Des chercheurs du Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche (Empa) en Suisse ont développé une méthode innovante pour renforcer les ponts vieillissants en utilisant des alliages à mémoire de forme et du béton fibré. Cette méthode consiste à intégrer des barres en alliage ferreux à mémoire de forme (Fe-SMA) activées thermiquement dans une couche de recouvrement en béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP). En chauffant ces barres, des contraintes internes sont générées, ce qui permet de refermer efficacement les fissures, de réduire les déformations et d'ajouter une précontrainte à la structure, sans nécessiter de mise en tension mécanique traditionnelle.

Les chercheurs Angela Sequeira Lemos et Christoph Czaderski indiquent qu'il s'agit de la première fois que le Fe-SMA est associé au BFUP pour le renforcement de ponts. Après avoir validé en laboratoire les propriétés d'adhérence des matériaux, l'équipe a réalisé des essais à grande échelle sur des dalles de béton de 5 mètres de long simulant un tablier de pont en porte-à-faux. Certaines dalles n'ont pas été renforcées, tandis que d'autres ont été recouvertes d'une couche de BFUP avec des armatures traditionnelles ou des barres de Fe-SMA, et ont été intentionnellement fissurées avant renforcement pour simuler un scénario de réparation réel.

Lors des tests, les barres de Fe-SMA ont été chauffées à environ 200 °C, activant ainsi leurs propriétés de mémoire de forme, ce qui a provoqué leur contraction et généré une précontrainte. Le suivi a montré que cette méthode permet de refermer activement les fissures existantes, de retarder la déformation permanente et d'offrir une structure plus rigide sous des charges simulées du quotidien. Par rapport aux méthodes de renforcement traditionnelles, la combinaison alliage à mémoire de forme et béton fibré a doublé la capacité portante et présenté des performances supérieures.

Bien que le coût des matériaux soit plus élevé et que l'application actuelle se limite aux ponts gravement endommagés où les techniques standards sont insuffisantes, les chercheurs estiment que cette méthode est également applicable dans le secteur de la construction, par exemple pour les balcons ou les toits plats. Financé par Innosuisse et réalisé en collaboration avec des institutions telles que la Haute école spécialisée de Suisse orientale, le projet cherche actuellement un pont pour une première application sur site, afin de démontrer le potentiel de la technologie et de contribuer à la réduction des coûts.

Le système Fe-SMA fonctionne sur le principe de l'installation de barres pré-étirées qui, une fois chauffées, retrouvent leur structure cristalline d'origine. Contraintes, elles génèrent des forces internes transmises au béton. L'alliage contient des éléments comme le manganèse, le silicium et le chrome pour obtenir le comportement de mémoire de forme. Comparée à la mise en tension hydraulique traditionnelle, cette méthode nécessite moins d'équipement, mais ses performances à long terme, son rapport coût-efficacité et les détails de sa mise en œuvre sur site nécessitent encore d'être validés.

La chercheuse Sequeira Lemos souligne : « La beauté de ce système de renforcement réside dans sa simplicité : on ancre les barres, on les chauffe, et elles font le reste du travail elles-mêmes. Les capteurs que nous utilisons fonctionnent sur un principe similaire à celui des câbles à fibres optiques en télécommunications, en analysant la lumière rétrodiffusée pour surveiller avec précision les déformations. Nous avons pu prouver que le système est non seulement efficace, mais qu'il peut aussi revitaliser les ponts existants. Une démonstration sur site pourrait susciter l'intérêt de l'industrie et, avec une demande croissante, réduire le coût des matériaux, apportant ainsi une transformation dans la rénovation des ponts. »

Chercheurs suisses utilisent des alliages à mémoire de forme et du béton fibré pour renforcer des ponts vieillissants