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formulation du béton

Définition de la composition du béton. La composition donne la masse de chaque constituant pour un mètre cube de béton en place.


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décoffrage

Enlèvement des éléments de coffrage d’un élément en béton coulé en place après que ce béton a atteint une résistance suffisante.


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plastique

(adj) se dit du domaine des déformations irréversibles d’un matériau sous sollicitations. Le domaine plastique du béton est faible (moins de 0,2% en compression), mais il est pris en compte dans le calcul du béton armé pour les états limites ultimes. L’acier de construction a un domaine plastique important (plus de 10%), ce qui lui confère un caractère ductile.


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contrainte

Sollicitation qui s’exerce, par unité d’aire, sur une section d’un solide sous l’effet des actions extérieures qui lui sont appliquées. Cette sollicitation est un vecteur qui peut se décomposer suivant une composante normale à la surface et une composante parallèle à la surface. La première est une sollicitation de compression ou traction, la seconde de cisaillement. Le dimensionnement d’un élément de structure passe par l’étape du calcul des contraintes ou des déformations maximales au sein de l’élément.


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durabilité

Capacité pour une structure à maintenir des fonctionnalités pendant sa durée de vie prévue. La norme EN 1990, ou eurocode 0, propose des durées d’utilisation de projet, c’est à dire des durées probables de vie des constructions, en fonction de leur nature. Ainsi, il est proposé qu’un pont ait une durée d’utilisation de 100 ans et un bâtiment de 50 ans. Ces valeurs sont données à titre d’exemples et peuvent être naturellement modifiées par le maître d’ouvrage, lequel peut décider des durées d’utilisation différentes. Enfin les valeurs proposées intègrent implicitement le fait que les constructions soient entretenues et puissent être réparées pendant leur durée d’utilisation.


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granulats

Les granulats sont les inclusions, a priori inertes, du béton. Ils couvrent une gamme dimensionnelle très étendue, de quelques microns à plusieurs centimètres. Ils sont d’origine naturelle (alluvionnaire ou de carrière), artificielle (sous-produits industriels, élaborés industriellement, recyclés, légers et très légers ; Ils déterminent les caractéristiques mécaniques et parfois esthétiques du béton. L’optimisation granulaire est une étape importante de la formulation des bétons. Il s’agit d’optimiser la granularité du béton, c’est à dire la distribution optimale de tailles des granulats. Cette opération permet de minimiser la quantité de ciment du béton, à résistance et consistance données, ce qui permet de faire un béton économe, ayant par ailleurs des caractéristiques améliorées dans le domaine du retrait et du fluage.


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matrice

Pour les physiciens Dans une vision du béton en tant que matériau composite, la matrice constitue la pâte cimentaire durcie tandis que les granulats sont les inclusions. Les phénomènes de retrait, de fluage prennent naissance dans la matrice, les inclusions étant souvent considérées inertes. Pour les spécialistes du chantier Le terme de matrice désigne la peau texturée d’un coffrage réalisée en matériau souple. On parlera par extension de béton matricé.




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BFUP

béton fibré ultra performant. C’est un béton de résistance caractéristique supérieure ou égale à 150 MPa en compression. Il contient de 2 à 8 % en volume de fibres, métalliques ou polymères. la teneur courante étant de 2,5% en volume. Leur particularité est qu’ils sont préparés avec un rapport e/c très faible, i.e. proche de 0,2, ce qui nécessite l’usage d’un superplastifiant très efficace, un malaxage très énergique.


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résille

surface composée d’un réseau de barres fixées entre elles à chaque noeud et travaillant essentiellement en compression ou en traction. Exemples : filet, maille, réseau des plombs d’un vitrail. Souvent associée à l’acier et au travail en tension, comme dans l’exemple du Projet Rives de Seine sur l’Ile Seguin de Nicolas Michelin, elle l’est aussi au béton fibré ultra haute performance. Dans le cas de la Tour Hypergreen de Jacques Ferrier, elle assure le contreventement en faisant transiter les charges de vent via sa structure périphérique, en utilisant la postcontrainte.


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trous de banches


Figure 12. Vue d’un ferraillage de voile d’un ouvrage maritime et des entretoises terminées par des bouchons coniques bleus. On observe en partie haute des cales triangulaires en mortier permettant de maintenir la cage d’armature en bonne position, pour l’obtention de l’enrobage désiré. Vue d’un trou conique laissé par une entretoise. ©RLR
trous, provenant des tiges filetées de maintien des banches, visibles sur les parois de béton obtenues par coffrage sur les 2 faces. Ces tiges sont sollicitées en traction sous l’effet de la poussée du béton. Elles permettent de contrôler l’épaisseur de la paroi en béton et de limiter les déformations du coffrage. Ces trous de banches sont ensuite obturés par des bouchons en béton.


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monolithe

Élément architectural fait d’un seul bloc de grandes dimensions. Par extension une structure monolithique désigne une structure peu déformable ou dont l’apparence est celle d’un monolithe.


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eau

L’eau a un double rôle d’hydratation de la poudre de ciment et de facilitation de la mise en œuvre (ouvrabilité). Son dosage est très important. En l’absence d’adjuvant plastifiant, la quantité d’eau est déterminée par la condition de mise en œuvre. En ajoutant un superplastifiant, la quantité d’eau utilisée décroît et les performances mécaniques du matériau sont améliorées (BHP : béton hautes performances).


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ciment

Au sens large, le ciment est une matière pulvérulente formant avec l’eau une pâte liante capable d’agglomérer en durcissant des substances variées (Larousse 2002). Dans le présent contexte, le terme de ciment désigne par défaut un liant hydraulique, i.e. qui fait prise au contact de l’eau par hydratation, dont la composition est régie par la norme EN 197.1. Il existe des ciments spéciaux qui possèdent des propriétés spécifiques de prise ou de résistance : ciment alumineux fondu, ciment prompt naturel…régis par des normes spécifiques. Le ciment est gris le plus souvent mais il existe des ciments blancs composés à partir de matières premières sans oxyde de fer.


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béton blanc


Un béton blanc s’obtient par l’usage d’un ciment blanc et de granulats clairs. Un tel ciment est fabriqué à partir d’argiles sans oxyde de fer. Une autre possibilité pour l’obtention d’un béton blanc est l’utilisation d’un ciment de type CEM III, c’est à dire à base de laitier de haut fourneau. Les bétons de ciment CEM III ont des peraments qui deviennent progressivement très clairs, d’une teinte très proche de celle des bétons de ciment blanc.


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lavage


Lors du traitement de surface par désactivation du béton, par un retardateur de prise, l’opération de lavage a pour but d’enlever la laitance n’ayant pas durcie pour faire apparaître les granulats du béton.


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sablage


le sablage consiste à projeter à haute pression un mélange granulaire fin sur la paroi de béton dans le but d’obtenir une texture rugueuse.


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bouchardage


Traitement de surface réalisé avec une boucharde qui permet d’obtenir une surface texturée assez grossière.


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polissage


Le polissage est un procédé de traitement du béton permettant d’obtenir une surface lisse et brillante. Il s’effectue la plupart du temps en usine de préfabrication par l’utilisation de machines spéciales équipées de meules diamantées. Pour obtenir une surface qui laisse affleurer les granulats, et leur couleur, on peut recourir à d’autres procédés tels la désactivation, le bouchardage, le grésage ou encore le sablage.


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adjuvants

Les adjuvants modifient en les améliorant les propriétés du béton. Ils représentent moins de 5% du poids du ciment. On en distingue 3 grands types : - les plastifiants et superplastifiants qui modifient l’ouvrabilité du béton - les accélérateurs de prise et de durcissement et les retardateurs de prise qui ont une action sur les délais de prise (temps chaud / temps froid) - les entraîneurs d’air, hydrofuges de masse, rétenteurs d’eau qui ont une action sur la résistance aux agents extérieurs (milieux agressifs / ouvrages hydrauliques) Le choix des proportions de chacun des constituants d’un béton afin d’obtenir les propriétés mécaniques et de mise en œuvre souhaitées s’appelle la formulation.


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BAP

béton autoplaçant Les bétons autoplaçants ont la particularité d’être suffisamment fluides pour être mis en œuvre sans vibration. Ils couvrent l’ensemble des classes de résistance et peuvent donc être de haute résistance. Ils contiennent une quantité de fines supérieure à celle des bétons vibrés, et, généralement, des agents stabilisants évitant la ségrégation.


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précontrainte

La précontrainte d’une pièce en béton consiste à exercer sur celle-ci des contraintes de compression permettant d’éviter, ou de limiter, l’apparition de contraintes de traction dues aux chargements extérieurs. En pratique, la précontrainte s’effectue par des torons tendus transmettant des contraintes au béton par adhérence (pré-tension), ou par des câbles formés de plusieur torons, introduits dans une conduite cylindrique, et ancrés aux extrémités de la pièce en béton par une tête d’ancrage (post tension) (détails). Voici une animation du processus en post tension pour le viaduc de Blagnac :




Esthétique des bétons
Aspect et surface, entre expression et technologie d’un matériau
fiche thématique n°1
   


Musée Juif Berlin ©SCD

Les chemins de décisions qui caractérisent un projet d’architecture sont l’objet de choix multicritères. L’esthétique d’une architecture n’est pas seulement confrontée à la représentation d’une forme conçue avant d’être donnée à voir. Oscillant entre le connu, le pensé et le représenté, elle se profile et évolue dans un échange entre les connaissances, l’expérimentation et l’expérience des concepteurs et des constructeurs, avant de s’exposer à la critique. Articulant le temps créatif de la conception et le temps social de l’histoire future, elle n’est pas dissociable de critères de durabilité ou d’économie.

Aborder l’esthétique des bétons revient à poser la question du rôle du matériau agissant sur une architecture, en soulignant la forme, en confirmant l’échelle, en interrogeant la mise en œuvre. Le matériau est alors compris comme un médiateur culturel, technique et donc social.

Ce chapitre, important pour la compréhension générale des objectifs du DVD, introduit le rôle de la matière variée des bétons dans la qualité reconnue des réalisations architecturales. Le béton souvent décrit sous l’angle de la rigueur structurelle sera regardé également pour l’expressionnisme des volumes et les effets de surface déployés par certaines architectures. L’esthétique et les traces mémorisées de sa fabrication n’étant pas dissociées, la connivence du temps et du faire artisanal ou industriel du chantier sera considérée dans la quête de qualité des surfaces, ainsi que le renouvellement des techniques et des performances. La matière et le faire dans la conception étant observés dans leur étroite relation, c’est bien le rôle rénové de l’architecte dans la chaîne de conception qui permettra de mettre en valeur la magie des hybrides et les nouvelles compositions de matières qui s’ouvrent devant nous.

INTRODUCTION

Lorsque l’on imagine la matière et l’aspect d’une architecture en béton, on peut penser d’abord au monde de la solidité, de la continuité et de l’opacité. Pour l’ingénieur P.L. Nervi, le béton était le meilleur matériau structurel jamais imaginé par l’humanité, permettant de créer des pierres coulées de n’importe quelle forme. F.L. Wright quant à lui était fasciné par l’idée de continuité offerte par le béton.



1- Le Lingotto, Matté-Trucco. ©SCD
 

2- Couvent de la Tourette de Le Corbusier. ©SCD






Dès la période moderne, le béton va s’imposer comme un matériau qui répond à la fois à l’expression de la structure et à celle de l’enveloppe. Depuis quelques années, les nouvelles générations de bétons bousculent les idées reçues. On regarde cette matière polymorphe non plus seulement comme opaque, mais aussi comme translucide, légère, colorée, sérigraphiée, auto-nettoyante, révélatrice d’images,…
 

3- Maison bulle d’Antti Lovag. photo d.r. Site:blog.uncovering.org



Le matériau courant de l’après-guerre, à l’aspect relativement rude et peu attractif, employé à l’économie par l’architecture ordinaire, celui qui a donné si mauvaise réputation au béton, a été utilisé de manière intensive et sans beaucoup de poésie. Dénotant souvent une base grise, froide, austère, voire une architecture déprimante, il relevait pourtant parfois d’une architecture héroïque, trahie par sa mise en œuvre et un manque d’entretien.

La conquête et la respectabilité de la matière et de la surface des bétons ont pris du temps. Les défauts de mise en œuvre pouvant ruiner l’aspect d’un bâtiment, les architectes ont cherché d’abord à maîtriser la surface du béton par des traitements après coulage et par le dessin scrupuleux des coffrages. Peu à peu, le travail sur la plasticité et les textures s’est appuyé sur une meilleure interface entre tous les acteurs de la chaîne de production depuis la formulation du béton jusqu’au soin du décoffrage et au contrôle de la mise en œuvre. Les registres physiques, symboliques, esthétiques du béton se sont développés et les architectes ou designers, aidés par les industriels, en font tout autre chose. Il a radicalement changé de peau et arbore aujourd’hui, pour des projets contemporains majeurs, des aspects de surface aux textures, couleurs et formes fascinantes, tout en offrant de surcroît des performances techniques spectaculaires qui renouvellent le langage architectural.



4- Blockhaus à Anglet. ©SCD

 

5- Ponte sul Basento. ©T.Lori

 

6- Panneau mural. ©F. Passaniti



Le béton en tant que matière composée met à la disposition du concepteur des variantes de cette matérialité en une multitude de possibilités.



1 Qualité et matière




Le matériau agit sur le projet en tant qu’il en souligne la forme, en confirme l’échelle, en interroge la mise en œuvre. Expressivité, apparence, parement désignent ce rôle du matériau comme médiateur entre l’homme et le bâtiment. Un volume peut selon la matérialité qui lui est associée devenir léger et transparent ou monolithique et massif.
Eveil de notre perception sensorielle, appréhension et compréhension de notre environnement immédiat, la matière de nos enveloppes habitées qualifie notre relation à l’espace construit dans son immédiateté et sa temporalité.


1.1 La qualité visuelle du projet architectural :
entre représentation, construction et technologie




La maîtrise recherchée de l’expressivité et de l’apparence ancre le travail de l’architecte dans la relation entre représentation, production et construction. Les éléments d’un système de revêtement ou de surface peuvent se regarder en tant que constituants iconographiques de la façade aussi bien que reflet du mode de production. La pratique de la représentation n’est ni indépendante de la technologie, ni dominée par elle, mais la logique de fabrication est au centre du dispositif.
 

7- Sagrada familia. Suite du chantier de Gaudi. ©SCD






Représentation et technologie



8- Pavillon de Barcelone de Mies van der Rohe. ©SCD
 

9- L’église de Ronchamp de Le Corbusier, vue intérieure. ©NB



Les relations entre représentation et technologie ont évolué au cours du XXème siècle.
Avec le mouvement moderne, le concept « d’image sincère » du matériau et l’aversion déclarée pour le décor soulignaient ce que la technologie apportait de vraiment nouveau : une capacité sans précédent de contrôle sur la structure des objets architecturaux, représentés de façon privilégiée par la pureté géométrique des volumes. Puis avec l’apparition de la façade libre et de nouvelles technologies (transparence et performance thermique), c’est la relation entre la structure et la peau qui est décomposée. La surface va peu à peu supplanter la façade comme représentation. Aujourd’hui, l’extension et l’intensification du niveau de l’intervention technique font de la diversification des surfaces un thème de projet en soi et un nouveau lieu d’expérimentation.





10a- Meiso no Mori, ©Toyo Ito & associates, Architects
 

10b- Meiso no Mori, ©Toyo Ito & associates, Architects


Avec le Crematorium Meiso no Mori, niché au creux de collines verdoyantes et bordé par un étang, Toyo Ito voulait exprimer un « espace sublime pour honorer les morts ». Sa réponse à ce programme subtil renonce au volume massif d’un bâtiment pour former un toit léger comme un nuage. La forme, associée à l’idée d’évolution naturelle telle une croissance végétale, en a été déterminée par un algorithme qui génère une solution structurelle optimisée. Cette enveloppe courbe devient paysage en harmonie avec le relief environnant. Une lumière indirecte aux nuances expressives est diffusée par les courbes de la toiture. Quatre noyaux structurels et douze colonnes creuses, incluant la récupération des eaux de pluie, portent la structure du toit-nuage. On se trouve là dans le monde des formes libres et des coques qui tend à disparaître du paysage architectural européen contemporain. On peut s’interroger sur cette frilosité constructive en France : s’agit-il d’une perte de compétence des entreprises ou d’un recul de la prise de risque chez les architectes ?


Représentation et construction

Jacques Herzog situe la réalité de l’architecture dans les matériaux et travaille en maquette leurs propriétés visuelles. Rudy Ricciotti rappelle le rôle capital de la phase chantier dans la matérialisation d’un projet : « A partir du même projet, si vous êtes absent de la phase chantier, vous aurez autant d’interprétations différentes que d’interprètes bâtisseurs… On trouvera entre la maquette et l’édifice des sauts d’échelles qui réinterprètent le bâtiment ». Neutelings Riedijk ou Renzo Piano, pour lesquels construire des édifices n’est pas un but en soi mais un moyen, explorent en maquette à échelle 1:1 la question constructive jusque dans les peaux et les textures, tentant d’introduire de l’invention dans les pratiques coutumières pour créer une valeur ajoutée.


Une matérialité variée

Travaillé de multiples manières, le béton révèle une matérialité variée. Avec le langage des surfaces, réapparaît le renouveau du décor. Le béton, matériau plastique, s’emploie de la boîte minimaliste jusqu’aux sculptures exubérantes. Minéral, il nous rappelle nos origines, la terre. C’est un matériau qui se prête au minimalisme, car il peut être le matériau conducteur dans tout l’environnement, il peut être sol, murs et plafond ou encore mobilier. Alors que motif et matière se confondent, par exemple avec le béton matricé, l’intérêt des architectes pour la peau, la surface, l’enveloppe des bâtiments se renouvelle et de nouveaux enjeux apparaissent. Tatouages, matériaux bruts et composites, multicouches, transparence et opacité, monochromes et couleurs, reflets et profondeurs… constituent un paysage architectural qui exploite la surface comme un espace tridimensionnel. Les peaux ou épidermes de certaines architectures ou produits du design sont capables d’échanger des informations avec le monde extérieur.



11- Béton matricé à Lille, N. Seraji. ©SCD
 

12- Table en BFUP et fibres optiques. ©F. Passaniti





1.2 RIGUEUR STRUCTURELLE ET EXPRESSIONNISME DES VOLUMES ET DES SURFACES




La source du processus de projet, chez les architectes du XXème siècle, oscille entre l’expression de la structure et celle de l’enveloppe, comme générateur du projet. Néanmoins, chez certains, apparaîtra très vite une fusion entre ces deux approches.
Pour Auguste Perret, par exemple, la contrainte économique qui le pousse à choisir la préfabrication le conduit à une rigueur technique et structurelle. La structure est déterminée jusque dans le détail constructif. Le détail technique dessiné, agrandi, mis en valeur se révèle ornemental.


13- Mairie du Havre, A. Perret. ©RLR


A l’opposé de cette attitude, Rudolph Steiner pour le Goetheanum explore un bloc monolithique sculpté, dont le travail de coffrage peu ordinaire ne pourra être réalisé que par des charpentiers de marine (Dornach 1928). La complexité ici est de l’ordre de la capacité de coffrage et de réalisation.



14- Le goetheanum, Rudolph Steiner. ©SCD
 

15- Le goetheanum, Rudolph Steiner. ©SCD




Le Corbusier va alternativement utiliser la couleur pour transformer les volumes en assemblages de plan (crypte du couvent de La Tourette) souligner par les surfaces blanches le lyrisme mathématique des formes sous la lumière (Villa Savoye) ou exprimer avec la rugosité du béton des surfaces brutes et des volumes qui assemblent l’expression de la gravité et de l’élancement léger (Eglise du Haut de Ronchamp 1950).


16- crypte du couvent de la Tourette, LC. ©SCD

 

17- Eglise de Ronchamp, LC. ©NB



A la Fondation Maeght, José Luis Sert, illustre la lumière et les volumes, la légèreté des impluviums, les demi-voûtes en Béton Armé et le parement des surfaces avec l’utilisation des coffrages bois (St Paul de Vence 1964).


18- fondation Maeght, Jose Luis Sert. ©SCD

 

19- fondation Maeght, Jose Luis Sert. ©SCD

 

Fondation Maeght - Jose Luis Sert. ©SCD



Dans l’église de Bagsvaerd, les « cloud vaults » de Jørn Utzon , forment avec un voile de faible épaisseur, aux ondulations voluptueuses, un plafond structurel qui soutient un toit léger et isolé. Il se réalise ainsi une permutation intérieur-extérieur, le bardage de couverture au volume indépendant devenant un habillage tel que le décrirait Gottfried Semper, alors que la surface qui enveloppe l’intérieur est structurelle (Copenhague, 1976). Le procédé, observe Utzon, donne au visiteur « l’assurance qu’il a quelque chose de construit, et pas seulement de dessiné, au dessus de la tête ».


21- Bagsvaerd Church, Jørn Utzon. ©SCD

 

22- Coupe longitudinale Bagsvaerd Church.



Jørn Utzon exprime avec un béton structurel rigoureusement dimensionné le rythme des portiques aussi bien que la continuité des planchers et enveloppes dans le magasin de design Paustian (Copenhague, 1987).


23- Paustian building, Jørn Utzon. ©SCD

 

24- Paustian building, Jørn Utzon. ©SCD



La continuité de surface qui facilite la lecture d’un bâtiment à la forme mouvementée est caractéristique du Musée Vitra du Design de Frank O. Gehry et ravive les analogies avec le Goetheanum et Ronchamp (Vitra, 1989). Autre architecture expressionniste, le bâtiment de service anti-incendie de Vitra construit par Zaha M. Hadid (Vitra 1993).


25- Vitra design museum, Frank O. Gehry. ©SCD


Le Centre de Conférences de Tadao Ando est en revanche un classique du répertoire du maître japonais. Les murs sont tous en béton brut et les sols en bois (quercus robur) (Vitra, 1993).


26- Centre Vitra Tadao Ando. ©SCD


Au Musée Juif de Berlin, Daniel Libeskind réalise la symbiose entre l’expression et l’utilisation du matériau par la mise en scène et l’impact d’un béton apparent sculptural, alors que la surface enveloppe extérieure est en zinc lacéré d’ouvertures aléatoires (Berlin, 1996).


27- Musée Juif de Berlin, D. Libeskind. ©SCD



28- Musée Juif de Berlin, D. Libeskind. ©SCD

 

29- Musée Juif de Berlin, D. Libeskind. ©SCD



30– Musée Juif de Berlin, D. Libeskind. ©SCD




1.3 L’effet de surface ou l’ornementation appliquée




Deux échelles s’imposent lorsque l’on aborde la perception matérielle d’une œuvre architecturale : l’échelle de la vision humaine rapprochée qui appréhende la peau des édifices et ses effets de surface, et la perception globale de l’œuvre qui évoque nécessairement l’apparence des traces mémorisées à sa surface et la transcription de sa mise en œuvre. Ces deux échelles ne peuvent être appréhendées de manière autonome car le projet tisse entre elles un dialogue fécond qui donne sens à la recherche esthétique conduite par l’architecte.

Les édifices devraient être agréables au toucher. La peau d’un édifice doit avoir un niveau sophistiqué de tactilité. La texture est le moyen d’atteindre la tactilité non seulement par le toucher mais aussi visuellement. La texture va de pair avec la nature physique du bâtiment et rehausse l’aspect narratif de la façade. Elle influence la perception immédiate d’un édifice.


31- Effet de surface et texture, Richard & Schoeller. ©agence Richard et Schoeller


L’expression rythmique du joint

Le calepinage des joints donne un rythme à la surface du parement. Il est défini par les types de coffrages ou de matrices et leurs dimensions. Selon Louis Kahn, « l’ornement de base, c’est le culte du jointoiement ». Il conseille aux architectes de dessiner en construisant les joints créés lors du coulage ou du montage. Dans le cas de l’Assembly Building, il insèrera des joints en marbre entre chaque coulage.


32- Jointoiement, Lycée à Versailles, Richard & Schoeller. ©agence Richard et Schoeller


Frank Lloyd Wright parle, quant à lui, de la « nouvelle esthétique de la continuité » comme l’expression de la nature du béton et des libertés qu’il autorise. Ceci vaut aussi bien en ce qui concerne l’auvent articulé de Falling Water que lorsqu’il évoque les formes fluides et les porte-à-faux du musée Guggenheim de New York .


33- Guggenheim museum, F.L.Wright, dr


Texture, échelle du granulat et échelle globale

Le Schaulager est un lieu de conservation, recherche et exposition des collections d’art contemporain de la Fondation Laurenz. Herzog et De Meuron ont dessiné un espace inhabituel pour Le Schaulager, en rupture avec l’image convenue des structures légères des entrepôts et hangars. Ils ont choisi l’expression de la stabilité et de la durabilité avec les parois lourdes qui ancrent le bâtiment au sol et exposent en surface l’affleurement des graviers du Rhin extraits du site, lui conférant ainsi une expression géologique. Les ouvertures, configurées numériquement en reprenant l’empreinte naturelle des galets, ne sont pas là pour cadrer un paysage, mais pour former elles-mêmes un paysage, figurant ainsi une force terrienne (Bâle, 2003).


34a, b, c - Le Schaulager, Herzog et de Meuron,©E. Dufresnoy


La « rivière séche » du toit du musée du Quai Branly de Jean Nouvel explore une texture de revêtement de sol inhabituelle. Sur la dalle collaborante, un béton léger (intégrant des billes de polystyrène au lieu des traditionnels granulats) sert de support au complexe d’étanchéité et d’isolation thermique. Une couche de désolidarisation constituée de gravillons entre deux nappes géotextiles reçoit ensuite la protection lourde en béton accessible au public. La matière du revêtement est constituée d’un béton fibré, imprimé, désactivé et teinté dans la masse, coulé à la pompe. L’aspect texturé final est donné par l’application d’une matrice en polyuréthane mis en œuvre une fois le désactivant épandu. Voir article in Béton[s] n°1 nov-déc 2005.


Lumière et couleur

A la Copenhagen Business School, extension de Lundgaard & Tranberg, la matière des surfaces de planchers en béton coloré diffuse une lumière chaude. Ces surfaces aux courbes enveloppantes sont rendues douces et apportent chaleur et couleur à l’ensemble de l’espace interne, contrastant avec une enveloppe à la géométrie sobre et anguleuse (CBS Kilen, 2005).


36- CBS Lundgaard & Tranberg. ©SCD

 

35- CBS Lundgaard & Tranberg. ©SCD

 

37- CBS Lundgaard & Tranberg. ©SCD



L’univers monolithique du Pavillon de l’arsenal conçu par Finn Geipel et Giulia Andi joue de la fluidité de la peau minérale qui relie sol, murs et plafond. Lisse, grise et mate, la coque de BFUP dissociée des murs du pavillon fait fonction d’enveloppe scénographique et d’écran pour les projections.


38- coques du pavillon de l’arsenal. ©F. Geipel et G. Andi



1.4 La façade porteuse décorative




Plusieurs projets récents expriment leur structure qui se positionne au premier plan en un exosquelette. Celle-ci devient alors décorative et les détails d’accroche se trouvent dès lors plus sophistiqués. C’est le cas pour le projet de tour Hyper Green de Jacques Ferrier dont la structure est conçue en Béton Fibré Ultra Haute Performance. L’exosquelette du Centre Chorégraphique Nationale d’ Aix-en-Provence de Ricciotti a les mêmes ambitions tout en utilisant un béton de performance moyenne (voir étude de cas Aix).


39- Tour Hyper Green, J. Ferrier. dr.

 

40- Exosquelette CCN Aix, R. Ricciotti. ©SCD



L’ornementation, le visible et l’invisible du matériau

Le béton imprimé de la Bibliothèque Universitaire d’Eberswalde fait fusionner motif et matière pour former une surface unique : l’œil du spectateur balaye une surface où alternent comme des fossiles des images imprimées dans le béton (un retardeur de prise permet de laisser cette empreinte) et d’autres sérigraphiées sur le verre. Puisant des éléments dans le paysage environnant, ce tatouage ne se contente pas d’illustrer, mais renvoie au concept du projet. Le grain technique s’ajoute au grain naturel du béton. Herzog et de Meuron recherchent dans la négociation entre art et architecture une expérimentation des qualités invisibles des matériaux. Ils considèrent que les effets de surface appartiennent à la palette matérielle et constructive du projet. Simplicité et ornementation ne s’opposent pas toujours, comme le montre le travail de ces architectes.


Opacité, transparence , translucidité

Certains architectes ou artistes sont captivés par le détournement de matériaux habituellement opaques afin d’en révéler de nouveaux aspects.

Dans son projet du Mucem à Marseille, RIcciotti propose un volume ajouré, traité comme une résille alvéolaire évoquant la « section d’une roche marine ». Cette enveloppe forme écran sur les façades sud-est et filtre le soleil. Elle est réalisée en Béton Fibré Ultra Haute Performance, dont la couleur « poussière mate » renvoie à la minéralité environnante.


41- Projet du Mucem , Ricciotti, image agence. ©Agence Ricciotti


D’autres approches sur la translucidité procéderont par inclusions de matériaux ainsi que nous le montrent deux projets japonais récents qui explorent une voie expérimentale particulièrement onirique. Il s’agit du Centre pour les arts du spectacle, à Matsumoto, par Toyo Ito et de la boutique Louis Vuitton, à Tokyo, par Jun Aoki. Les architectes ont suivi une démarche comparable consistant à préfabriquer des panneaux sandwich en béton de fibres de verre. Chaque panneau enserre des éléments translucides positionnés aléatoirement. Dans le projet de Ito, des plaques lumineuses sont constituées de sept types différents de verre épousant des formes variées. Aoki a choisi le luxe pour le magasin Vuitton en utilisant des plaques de marbre translucide.
Grâce au travail sur les colorants, les textures et la qualité de la mise en œuvre, les architectes parviennent à un résultat jamais vu, que ce soit au niveau de l’aspect direct des panneaux qui semblent être taillés dans de la pierre naturelle, ou de la magie que le procédé exprime la nuit, lorsque les plaques translucides éclairent délicatement le béton, diffusant une clarté luminescente qui rappelle celle des écrans d’ordinateurs et autres téléphones portables.


42- Matsumoto Performing Arts Center (2005), ©Toyo Ito & associates, Architects

 

43- Matsumoto Performing Arts Center (2005) ©Toyo Ito & associates, Architects




2 Esthétique et mémoire des surfaces




L’apparence d’un matériau résulte aussi bien des méthodes de mise en œuvre que de sa plasticité. Le chantier laisse des traces qu’il est préférable d’’anticiper dans la conception. Le traitement des surfaces après mise en œuvre, l’ornement par le moulage ou les images oniriques des compositions hybrides sont indissociables des traces mémorisées de la fabrication. Le béton porte la transcription de sa mise en œuvre, la mémoire des moules qui lui ont donné sa forme. Avec les plis, joints et trous de banches s’expose une profondeur ressentie au-delà de la surface.


2.1 L’esthétique tectonique et les traces mémorisées




Modelée par le coffrage ou le moule qui l’a formée, sa surface reste marquée par la texture de ce coffrage et rythmée par la trame de ses joints.


44- Musée d’art contemporain de Barcelone. R. Meier. ©SCD

 

45- Lille, béton matricé. N. Seraji. © SCD



La quête de la perfection et les traces du faire

Que l’ouvrage soit réalisé à l’aide de modules préfabriqués ou qu’il soit coulé en place, certains architectes tiennent à employer les nouveaux bétons pour leur aptitude à gommer toute trace du procédé de mise en œuvre employé. Cette esthétique de la perfection est recherchée malgré la complexité des opérations de coffrage. On citera par exemple le projet de la Cité des arts et de la musique à Chambéry, de Galfeti, Keromnes et Cusson. On y observe ce désir de la perfection matérielle de l’opération, la façade de la Cité étant élaborée comme une trame implacable. L’enveloppe préfabriquée ne révèle ainsi aucun joint entre éléments assemblés. Son aspect blanc, immaculé, totalement lisse et usant de la répétition à l’identique d’un module élémentaire en béton auto-nettoyant, paraît transférer dans la construction contemporaine en béton armé, l’idéal puriste de Mies van der Rohe.


46- Cité des arts de Chambéry, de Galfeti, Keromnes et Cusson, dr.


D’autres concepteurs cherchent en revanche à conserver les traces de la mise en œuvre afin d’exprimer la nature « tectonique » du béton à réaliser. Son apparence porte ainsi la mémoire des temporalités de la mise en œuvre, des procédés et outillages employés in situ ou en atelier mais aussi le souvenir des métiers et savoir-faire que la conception de l’architecte a dû solliciter pour concrétiser son projet.


47- Traces de mise en œuvre in situ CCN Aix, Ricciotti. ©SCD

 

48- Préfabrication et assemblage, Montreuil bnp. ©Agence Hubert & Roy



On retrouve ici clairement des éléments majeurs de la pensée de Gottfried Semper lorsqu’il évoque la qualité « tectonique » et tout ce qui participe à la matérialité d’un édifice. Les architectes d’ailleurs ne cachent pas cette filiation. Neutelings Riedijk évoquent à propos de l’effet de rideaux et paillettes et de béton zigzag de l’auditorium du Stuk arts center de Leuven, le fait que le motif n’a pas seulement une fonction visuelle, mais aussi pratique. Les cabochons couvrent les creux laissés par les connecteurs et le zigzag intègre les joints de coffrage.
Portzamparc souligne que le béton qu’il met au point pour le parement du Centre culturel de Rennes possède « une force tectonique ». En exploitant les ressources plastiques du coffrage puis en jouant sur les traces des reprises de bétonnage ainsi que les motifs moulés, le jeu de leurs variations, la couleur et la texture du matériau, il parvient alors à « donner une structure à la surface du béton ». La formule est pertinente. Elle rappelle que les parements préfabriqués correspondent à un artefact sophistiqué qui a sollicité des connaissances poussées, des savoir-faire et des processus de fabrication évolués.

L’esthétique tectonique

D’autres projets remarquables ont exploré des démarches qui, tout en jouant sur l’aspect tectonique du béton, se distinguaient des exemples précédents par la mise en œuvre de formes architecturales particulièrement complexes. A cet égard, la Casa da Musica, à Porto, de Koolhaas et Balmond est exemplaire. L’édifice est conçu comme un volume prismatique non régulier à la géométrie complexe. Il loge ses volumes au sein d’une coque monolithe de béton dont certains pans sont constitués de porte-à-faux en plans obliques. Ici, Koolhaas s’est évidemment intéressé à l’esthétique de la peau de l’ouvrage aux surfaces lisses, non en termes de formulation du béton mais eu égard à sa mise en œuvre. Il utilise les traces laissées par les reprises de bétonnage et par les lignes de banches pour graver dans l’épaisseur de la coque un maillage particulièrement évocateur des méthodes adoptées pour l’exécution du projet. En effet, la géométrie du volume à exécuter a conduit l’architecte et ses partenaires à étudier des panneaux de coffrages fortement inclinés générant une succession régulière de lignes obliques sur toute la hauteur du bâtiment. Ceci n’est pas sans nous rappeler les problématiques de mise en œuvre du Goetheanum de Steiner.


49- Casa da musica, Koolhaas & Balmond, rythme des coffrages, dr.


Les marques provoquées par les couches horizontales du béton coulé ont dès lors permis d’utiliser ces stigmates du chantier comme motif décoratif. Ceci joue sur les deux niveaux d’échelle de la perception car les dimensions des panneaux obliques correspondent à l’échelle de la vision rapprochée, tandis que les sillons horizontaux des reprises de bétonnage s’étagent selon une échelle qui correspond à la perception de l’ouvrage dans sa globalité. Le défi technologique que lançait aux entreprises le chantier de la Casa da Musica donne à l’ouvrage une aura particulière dans le panorama de l’architecture contemporaine.

La réalisation à Rome de l’église Dio Padre Misericordia par Richard Meier a, quant à elle, nécessité la construction de trois vastes voiles à double courbure à l’aide de modules préfabriqués et précontraints in situ. Une nouvelle fois, la complexité des formes à exécuter avec une précision extrême a conduit à la mise au point de plusieurs solutions innovantes pour que soit respectée et satisfaite l’esthétique minimaliste cherchée par l’architecte. Son attention a porté sur le parfait assemblage des modules afin que leurs joints génèrent une fine grille à la régularité irréprochable. A peine marqués, les joints soulignant la géométrie et la structure des voiles restent visibles de près, mais s’effacent rapidement lorsque l’on s’éloigne du site.


50- Eglise Dio Padre Misericordia, R. Meier, dr.


C’est bien par l’ensemble de cette intelligence du penser et du faire que se concrétise la surface et se forge sa dimension « tectonique ». La notion implique aussi que les traces marquant les surfaces élaborent un schéma décoratif indissociable des méthodes de mise en œuvre. Pour Semper, la dimension tectonique d’une construction s’exprime pleinement lorsque les marques du faire et du plaire forment un tout.



2.2 La surface et le temps




A l’évidence une façade se doit d’être durable et étanche en étant néanmoins brillante, rugueuse, lisse, rêche, ou vaporeuse… Nous avons vu précédemment que sa surface concentre les qualités sensorielles, les valeurs symboliques et culturelles de l’édifice et des matériaux sous-jacents. La surface, couche de matière en première ligne doit supporter des sollicitations et agressions mécaniques, physiques et biologiques. (Se référer aux fiches Performances et Durabilité)


51- La surface et le temps. ©SCD


Le vieillissement

La qualité de la surface est aussi l’expression de la qualité du matériau. La durée de vie que se doit d’avoir l’objet construit est un problème de fond pour tout projet. Se greffe ensuite la question de la modification voire de la dégradation acceptable dans la durée prévue.


52- Traces de vieillissement, pont sur le basento. ©T.Lori


La solution adoptée dépend de choix culturels aussi bien que techniques.
Le point de vue technique : les qualités initiales de la surface du bâtiment et ses protections éventuelles doivent rester dans la limite des performances prévues.
Le point de vue culturel : les effets de la patine du temps le plus souvent acceptés pour les matériaux traditionnels le sont moins facilement pour les autres. Il est donc nécessaire d’étudier les variations expressives d’un matériau dans le temps.

L’incidence des conditions atmosphériques peut modifier l’aspect des surfaces et parements. La prise en compte du cheminement de l’eau de pluie est importante si l’on veut préserver durablement l’apparence d’un édifice. L’exposition au vent, par exemple, fera varier le degré de salissure. Le ruissellement de l’eau peut aussi bien laver les salissures à un endroit que les déposer et les accumuler à un autre. Les textures de surfaces à relief profond exposent une paroi à l’accumulation de poussières.


53- Unesco traces de ruissellement. ©SCD


Ainsi, le passage du temps sur la surface extérieure ou la façade est habituellement envisagé comme un phénomène à contrôler est un défaut à réparer, sauf dans les cas où un effet de patine est recherché. On citera l’exemple de l’Usine Ricola de Herzog et de Meuron, où les coulures d’eau de pluie sur le béton sont un facteur programmé de son vieillissement en raison de l’absence de gouttières.

Les incidents

Les incidents peuvent intervenir à tout moment entre la fin du processus de projet et la livraison du bâtiment. Il peut alors arriver qu’une erreur ou un défaut soit accepté et intégré.
On se réfère, par exemple, à l’étude de cas du Centre Chorégraphique National d’Aix-en-Provence qui a connu un incident lors de la réalisation du gros œuvre. Pendant les fêtes de Noël, le béton a eu raison d’un coffrage sur une partie du voile situé au-dessus de l’entrée de la salle de spectacle. Le mélange gris bleuté a coulé et séché ainsi, formant une bavure rugueuse qui rompait avec l’effet lisse et plastique du béton de toute la structure apparente. Au lieu de tenter la réparation ou le masque, l’aspect irrégulier de cette blessure a été accepté et reproduit au-dessous dans le ciment armé des portes qui ont de ce fait pris un volume initialement imprévu. Cet incident a engendré un nouvel effet de surface dans cette zone, en modifiant la matière.


54- CCN Aix, traces acceptées d’un incident. ©SCD



Le perfectionnement technique


Les nouveaux ciments : auto-nettoyants et dépolluants
Lors de la conception de l’Eglise Dives in Misericordia de Rome par l’architecte Richard Meier, l’esprit de pureté du projet amena l’architecte à rechercher une formulation du béton telle que sa blancheur initiale soit pérenne. En 1999, la construction de cette église a donné lieu à la première mise en œuvre d’un béton blanc auto-nettoyant par l’utilisation d’un ciment à effet photocatalytique. D’autres chantiers, notamment en France, allaient bientôt suivre. Un béton auto-nettoyant gris, a été mis en œuvre à Chambéry en 2001 pour la construction de la Cité des arts et de la musique.

Le ciment auto-nettoyant qui entre dans la composition de ces nouveaux bétons réduit les salissures d’origine organique par photocatalyse, un phénomène naturel de réactions chimiques en présence de lumière. Ce sont les industriels des produits verriers puis céramiques qui, les premiers, avec le verre auto-nettoyant, ont introduit le procédé en France dans le secteur de la construction.

Le Béton anti-pollution, expérimenté quant à lui d’abord comme revêtement en milieu routier, contient un additif qui détruit les polluants par le même procédé de photocatalyse. Il désagrège les polluants tels que le monoxyde de carbone, les oxydes d’azote (NOx) ou les composés organiques volatiles (COV, benzène, toluène) et les transforme : les COV en eau et dioxyde de carbone, et les NOx en sels de nitrate de calcium.


55- NOx et COV. ©mpe.u-psud.dr


Si le principe de fonctionnement de la photocatalyse est maîtrisé, son efficacité est liée à son environnement, selon que celui-ci est verdoyant, mixte ou industriel. Le premier est générateur de salissures biologiques, alors que, dans un environnement industriel, la pollution est le plus souvent d’origine minérale, pour laquelle l’efficacité de ces procédés est moindre. Or il est nécessaire que la vitesse d’auto-nettoyance soit supérieure à la vitesse de salissure, ce qui n’est pas le cas, à ce jour, avec une pollution d’origine minérale. On ne peut ainsi pas prescrire ces produits pour un bâtiment au bord de la mer, à cause du sable. Il faut de plus tenir compte de la texture du matériau et de son exposition à l’humidité.



3 Donner une qualité aux surfaces




Le parement de béton est une surface qui constitue la peau de l’ouvrage et dont la qualité repose sur l’attention portée d’abord à la formulation, puis aux différentes modalités et étapes de sa mise en œuvre.


3.1 Une attention au faire




Plus précisément, les variations d’aspect du béton résultent de paramètres tels que : le type de ciment et sa formulation, la teneur en eau, les matériaux de coffrage, les surfaces de coffrage et le temps de décoffrage. Après son décoffrage, la surface doit être protégée de la dessiccation surtout par temps chaud ou venteux, lorsque le degré d’humidité de l’air est faible. Cette protection est opérée soit par l’application d’un produit de cure, soit par la pose d’une membrane étanche.


56- Cure à l’eau du radier d’un caisson flottant de la digue de Monaco. ©RLR


Lisse ou moulée, la surface du béton peut rester brute après décoffrage ou bien être traitée en surface. L’aspect de surface du béton est défini par sa planéité, sa texture et sa teinte. La texture de la peau du béton est obtenue soit par l’empreinte du coffrage, soit par un traitement de finition. Des produits démoulants (huiles, émulsions, cires ou résines) sont utilisés pour maîtriser l’influence sur l’aspect du parement de l’interface béton - coffrage.


57- Douche. design F. ©F. Passaniti


Texture, planéité, rythme

La surface du béton est modelée par le coffrage qui l’a formée. Elle reste marquée par la texture de ce coffrage et rythmée par la trame des joints. Le travail précis de la géométrie, de la dimension répétitive et de la nature du coffrage est déterminante pour la maîtrise de l’échelle de l’édifice (rythme et continuités), de la qualité de la surface (lisse, dure, froide, réverbérante, texturée, continue, rythmée, animée, …) et de perception de la peau (moelleuse, veloutée, cireuse, minérale, rêche…).


58- Matsumoto Performing Arts Center (2005). ©Toyo Ito & associates, Architects

 

59- Maison Carantec. ©Agence Richard et Schoeller



Le coffrage et les peaux de coffrage

Sur le chantier, l’outil coffrant est associé à une peau coffrante.
Nécessitant une main d’œuvre qualifiée, les coffrages en bois vont se trouver progressivement abandonnés, au profit de moules métalliques. Parfois encore employés par de petites entreprises, ils le sont aussi pour la mise en œuvre de formes complexes ou à l’occasion de chantiers d’exception.


60- Les mannequins en bois du CCN. ©Agence Ricciotti

60b- Meiso no Mori, coffrage. ©Toyo Ito & associates, Architects


A partir des années 1950, le développement de la préfabrication des bâtiments par panneaux plans et rectangulaires a imposé l’emploi de coffrages métalliques, d’abord à parement de bois ou de contre-plaqué puis de tôles afin d’obtenir une meilleure finition des surfaces. Les dispositifs entièrement métalliques présentaient en effet de nombreux avantages : un taux de réutilisations beaucoup plus important (300 fois contre 30 fois pour le bois) ; une adaptation aisée aux différentes dimensions des panneaux à mouler d’un chantier à l’autre tout en atteignant des dimensions bien supérieures à celles des outils antérieurs.

Les peaux de coffrage peuvent être réalisées :
  • en acier, avec des tôles traitées donnant un aspect lisse, uniforme et régulier, et permettant un grand nombre de réemplois,


    61- coffrages métalliques. Chantier IFSI. ©Agence Maniaque & Deprick


  • en bois massif brut ou raboté, dont les essences vont donner la texture, utilisable pour des formes complexes, mais ne permettant qu’un réemploi très limité,


    62- Peau de coffrage en tasseaux de bois espacés. ©Agence Maniaque & Deprick


  • en contreplaqué, ou en plaques de polycarbonate, lorsque l’on travaille de grandes surfaces lisses et planes ; la surface de contreplaqué sera vernie, peinte ou bakélisée afin d’éviter l’absorption d’eau,


    63- Peau de coffrage plaque de polycarbonate. ©Agence Maniaque & Deprick


  • en matériaux élastomères polymérisables lorsque l’on utilise un moule ou une matrice qui permet de modeler des reliefs et des formes complexes; cette peau coulée sur un contre moule sera fixée sur un support rigide.


    64- Lille, béton matricé. ©SCD


    L’empreinte du moule

    Le béton frais coulé dans un moule conserve, une fois durci, la mémoire du moule ou l’empreinte de la matrice qui l’a généré. De nombreux aspects de surface sont ainsi possibles qui n’ont pour limite que l’imagination des créateurs : lisse, bois, pierre, cuir, tissus, dentelle...


    65- Béton plissé. (site monbeaubeton). dr.

     

    66- Dalle béton Nunu - Metrofarm. (site monbeaubeton) dr.



    Le coffrage comme matrice figurative : du travail du charpentier au produit industriel
    Si la ligne «technologique» cherche à améliorer la fonctionnalité et à réduire les coûts, une seconde voie s’intéresse à l’expérimentation des matériaux et aux modalités d’utilisation diversifiées pour en découvrir les capacités d’expression, en exploitant la patience et l’habileté des ouvriers les plus qualifiés et en exaltant indirectement la dimension artisanale du chantier. Au-delà du recours à de simples moules en bois, les architectes et les créateurs disposent donc aujourd’hui de matériaux nouveaux comme les élastomères pour les matrices. Ceux-ci sont bien adaptés aux courbes et aux grands creux et restituent un foisonnement de détails. D’autres matériaux, tels que les mousses ou élastomères de polyuréthanne et les polymères aux silicones sont employés au même titre que le caoutchouc pour réaliser des matrices de reproduction. Le choix est alors surtout dicté par le nombre de réemplois et la complexité du démoulage.



    3.2 Teinte et parement du béton




    La couleur a une valeur connotative plus forte que la forme. Elle peut être considérée, en terme de perception, comme immédiatement liée à l’objet ou plus proche de l’objet que de la forme. En effet, sa perception nécessite une intervention mentale bien moindre que la saisie des formes.




    67- Couleur et béton. Béton Lège. J-M. Ducancelle. dr.


    La couleur des bétons

    Dans l’absolu, le nombre de couleurs disponibles est aujourd’hui potentiellement illimité.

  • Le Béton peint : il s’agit d’une modification par l’ajout d’une couche de peinture qui revient à dissimuler une surface qui doit être néanmoins de bonne qualité.

  • Le Béton lasuré : une lasure teinte le béton sans le dissimuler et demande un béton de bonne planéité.

  • Le Béton teinté en surface : il est obtenu par saupoudrage et lissage d’un durcisseur minéral coloré sur la surface encore fraîche d’un béton au moment du coulage.


    68- Panneaux préfabriqués colorés. bnp Montreuil. ©Agence Hubert & Roy

     

    69- Essais de couleur et de surface chez le préfabricant. ©Agence Hubert & Roy



  • Le Béton teinté dans la masse : matériau composite, sa couleur générale varie en fonction du choix de ses constituants, à savoir un ciment gris ou blanc, la couleur des granulats, les pigments de coloration. La teinte des bétons bruts de décoffrage, moulés ou lissés dépend principalement de la couleur de ses constituants les plus fins, à savoir les pigments, ciments et fines (particules ultrafines comme les fumées de silice, fines du sable, fines protectrices telles que les fillers et cendres volantes), alors que la teinte des bétons traités en surface provient surtout des couleurs des gros granulats.


    70- Granulats. dr.


    Les traitements de surface

    Le béton peut se faire lisse, rugueux, poli, brillant. Il peut se travailler dans son épaisseur, être creusé, imprimé. Les traitements de surface sont de deux types selon l’âge du béton traité.
  • les traitements sur béton frais : le brossage, le striage, le lavage ou l’impression


    71- Béton brut - dr.

     

    72- Béton lavé - dr.



  • les traitements sur béton durci : la désactivation, la sablage, le grésage, le bouchardage ou le polissage.


    73- Béton sablé – dr.

     

    74- Béton bouchardé – dr.

     

    75- Béton poli -dr.




    3.3 Nouveaux bétons et qualité d’aspect




    Les Bétons auto-plaçants

    Une grande ouvrabilité qui débride l’imagination est associée à l’introduction de bétons auto-plaçants depuis quelques années (voir fiche performances). Ils sont caractérisés par leur fluidité à l’état frais et offrent de grandes performances en termes de moulabilité. Les adjuvants stabilisants et super-plastifiants permettent en effet aux BAP d’être suffisamment liquides (bien que stables) pour adopter la plupart des formes complexes du coffrage, sans avoir besoin de vibration. Ces nouveaux bétons autorisent des formes et des reliefs auparavant inabordables. Permettant un bétonnage dans des coffrages de grande hauteur, ils ouvrent la porte à un nouvelle échelle du calepinage des joints.


    76- IFSI Coffrage toute hauteur, permettant un coulage sans reprise. ©Agence Maniaque & Deprick

     

    76 bis- Qualité de parement des BAP, IFSI. ©Maniaque & Deprick



    Les potentiels des bétons fibrés à ultra hautes performances ou BFUP

    Les progrès dans le domaine des adjuvants, des méthodes de formulation et de l’utilisation des ultra-fines ont conduit à une évolution spectaculaire des bétons. Les BFUP sont actuellement surtout utilisés pour produire des éléments préfabriqués : poutres, passerelles, tuyaux, murs acoustiques, panneaux de façade, coques, corniches, mobilier urbain, voussoirs, réservoirs, conteneurs de déchets radioactifs… Compte tenu de trois propriétés fondamentales : résistance mécanique élevée, bonne fluidité et grande compacité, les BFUP résistent bien aux agressions extérieures et salissures. De plus grâce à la faible taille de ses hétérogénéité (absence de gravillons et fibres courtes) ils peuvent épouser des formes de coffrage sophistiquées. Les qualités d’aspect de surface des BFUP expliquent leur emploi dans le monde du design et du mobilier.


    77- Toit du péage du viaduc de Millau. d.r.

     

    78- chaise longue BFUP - Bernauer product. d.r.




    79- Matsumoto © Toyo Ito & associates, Architects.

     

    80- Evier en béton vernis ou ciré- thomas bruchner. d.r.


    Ils conviennent à l’évidence aux éléments répétitifs, voire standardisés, dont on attend une qualité de finition irréprochable. Dans une gamme intermédiaire, les bétons à très hautes performances fibrés, du fait d’un prix de revient bien moins élevé (dosage en fibres plus faible, quantité de ciment réduite et précontrainte) mériteraient de connaître un développement plus élargi.



    4 La matière et le faire dans la conception




    Pour éprouver l’évidence du résultat et la satisfaction de passer de l’architecture représentée à l’aventure constructive, à l’heure où la construction oscille entre métier ancien et innovation industrielle, les architectes sont affrontés à la culture architecturale, au renouvellement des techniques et à l’expérience de la réalité de la fabrication. L’élégance des solutions cache une maturité qui peut venir vite à celui qui travaille dans l’échange des savoirs et des inventions, qui interprète les rapports entre les dimensions ouvrière, matérielle et savante.


    4.1 Le rôle rénové de l’architecte




    Après avoir pendant des siècles utilisé les propriétés des matériaux, i.e. leur « complexité subie », la question de la conception s’est déplacée vers la recherche de ce qu’il devient possible de faire avec un matériau, à savoir la « complexité choisie », selon les termes d’Ezio Manzini ( La Matière de l’ invention, Centre Pompidou, 1989).
    La gestion de la complexité est apparue avec les composites qui ont mené à de nouveaux procédés de fabrication. Ce sont les travaux sur les plastiques et les céramiques et les recherches sur les composites qui ont favorisé une émulation, laquelle s’est répandue dans l’ensemble de l’ingénierie des matériaux. Le béton est ici concerné par les recherches sur les nouveaux liants, l’adjuvantation, les fibres, etc. Après la réflexion sur la tectonique, les architectes vont évoluer vers une intégration de la qualité intrinsèque de la matière dans la conception.


    81- vue au microscope optique. dr.

     

    82- Vue d’une lame mince au microscope optique. dr.



    Si les avancées technologiques expliquent les premiers pas du renouveau esthétique des bétons contemporains, son essor actuel est aussi porté par le désir d’expérimentation et le dialogue des acteurs de la fabrication, architectes, ingénieurs, entrepreneurs.

    Les nouveaux process de l’art de bâtir

    Les différents exemples de réalisations mentionnées ci-dessus montrent que l’évolution observée s’articule par ailleurs avec une reconfiguration des relations entretenues dans la première moitié du XXème siècle, entre les acteurs du projet. La nature de leurs missions au sein des process de la conception, de la fabrication et du chantier s’est modifiée, à l’aune de la révolution plastique qui a affecté le matériau.

    La possibilité d’adapter aux exigences du chantier la formulation des bétons selon des critères de performance physique, de facilité de mise en œuvre et de qualité d’aspect conduit les architectes à dialoguer en amont avec les industriels et les constructeurs, depuis la phase de conception jusqu’à la fin de la mise en œuvre. Pour ce faire, ils doivent maîtriser les connaissances se rapportant au matériau lui-même mais aussi aux outillages employés sur le chantier. L’architecte ne peut s'en tenir à formuler ses exigences de manière contractuelle, c’est-à-dire par le biais de cahier des charges précis. Il doit, dès la phase de conception, intégrer les dimensions matérielle, technique et ouvrière.

    L’emploi des nouveaux bétons est suscité par la dimension clairement technologique et innovante de la conception architecturale. Dans tous les cas mentionnés précédemment, les architectes ont dû réaliser en collaboration avec les entrepreneurs ou les industriels des prototypes à l’échelle 1 pour tester notamment les performances des coffrages sur l’aspect des bétons. C’est durant ces procédures que le dialogue entre l’architecte et les techniciens se concrétise. Il apparaît clairement que l’intervention de l’architecte sur la matérialité même de son œuvre peut lui donner les moyens d’un contrôle total des missions d’exécution mais elle exige de sa part une mise à niveau constante de ses connaissances techniques relatives aux nouveaux bétons et à leurs modes d’exécution.
    La recherche dès l’amont du projet d’un béton approprié et de son aspect peut conduire l’architecte à repenser la structure générale du projet ou de la façade. On peut ici revenir à l’exemple du Shaulager où la réflexion sur l’enveloppe avec le dessin des baies s’ajuste au langage du matériau. Plus généralement encore, penser le projet à travers un travail sur son apparence matérielle impose d’emblée de mettre au point un schéma où les questions de la structure, des façades et des baies trouvent une solution synthétique satisfaisante.

    Le rôle de la main ou la valorisation artisanale du matériau

    Les facteurs qui conditionnent aujourd’hui l’acte de bâtir ne sollicitent pas uniquement le recours aux technologies les plus évoluées. Ainsi, dans de nombreux cas, la qualité prescrite des surfaces n’est finalement obtenue qu’avec l’intervention manuelle des ouvriers qui effectuent les moulages et les finitions par polissage, grattage, cirage,… du béton.

    Cela étant, la préfabrication industrielle est toujours employée, mais en raison de la taille réduite des opérations contemporaines, la production machiniste est désormais régie à l’aune du sur-mesure qui la rend plus onéreuse.

    Les conditions actuelles de la production innovante se caractérisent aussi bien par le retour du travail de la main, tandis que la machine ne produit plus en masse des séries standardisées, mais fabrique des quantités réduites de pièces non standard.



    83a- grin grin a ©Toyo Ito & associates, Architects.

     

    83b- grin grin b ©Toyo Ito & associates, Architects.

     

    83c- meiso no mori ©Toyo Ito & associates, Architects.



    On rapporte ci-dessous une citation de Neutelings Riedijk :
    « Construire des édifices n’est pas un but en soi, mais un moyen. Pour un architecte la plus grande satisfaction est de résoudre le puzzle compliqué du projet. Construire le puzzle dans le monde réel apporte une satisfaction d’un autre ordre. L’aventure héroïque du travail dans la boue, soumis aux caprices du vent et du climat, en équilibre sur un échafaudage commande le respect. La construction, ce moment où tous les morceaux s’assemblent est à la fois un métier ancien et une branche importante de l’industrie. On tente d’introduire de l’invention dans des pratiques coutumières. De telles inventions ne cherchent pas à passer pour des innovations, mais simplement à créer une valeur ajoutée et à combiner les choses habituelles d’une nouvelle façon. Ce bonus s’exprime moins en termes financiers que dans l’évidence du résultat, l’élégance de la solution.
    N’oublions pas la joie que l’ingéniosité technique peut apporter. »
    At work.
    Neutelings Riedijk Architects. 010 Publishers. Rotterdam, 2004
    Traduction Sabine Chardonnet



    4.2 Le futur proche du béton




    L’esthétique et la technique du béton sont renouvelées par les explorations architecturales contemporaines et déjà s’expérimentent des pistes où les interfaces avec d’autres matériaux réorientent la représentation et la construction.

    La technologie et les hybrides

    Toyo Ito, par exemple, explore de nouveaux composites béton métal et béton verre tant pour les structures que pour les enveloppes de ses productions récentes. La configuration choisie pour le Matsumoto Performing Arts Centre (2005) plaçant la scène au centre a fait glisser le foyer, les halls et les parcours le long de la façade sud dans un dessin fluide. La réponse matérielle et constructive de l’enveloppe devait s’adapter aux diverses séquences spatiales, dont l’escalier en pente douce menant à la salle et à leur éclairage naturel. Laissant de côté la distinction habituelle entre murs et ouvertures, La façade évocatrice au caractère naturel et non géométrique est composée de panneaux qui comportent des inclusions de verre opaque, produisant une lumière délicate. Ces panneaux sandwich préfabriqués et rigoureusement dimensionnés (1,20m sur 6,50m de hauteur) sont constitués de 2 faces en GRC (béton de fibres de verre) assemblées sur un cadre métallique et incrustées de 7 motifs de verre disposés de façon aléatoire. Les variations de compositions et de nuances lumineuses selon la surface de verre et l’orientation de l’enveloppe créent une suite d’ambiances dans un espace continu, fluide et accueillant.


    84- Matsumoto ©Toyo Ito & associates, Architects.



    Dans la bibliothèque de Tama Art University (2007), une série de portiques en arcs soutient l’étage des salles de lecture et le toit, en créant un effet d’enveloppe interne et une relation verticale particulière entre les planchers. Pour minimiser l’épaisseur du béton, ces arcs sont constitués selon un système structurel composite particulier : leur âme centrale de plaques métalliques enrobées de béton et leur forme en croix leur confèrent un profil mince et régulier de 200mm y compris pour atteindre la portée maximale de 16m. L’effet résultant de cette forme croisée assume à la fois la partition et la continuité spatiale qui se trouve renforcée par les formes ondulantes des tables et bibliothèques.



    85- Tama Art University Library (2007). ©Ishiguro Photographic Institute.



    86 a, b, c - Tama Art University Library, chantier. ©Toyo Ito & associates, Architects.



    Béton léger translucide

    Le mariage du béton et de la lumière ne cesse de nourrir la créativité d’artistes designers. Plusieurs œuvres illustrent l’alliance de la lumière dans, sur et à travers le béton.
    Le béton translucide est certainement l’innovation la plus spectaculaire de ces dernières années dans ce domaine. Truffé de fibres optiques, il laisse passer la lumière, dessine des ombres, révèle les silhouettes. Mis en valeur grâce à une source lumineuse à l’arrière-plan, le béton translucide peut être utilisé pour des murs intérieurs ou extérieurs.
    Le designer français Francesco Passaniti l'utilise pour la création de mobilier et d'aménagements.



    87- Béton translucide A- F. Passaniti. ©SCD

     

    88- Béton translucide B, photo d.r.



    Le «Light Transparent Concrete» («LiTraCon», «béton léger translucide» en anglais) est un béton de nouvelle génération réalisé sous forme de briques en ajoutant des fibres optiques à la préparation du béton. Créé en 2001 par l’architecte hongrois M. Losconczi, ce nouveau type de béton transmet la lumière. Lorsqu’il sera mis sur le marché, il sera en concurrence avec des panneaux en béton translucide présentés par l’Américain Will Wittig à l’université de Détroit (États-Unis) et les «pixels panels» réalisés à l’université de Houston (États-Unis), mélange de béton et de fibres plastiques qui transmettent la lumière d’un côté à l’autre d’un mur.


    La poésie des hybrides

    Grâce à ses atouts plastiques et techniques, le matériau se trouve désormais en passe de s’affranchir de son emploi exclusif comme matériau d’architecture. A ce titre, dans la mouvance de la nouvelle culture constructive qu’ils commencent à générer, l’utilisation des bétons contemporains dans le design mobilier pourrait également inaugurer l’ère de leur diffusion économique élargie.


    89- Table BFUP et fibres optiques. ©F. Passaniti






    Les incrustations ou inclusions ne sont pas les seules techniques d’animation de surface des bétons. Le changement de couleur par conduction de chaleur du béton Chromos Chronos est un exemple d’expérimentation contemporaine du béton. (voir site chromastone.com)

    L’étude de l’intégration de LED est relative à l’intégration de techniques d’éclairage contemporaines avec des éléments en béton préfabriqué, tels que des éléments de dalles alvéolées. L’éclairage LED à faible voltage fonctionne parfaitement avec les armatures en acier comme élément conducteur et le béton (sec) comme élément isolant. Il est possible d’utiliser sans problème aussi bien des éléments dotés d’un treillis inférieur et supérieur que des dalles précontraintes.



    Conclusion



    A une époque où le développement technique produit un artificiel qui se rapproche par sa complexité du monde organique, la façade tend à évoluer vers une interactivité entre ses fonctions et ses usagers. La peau est le lieu privilégié des échanges d’énergie et d’information qui caractérisent la vie. On peut supposer que de nouvelles techniques apparaissent pour répondre à de nouveaux effets de surface. La transformation créative de procédés techniques en concepts architecturaux de la surface tend à dépasser le savoir technique pour une révélation en soi de la surface comme représentation de l’architecture.

    La technologie et l’esthétique des nouveaux bétons, si leur développement se poursuit, pourraient bien ouvrir la voie à une nouvelle culture constructive, mieux adaptée aux conditions du chantier contemporain. Mais leur essor se trouve actuellement encore bridé par leur coût excessif et par la difficulté d’adaptation des professionnels (notamment les entrepreneurs et les architectes) qui parfois résistent à se former ou à changer l’organisation de leurs activités pour les adapter aux nouveaux process de la conception et de la mise en œuvre.

    Compte tenu de leurs caractéristiques, les nouveaux bétons se positionnent davantage comme des concurrents vis-à-vis de matériaux tels que l’acier, l’aluminium ou les résines, que vis-à-vis du béton armé traditionnel. Ils ouvrent la porte à la création de nouveaux composites utilisant notamment les techniques de collage. Le pont hybride en Bois-BFUP proposé par le LCPC et l’ENPC en est un exemple. Il est clair que ces nouveaux matériaux nécessitent de mener une réflexion non seulement au niveau du produit, mais en ayant une approche système à l’échelle de l’ouvrage.

    Sans se montrer trop optimiste, on peut toutefois espérer que les nouveaux bétons vont connaître à court ou moyen terme un accroissement sensible de leur diffusion. La qualité exemplaire et la meilleure durabilité des bétons contemporains, illustrées par plusieurs réalisations exceptionnelles, devraient faire la démonstration de leur intérêt tant esthétique qu’environnemental, malgré les surcoûts dans la phase initiale de construction. Car c’est bien sur la vie globale de l’édifice que l’on devra raisonner aussi bien économiquement qu’esthétiquement.


    Pour en savoir plus


    OUVRAGES :

    • FRAMPTON Kenneth, Studies in Tectonic Culture: The Poetics of Construction in Nineteenth and Twentieth Century Architecture, MIT Press, Cambridge, 1995.
    • HEGGER, M., DREXLER, H., ZEUMER, M., Matérialité, Ed. Birkhaüser, Coll. Basics, Bâle 2007.
    • KIND-BARKAUSKAS, F., POLONYI, S., KAUSEN, B., BRANDT, J., Construire en béton, traduction française d’une publication Edition DETAIL, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne, 2006.
    • LEATHERBARROW David, MOSTAFAVI Moshe, Surface Architecture, The MIT Press, Cambridge, Mass., 2002.
    • LOOS Adolf, Ornement et crimes et autres textes, Ed. Payot et Rivages, Paris, 2003.
    • MANZINI Ezio, La Matière de l’Invention, Centre Georges Pompidou, Coll. Inventaire, Paris, 1989.
    • SCHITTICH Christian, Building simply, Ed. Birkhaüser, Coll. In Detail, Basel, 2005.
    • SEMPER Gottfried, The Four Elements of Architecture, Ed. Cambridge University Press, 1989.
    • WESTON Richard, Formes et matériaux dans l’architecture, Ed. du Seuil, Paris, 2003.


    REVUES :

    • a + t : nueva materialidad, new materiality 1 & 2, n°23 et 24, 2004.
    • AMC - Le Moniteur - Béton, Numéro Hors Série, 4° semestre 2005.
    • Béton[s] Le Magazine - n°1 nov-déc 2005 et n°19 nov-déc 2008. Revue bimestrielle.



    WEB :

    http://www.monbeaubeton.com/












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    2 Choix des performances
    4 Durabilité
    5 Formulation des bétons


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