Un acier intelligent pour raccourcir les rénovations de ponts routiers belges ?

Les automobilistes qui empruntent régulièrement le Ring de Bruxelles connaissent la chanson : des voies rétrécies, une limitation à 50 km/h, des bâches de chantier à perte de vue et, ça va de soi, d’interminables fils tous les jours. La rénovation complète du viaduc de Vilvorde constitue à ce jour le plus vaste chantier de viaduc jamais entrepris en Belgique. Lancé en août 2023, il doit s’achever... à l’été 2031 si tout se déroule comme prévu, évidemment… Huit années de travaux pour un pont long de 1,7 km, c’est quand même beaucoup. Tout comme le coût : environ 500 millions d’euros à ce stade, soit près de trois fois l’estimation initiale (180 millions d’euros).

Le viaduc de Vilvorde date des années 1974-1977 et il avait été conçu pour une durée de vie de cent ans. Dans ces situations, c’est souvent l’optimisme qui l’emporte. Mais dans la réalité, l’ouvrage a souffert plus que prévu : corrosion du béton, présence d’amiante en raison notamment d’un trafic quotidien de 150.000 à 180.000 véhicules. Et la partie la plus critique reste à venir : à partir du printemps 2027, une moitié complète du pont sera fermée en alternance.

Acier à mémoire

Pourtant, une autre solution aurait été possible. Car pendant que les automobilistes belges patientent dans les embouteillages, des chercheurs de l’Empa – le laboratoire fédéral suisse pour la science et la technologie des matériaux – ont présenté une technologie susceptible de transformer les processus de rénovation des ponts. Ceux-ci ont développé des poutrelles en alliage de fer à mémoire de forme (Ferro-Shape Memory Alloy, ou Fe-SMA).

Ces poutrelles sont préétirées avant d’être ancrées dans le béton. Elles sont ensuite chauffées à environ 200 degrés Celsius et, sous l’effet de la chaleur, le métal est capable de reprendre sa forme initiale qui était plus courte. La pièce se recontracte donc. Et comme celle-ci est noyée dans le béton, cette contraction génère des forces de précontrainte qui rebouchent littéralement les fissures. Autrement dit, le vieux pont en béton « cicatrise » tout seul. Ce principe rappelle celui de l’asphalte autoréparant. 

Angela Sequeira Lemos, chercheuse à l’Empa, résume ce principe : « on ancre les barres, on les chauffe et elles font le reste. » Aucun vérin hydraulique n’est donc nécessaire, pas plus que d’autres installations de mise en tension complexes. Seul cet acier intelligent et une source de chaleur suffisent. 

Deux fois plus résistant

Des essais menés sur des dalles en béton de cinq mètres qui reproduisaient des tabliers de pont ont livré des résultats probants. Les dalles renforcées se sont révélées non seulement plus rigides sous la charge du trafic, mais aussi deux fois plus résistantes que les éléments non renforcés. Mieux : les fissures existantes se refermaient de manière visible.

Il faut noter que d’autres compositions chimiques peuvent produire un effet comparable. Mais le grand avantage du Fe-SMA tient à sa base ferreuse : une matière première abondante et plutôt abordable.

Mais on voit la question poindre ? S’agit-il encore d’un développement de laborantin qui ne verra jamais le jour ? pas du tout et c’est là l’autre bonne nouvelle. L’acier à mémoire de forme est déjà commercialisé par re-fer AG, une spin-off de l’Empa qui a déjà signé plus de 500 projets en Suisse. La technologie a notamment été utilisée avec succès sur un pont tchèque vieux de 113 ans. Des plans d’expansion à l’international sont en cours.

Quelles conséquences pour nos routes ?

Le tout est maintenant de savoir si cette technologie pourrait réduire les chantiers interminables que connaissent les routes et les ponts en Belgique. Le gouvernement flamand doit investir (via le programme PPP Kunstwerken) dans la rénovation d’une cinquantaine d’ouvrages d’ici 2030. Si l’acier à mémoire de forme permettait de renforcer une partie de ces ponts sans devoir les démolir puis les reconstruire, l’économie potentielle se chiffrerait en milliards d’euros – et en milliers d’heures d’embouteillages évitées.

Le viaduc de Vilvorde est probablement trop dégradé à l’heure d’aujourd’hui pour être sauvé par le seul recours à cet acier intelligent. Mais pour les dizaines d’autres ponts flamands et wallons en attente de rénovation, cette invention suisse pourrait faire la différence et réduire plusieurs années de travaux à seulement quelques mois. Il se trouve d’ailleurs que les chercheurs de l’Empa sont à la recherche d’un pont pour leur premier test à grande échelle en dehors de la Suisse. Un message à transmettre à nos ministres des Travaux publics ? 

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