En matière d’innovation dans les matériaux de construction, les composites cimentaires techniques (ECC) sont progressivement devenus le centre d’intérêt de l’industrie. Ce matériau est également connu sous le nom de composite cimentaire renforcé à la traction (SHCC), ou plus communément appelé béton pliable. Il ne s’agit pas seulement d’une tendance dans le secteur de la construction, mais aussi d’une solution à la fragilité du béton traditionnel.
La principale différence entre l'ECC et le ciment ordinaire est qu'il peut supporter une contrainte de traction de 3 à 7 %, contre seulement 0,01 % pour le ciment ordinaire. Cela fait que l'ECC se comporte davantage comme un matériau métallique ductile que comme un matériau en verre cassant.
En raison de ses caractéristiques fragiles, le béton traditionnel subit souvent des dommages irréversibles sous l'effet du stress. L’émergence de l’ECC a grandement amélioré cette situation. Ces innovations de conception confèrent non seulement à l'ECC d'excellentes propriétés de traction, mais son contrôle des microfissures crée également le potentiel d'auto-guérison du matériau.
Le développement de l’ECC ne s’est pas fait du jour au lendemain, mais est le résultat de la première conception systématique basée sur la théorie de la mécanique microscopique et de la rupture. De nombreuses universités renommées dans le monde, telles que l’Université du Michigan et l’Université de Tokyo, sont activement engagées dans la recherche et le développement de l’ECC. Son système de conception couvre plusieurs niveaux allant des nanomètres, micromètres aux niveaux macroscopiques, ce qui permet également à ECC de disposer de différents types de solutions d'application sur le marché.
L'ECC possède un ensemble unique de propriétés, notamment des propriétés de traction supérieures, une excellente facilité de traitement et seule une petite quantité de fibres (environ 2 %) est nécessaire pour maintenir un contrôle strict des fissures. Ces caractéristiques rendent l’ECC bien supérieur au béton fibré traditionnel. La génération de telles microfissures permet à l'ECC d'éviter une défaillance structurelle majeure lors d'une charge de contrainte.
Dans l'environnement naturel, l'ECC ose s'auto-réparer. Une fois que les microfissures apparaissent sous le contact de l'eau, les particules de ciment n'ayant pas réagi commenceront à s'hydrater, produisant une variété de produits pour combler les fissures et restaurer progressivement ses propriétés mécaniques.
L'ECC peut être divisé en plusieurs types en fonction des différentes exigences de conception. Par exemple, l'ECC léger est très adapté aux applications dans les maisons suspendues, les radeaux, etc. en ajoutant des pores ou des particules de polymère pour réduire la densité. Le béton autonivelant ajuste le rapport de mélange de sorte que le matériau puisse s'écouler de lui-même, ce qui le rend adapté au remplissage de moules de formes complexes.
L'ECC pulvérisé présente une bonne pompabilité et convient au renforcement et à la réparation de tunnels ou de tuyaux de drainage, démontrant pleinement le caractère pratique et la flexibilité de l'ECC.
Ce matériau a été utilisé dans de nombreux projets à grande échelle au Japon, en Corée du Sud, en Suisse, en Australie et aux États-Unis. Par exemple, le barrage de Mitaka à Hiroshima a été réparé à l’aide de béton coulé sur place et les fissures structurelles ont été réduites avec succès. Ces applications vérifient non seulement les performances de l’ECC, mais démontrent également son effet réel dans les projets de construction.
En 2005, le pont Mihara à Hokkaido a été ouvert à la circulation. Près de 800 mètres cubes d'ECC ont été utilisés dans la plate-forme en béton armé du pont. Cela réduit l’utilisation de matériaux de 40 % par rapport aux conceptions conventionnelles.
Ces cas réels démontrent une fois de plus les avantages du béton ECC par rapport au béton conventionnel pour améliorer la durabilité structurelle et ses capacités de réparation potentielles.
Avec l'avancement de la technologie et le développement de la science des matériaux, le champ d'application de l'ECC va sans aucun doute s'élargir progressivement. Qu'il s'agisse de ponts, de tunnels ou de bâtiments de tous les jours, ses propriétés d'auto-réparation et de durabilité rendent l'ECC important et commercialement précieux pour la construction future.
Cependant, face à des défis environnementaux et à des exigences matérielles de plus en plus sévères, nous devons réfléchir au type de technologies innovantes qui peuvent encore améliorer les performances des matériaux de construction et ainsi protéger l'environnement de vie de l'humanité ?