux épreuves du temps et intensifiées par les pollutions industrielles (présence remarquée de sulfates).

Une restauration durable 

 Cet « audit » du bâtiment permet de penser une restauration durable.
Ainsi, plusieurs techniques ont été utilisées : l'application sur l'ensemble du bâtiment de produits «inhibiteurs de corrosion» qui, au travers de la peau de béton moyennement poreux, peuvent infiltrer le matériau et se déposer sur l'ensemble des armatures de l'enveloppe, puis l'application d'un hydrofuge de façade pour assurer son étanchéité.
Sur la toiture, un produit passivant destiné à stopper la corrosion des armatures dans le béton cellulaire a été appliqué en complément d'un mortier de ragréage. En couverture, une nouvelle membrane d'étanchéité a été posée pour protéger les dalles de béton cellulaire, comme les câbles en acier et ses ancrages.

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FOCUS

La preuve en laboratoires

Afin de déterminer scientifiquement les causes des désordres relevées lors du diagnostic sur site, des échantillons sont prélevés et analysés en laboratoire.

Plusieurs tests sont pratiqués :
- mesure de la résistance mécanique du béton cellulaire, effectué sous presse hydraulique ;
- identification du liant présent dans les bétons, accompagnés d'une mesure de la masse volumique et de la porosité du béton. Ces essais parmi d'autres permettent de savoir comment le béton a évolué face à son environnement et s'il est assez étanche et compact pour éviter l'infiltration d'éléments naturels corrodant les armatures enrobées dans l'enveloppe minérale et protectrice de l'édifice ;
-  examen de lames minces de béton au microscope optique : permet de mettre en évidence la réactivité des granulats dans le cas de béton, et adapter les traitements et réparations à effectuer plus tard sur les matériaux constitutifs de l'ouvrage ancien (notamment l'utilité d'une ré-alcalinisation) ;
- mesure des masses volumiques et de la porosité accessible à l'eau : permet d'établir la compacité du béton et sa capacité mécanique à résister à l'environnement (pollution, carbonatation...) ;
- examen au microscope électronique à balayage : permet de voir au cœur de la matière minérale, la microstructure des matériaux analysés et localiser l'origine d'une pathologie comme sa nature (grossissement jusqu'à x 300 000).

Ces analyses permettent d'entrer dans la composition des matériaux affectés par les désordres, puis de les mettre en perspective avec leur environnement. Ces tests indispensables au diagnostic cernent bien les pathologies et permettent au maître d'ouvrage d'orchestrer plus tard lors de la phase travaux, une réparation durable de l'édifice ausculté. 

 

Cordialement.

 

Marie-Dominique PARCHAS

Chargée de mission pour les questions de conservation

 

Service Interministériel des Archives de France

Bureau des traitements et de la conservation

 

Adresse :

56, rue des Francs Bourgeois

75141 Paris Cedex 03

Téléphone :

01 40 27 66 49

Mobile :

06 10 77 86 65

Courriel :

marie-dominique.parchas AT culture.gouv.fr

 

 

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