Béton

 

Memorial du MartyrMémorial du Martyr, Alger, Algérie

Architectes : Pierre Lamarre, Claude Naud

 

 

 

          I -  Découverte du Ciment de Portland :


      Louis Joseph Vicat (1786-1861) est un admirateur du ciment des Romains. Il est particulièrement impressionné par la coupole de 43 mètres de diamètre du Parthénon de Rome. Cette coupole pourrait bien être l’une des premières constructions faite avec du béton coulé sur place. Vicat souhaite percer le secret du liant romain, à une époque où l’on ne distingue pas encore les chaux hydrauliques et les ciments.

Après six ans de recherches, il publie un traité intitulé « Recherches expérimentales sur les chaux de construction, les bétons et mortiers ordinaires » (1818) dans lequel il explique ses recherches et expérimentations. Il y développe la théorie de l’hydraulicité c’est-à-dire de la faculté que possède un liant de faire prise sous l’eau en l’absence d’air.

 

      Le travail de Louis Joseph Vicat permet le développement de nouvelles techniques. Jusque-là, on ne connaissait pas d’autres moyens pour fabriquer des mortiers propres à durcir sous l’eau, que de mélanger de la chaux avec de la pouzzolane ou avec de la poudre provenant de l’écrasement de la brique ou du tuileau. En effet, c’est ce que faisaient les romains.

La publication de 1818 apporte d’un coup un éclairage nouveau. Mais Vicat ne dépose pas de brevet, estimant n’avoir fait qu’approfondir un travail déjà fait. Il rend même ses découvertes publiques. Cependant, l’écossais Joseph Apsdin (1788-1855) dépose un brevet pour le ciment artificiel mais il ne considère pas avoir lui-même inventé un mode de liaison, mais plutôt un enduit capable de simuler la pierre de Portland. C’est ainsi qu’il lui donnera le nom de « ciment de Portland ». Le véritable ciment de Portland artificiel ne sera cependant pas fabriqué avant le milieu du siècle.

 

      C’est finalement vers 1850 que Demarle et Lonquety vont en France, mettre au point la fabrication du « ciment artificiel ». Il faudra attendre encore une vingtaine d’années avant sa fabrication industrielle.

 

Ciment Portland Ciment Portland 

 

 

          II -  Le béton non armé :

 

      Le béton est un matériau composite fabriqué essentiellement à partir de granulats – sable et gravillons – de ciment (liant hydraulique) et d’eau, alors que le nom de mortier est destiné à un mélange dont les granulats ne sont que du sable. Les pionniers du béton sont un peu dans l’oubli, mais ils se nomment François Cointeraux et François-Martin Lebrun.

 

      François Cointeraux (1740-1830) est un travailleur du bâtiment et est à l’origine tailleur de pierre. Dès la fin du XVIIIème siècle, il fait évoluer la technique du pisé ; terre argileuse moulée ; en compactant des mottes de terre dont il a amélioré la cohésion par du mortier de « bétum » : en vieux français cela désigne un amas de gravats. Véritable spécialiste du moulage, il publie un ouvrage sur un Modèle de citerne en béton imitant la forme d’un œuf. Cette curieuse invention est une méthode de construction consistant à réaliser un trou en forme d’œuf afin d’ y placer un coffrage intérieur de même forme et de remplir l’intervalle de béton.

 

      François Martin Lebrun (1799-1849) est architecte à Montauban. Il est très impressionné par la publication de Vicat de 1818 sur les chaux hydrauliques. C’est l’élément déclencheur qui va attiser son intérêt pour tout ce qui concerne l’étude du béton.

 

      C’est le premier architecte qui va utiliser le béton comme matériau principal dans ses bâtiments. Il tente tout d’abord de faire adopter ce matériau dans la construction d’un pont dans le département de Tarn. Puis réussit à le faire accepter pour la construction de la maison de son frère dans le même département à Marssac. Elle est intégralement faite de béton, à l’exception des fondations qui sont en pisé.

 

Hotel de villeHotel de Ville, Gaillac, Tarn, France

Architecte : François Martin Lebrun

 

      En 1831, Lebrun utilise sa conception des voûtes pour la réalisation du nouvel Hôtel de ville de Gaillac. Il s’agit de la première application du béton à un bâtiment civil. Puis en 1835 débute son projet le plus ambitieux : le temple protestant de Corbarieu (Tarn et Garonne) qui s’appui sur la théorie des chaux hydrauliques de Vicat. Cependant l’ouvrage subit de nombreuses fissurations lors de sa construction. Et la multiplication de ces problèmes amène l’architecte à réfléchir : il pense qu’il faudrait ajouter des fils de fer dans le béton afin de le solidifier.

      François Martin Lebrun n’a pas été l’inventeur du béton mais il s’est battu pour son intégration dans le bâtiment.

 

 

 

          III -  Du métal enrobé de béton :


      Afin de remplacer le bois qui pourrit dans la construction de bateaux, Joseph Louis Lambot (1814-1887), agriculteur du Var, découvre un procédé basé sur une armature métallique enrobée par du ciment. Il construit en 1848 une barque en « ciment armé » sur laquelle il aime naviguer avec sa famille sur le petit étang de sa propriété de Miraval. Il en fabrique une seconde et l’expose à L’Exposition Universelle de 1855 à Paris où le « bateau ciment » rencontre un immense succès.

 

Lambot

Joseph-Louis Lambot. 1814 - 1887

 

      Ainsi, en 1855, Lambot dépose un brevet sur cette fameuse association de fer et de ciment. Mais, d’un point de vue technique, il ne s’agit pas encore de « béton armé » ni même de « ciment armé ». Les réalisations de l’agriculteur demeureront artisanales. Si bien que, n’exploitant plus son brevet durant plus de deux années consécutives, Lambot perd ses droits en vertu de la loi de juillet 1844 sur les conditions d’exploitation des brevets.

 

      François Coignet (1814-1888) est un entrepreneur d’origine lyonnaise, ce qui explique qu’il ait été influencé, comme Cointeraux et Lebrun, par la technique du pisé très développée à cette époque dans la région Rhône-Alpes. S’inspirant largement des travaux de Lebrun, il fait un premier usage de béton en 1852 à Saint Denis, près de Paris, lorsqu’il construit une usine chimique. Comme dans la maison de Marssac de Lebrun, murs, voûtes, escaliers et linteaux sont en béton. Ses premières expériences lui confirment que le peu de solidité du matériau tient au moins autant du manque de cohésion du mélange que de la nature des composants.

 

Plan

Immeuble, Saint Denis, France

Architecte : François Cognet


      Il modifie donc le mélange et décide de l’expérimenter en 1853 sur une autre opération, qui n’est qu’autre que sa propre maison sur le terrain acquis juste en face de l’usine précédente, au 72 rue Charles Michels à Saint Denis. La valeur historique de ce bâtiment tient essentiellement à deux innovations : d’une part il s’agit de la première tentative de réalisation de façades sophistiquées entièrement en béton coulé avec balustrades. D’autre part, son plancher terrasse de vingt cinq centimètres d’épaisseur est réalisé en béton renforcé par des poutrelles de fer. Le mortier qui enrobe les profilés contient des cendres de houille. François Coignet le baptise « béton aggloméré ». En 1855, il dépose deux brevets dont l’un s’intitule « béton économique » et l’autre « emploi du béton ». Il sera récompensé à L’Exposition Universelle de 1855 par une médaille de bronze.

 

      Toujours en 1855, Coignet construit la maison du chef de gare de Suresnes en « béton aggloméré », et l’année suivante la célèbre maison de la rue des Poissonniers à Saint Denis. En 1861, il publie un mémoire préconisant l’incorporation des armatures, intitulé Bétons agglomérés appliqués à l’art de construire. Il s’installe comme entrepreneur en fondant la « Sociétés Centrales des Bétons Agglomérés » et trouve de nouvelles applications dans le cadre des travaux d’Haussmann : égout de Paris, cimetière de Passy, grand mur de soutènement du Trocadéro, caserne de l’Ile de la Cité… Il réalise l’église de Sainte Marguerite du Vésinet en 1864, avec sa flèche de 40 mètres de haut.

 

      En 1868,  François Coignet construit un aqueduc de 1 600 mètres de longueur dans la forêt de Fontainebleau. L’année suivante, il surélève l’aqueduc de la Vanne en béton aggloméré. Il construit même un phare de 55 mètres de haut à Port-Saïd. Puis il démissionne de son poste de président de sa société, ce qui met provisoirement de côté l’histoire du béton en France. Il faudra attendre plus de dix ans pour qu’un autre grand industriel français exploite ce matériau de façon systématique et à grande échelle.

 

      Joseph Tall fut le premier entrepreneur anglais à mettre en œuvre les principes du béton aggloméré. Ce dernier déposa un brevet de coffrage récompensé par L’Exposition Universelle de Paris en 1867. Mais il semble qu’aucun anglais n’incita ses compatriotes à exploiter à grande échelle les qualités de ce matériau. C’est donc aux français qu’il va appartenir de poursuivre l’histoire.

 

      En 1867, Josep Monier, horticulteur à Versailles, dépose un premier brevet pour des caisses horticoles formant un bassin mobile en « fer et ciment », complété par des additifs en 1873 pour « tuyaux » et « construction de ponts et passerelles ». Il réalise aussi la construction d’un réservoir de 110 m3 à Bougival en 1872, le premier en béton armé. En 1875, Monier construit le pont du Château de Chazelet dans l’Indre, qui constitue l’une des premières structure en véritable béton armé.

 

MonierJoseph Monier. 1823 - 1906

 

      Le 3 novembre 1877, Joseph Monier dépose un nouveau brevet, bientôt suivi d’un additif en 1878 pour des poutres en béton armé. L’idée de ce dernier consiste à assigner aux armatures en métal le rôle d’élément de tension dans une poutre soumise à la flexion. Cette idée maîtresse est le fondement du béton armé.

 

      Les brevets de Monier ne trouvent pas tout de suite de preneur en France et c’est Freigtag, Malenstein et Josseaux qui, en 1884, en obtiennent les droits, acquis à leur tour par Wayss qui publie Das System Monier en 1887. D’où la filière allemande « MonierBau ».

 

      En France, il va falloir attendre François Hennebique pour que le béton armé – au sens plein du terme - prenne le départ, brillant et définitif, que chacun connaît, et qui date des années 1890.

 

 


         IV -  Les débuts du béton armé :

 

      Durant cette fin de siècle, c’est effectivement à François Hennebique que l’on doit le rôle majeur joué dans le lancement et la diffusion du béton armé.

 

      François Hennebique (1841-1921) fonde son entreprise de construction en 1867. Il va créer quarante-deux agences à l’étranger, notamment à Bruxelles, Saint-Pétersbourg, New York, et même à Rio de Janeiro. Le nombre des réalisations du « système Hennebique » durant cette période dépassera les sept mille !

 

      A cette époque, les administration françaises, notamment celle des Pontes et Chaussées, sont soumises à des règlements stricts. Elles sont par ailleurs loin d’être enthousiastes pour ce nouveau matériau, dont l’intérêt semble leur échapper. C’est le Génie Militaire qui va montrer l’exemple en commençant à l’adopter en 1886 pour la construction de stands de tir à Lyon et à Grenoble, puis pour des planchers de casernes. Les services municipaux ainsi que les chemins de fer départementaux vont ensuite emboîter le pas.  En 1888, François Hennebique coule en Belgique ses premières dalles armées de fers ronds. L’année suivante, Edmond Coignet (fils de François) fait une première communication sur le béton armé à la Société des Ingénieurs Civils de France. De 1889 à 1900, les premiers ouvrages en béton ce succède.

 

      En 1900, François Hennebique réalise pour le siège de sa société, le premier immeuble en béton armé, au 1 rue Danton à Paris, sur un terrain étroit triangulaire en bordure de la place Saint Michel. Pour une résistance donnée, le béton armé occupe un volume inférieur à celui des traditionnelles maçonneries de moellons, si bien que les porteurs verticaux prennent moins de place. Cela permet de gagner en surface au sol. Cet avantage paraît intéressant pour ce terrain relativement étroit. Il y a également un gain dans la hauteur du bâtiment grâce à une épaisseur moindre des planchers.

 

HennebiqueFrançois Hennebique. 1841- 1921

 

      L’Exposition Universelle de Paris en 1900 va permettre de populariser le béton, surtout auprès de la clientèle privée potentielle. Malgré l’effondrement d’une passerelle piétonne réalisé en ciment armé, qui aura causé la mort de neuf personnes, le béton va continué son expansion.

 

      Les autorités françaises s’étaient montrées jusque-là réticentes à délivrer des permis de construire pour des structures en béton armé. Elles acceptaient néanmoins le système Hennebique. Mais ce procédé ayant été employé par un nombre tellement important d’entrepreneurs plus ou moins contrôlés, qu’il s’était avéré essentiel de fixer des normes de sécurité. C’était le but de la Commission créée dès 1892, présidée par Louis Armand Considére et comprenant les experts de l’époque, dont François Hennebique lui-même.

 

      Les travaux de cette commission aboutissent à la parution, le 20 octobre 1906, des premières instructions ministérielles françaises relatives à l’emploi du béton armé. Cette reconnaissance officielle du béton armé mettra fin au rejet de ce nouveau matériau de construction. Elle le fera passer du stade d’une innovation hasardeuse à celui d’un composant à part entière dans la construction architecturale de l’époque.

 

 

          V - Les expérimentations se multiplients


      Grâce à la reconnaissance officielle du béton comme étant un matériau de construction viable, il est désormais utilisé pour la conception de dizaine de milliers de bâtiments.

 

Dans les années 1920-1930, l’emploi de l’ossature en béton se généralise en résidentiel à Paris. Le poteau porteur devient le procédé « traditionnel » dans la construction d’immeubles.

 

Pour des raison économique, le béton remplace ce qui était à l’origine en bois dans les édifices : poteaux, poutres, planchers, escalier… Il permet aussi d’alléger la maçonnerie d’un bâtiment. Toutefois, la mise en œuvre de ce matériau reste délicate jusqu’au début du XXème siècle car la découverte du béton armé s’est faite petit à petit. Le béton armé n’est donc accepté que là où sa présence est discrète.

 

Au début des années 1930, le béton armé s’emploi surtout dans le bâtiment sous forme de fondations, poteaux, poutres, planchers, escaliers et toitures. Parallèlement les connaissances sur le béton se développent et les maçons se familiarisent avec son utilisation.

 

 

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