Bétons et microorganismes : biodétérioration, bioréparation et bétons biogènes

Animatrice : Alexandra BERTRON Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. 

 

Contexte

Les structures de Génie Civil peuvent être exposées à l’action des microorganismes dans différents contextes  (eaux usées, eaux douces, eaux souterraines, eau de mer, milieux agricoles ou agro-industriels, méthanisation, etc.). Dans ces milieux, les effets des microorganismes (bactéries et/ou champignons) sur le béton des ouvrages peuvent être bien souvent délétères. En effet, du fait de la production de composés chimiques agressifs (acides, CO2, composés soufrés, etc.) et de la formation de biofilms à la surface, les structures subissent des agressions sévères conduisant à différents types de détériorations induisant une réduction drastique de la durabilité des structures.

Par ailleurs, les parements de bâtiments peuvent être encrassés par des salissures biologiques, qui, si elles n’ont que peu d’impact sur la microstructure des matériaux, altèrent la qualité esthétique de la construction et entraînent des coûts de nettoyage importants. La succession biologique responsable de ces altérations sur les parements comprend des microalgues noires, vertes ou rouges. Les efforts de R&D se portent notamment sur développement de solutions préventives ou curatives, et préférentiellement respectueuses de l'environnement, pour protéger les murs extérieurs et les toitures.

Dans certains cas, en revanche, la prolifération des microorganismes à la surface des bétons peut être recherchée (murs végétaux, bétons pour récifs artificiels ou infrastructures marines, par exemple) pour des raisons esthétiques (avec d’autres avantages, notamment en termes de comportement hygrothermique des bâtiments) ou pour réduire l’impact environnemental de la construction de structures. Cette thématique des « bétons biogènes » correspond à des enjeux récents de recherche et constitue un point d’intérêt fort des chercheurs et industriels.

Les micro-organismes peuvent, par ailleurs, avoir des effets bénéfiques sur les matériaux cimentaires lorsqu'ils sont utilisés, par exemple, pour protéger et / ou réparer le béton dans des applications telles que les matériaux auto-cicatrisants à base de bactéries. De nouvelles formulations de matériaux cimentaires ou de solutions d’imprégnation, incorporant des bactéries sélectionnées et des précurseurs chimiques adaptés, sont développées dans le but de remplir les micro-fissures dans le béton et d'améliorer ainsi les propriétés de durabilité.

Pour l’ensemble de ces phénomènes, l’amélioration des propriétés des matériaux ou des procédés se heurte à la complexité des phénomènes d’interactions entre microorganismes et matériaux, cimentaires en particulier. Par ailleurs, l’environnement normatif est actuellement défaillant : les normes définissant l’agressivité des milieux contenant des microorganismes, par exemple, ne sont pas pertinentes, ce qui entrave les prescriptions adaptées pour la formulation des bétons. Par ailleurs, il n’existe pas de méthode d’essai normalisé pour caractériser les performances des matériaux et procédés dans les différents contextes.

Des recherches récentes ont été développées réunissant des équipes pluridisciplinaires (matériaux du génie civil / microbiologie et bio-procédés / chimie, etc.) à l’échelle internationale et nationale et des données sont maintenant disponibles, dont la communauté scientifique et industrielle peut bénéficier.

 

Objectifs 

Sur la base d’un état de l’art et de l’expertise des membres du GT, les objectifs de ce groupe sont, dans les différents contextes évoqués ci-dessus :

  • D’établir un état de l’art clair et simplifié des phénomènes d’interactions et de leur impact sur les propriétés des bétons
  • D’émettre des recommandations sur les méthodologies d’essais pour l’évaluation des performances des bétons et produits,
  • De clarifier les aspects de la normalisation devant être améliorés (classification des environnements agressifs, par exemple) et apporter des pistes pour ces améliorations,
  • D’émettre des recommandations sur les bonnes pratiques en termes de formulation de matériaux, et plus particulièrement de bétons,
  • De faire un bilan sur les sujets et axes nécessitant des efforts de recherche et développement supplémentaires

Les sujets couverts par le GT incluront :

  • la biodétérioration en environnements agressifs : assainissement et ouvrages de gestion de l’eau, milieux agricoles et méthanisation, etc.
  • les salissures biologiques sur les parements,
  • les matériaux cimentaires à bioréceptivité améliorée - bétons biogènes pour les milieux marins ou les murs végétaux,
  • les techniques de réparation et cicatrisation des bétons impliquant des microorganismes.

L’étendue de ces domaines pourra être affinée / ajustée lors des premières réunions du GT.

 

Programme de travail et livrables

Le GT aura une durée de vie de 2 à 3 ans.

Il ambitionne de rédiger un ou plusieurs documents de synthèse de son travail sous la forme d’un guide présentant une vue d’ensemble des phénomènes, les recommandations sur les méthodes d’essais et sur les bonnes pratiques.

Le GT organisera également, à la fin de son exercice, une journée technique visant à restituer les résultats de son travail.

Afin d’atteindre ces objectifs, le GT sera organisé en sous-groupes correspondant aux thématiques à traiter

Les réunions plénières seront organisées tous les 6 mois. Des réunions bimestrielles ou trimestrielles seront également planifiées par sous-groupe en présentiel ou par visioconférence.

La date de 1ere réunion plénière envisagée est début avril 2018.

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