L'effet du changement climatique sur les infrastructures existantes et nouvelles

Le rôle des infrastructures en béton est stratégique pour toute économie. Il se présente sous diverses formes, telles que des bâtiments, des ponts, des tunnels et des ports, et étant donné une telle importance pour notre société, leur résilience est importante.

Il est bien connu que le taux de détérioration dépend non seulement des compositions des matériaux et des processus de construction, mais aussi de l'environnement climatique en cours pendant la phase de service du cycle de vie des structures. Cependant, le changement climatique aura un impact croissant sur nos infrastructures en raison des précipitations, des niveaux de dioxyde de carbone, de l'élévation du niveau de la mer et de la hausse des températures.

L'augmentation du CO2e et des GES au cours des dernières décennies a commencé à modifier notre environnement, le rendant plus agressif et provoquant une accélération des processus de détérioration, tels que les pluies acides et la carbonatation, provoquant des fissures et des écaillages induits par la corrosion. Cela entraîne des réparations plus coûteuses et perturbatrices, ainsi qu'une perte d'intégrité des structures en béton.

La carbonatation n'est généralement pas un gros problème pour le Royaume-Uni car elle se produit lentement à travers le béton de couverture jusqu'à l'acier d'armature, mais jusqu'au milieu des années 80, elle était basée sur du béton exposé à <350 ppm de CO2. Les niveaux sont actuellement supérieurs à 400 ppm et augmentent, entraînant une aggravation de la carbonatation. La corrosion de l'acier continuera de poser un énorme problème en raison de l'augmentation rapide du changement climatique.

La bonne nouvelle est qu'il existe des méthodes innovantes pour la protection contre la corrosion et la surveillance de l'environnement bâti qui peuvent être adaptées aux structures existantes à mesure qu'elles vieillissent ou construites à partir de nouvelles au fur et à mesure que la structure se forme.

Les déchets industriels réutilisés sont utilisés pour créer un matériau cimentaire intelligent activé par les alcalis (géopolymère AACM) qui est utilisé à la fois comme liant de réparation du ciment et comme anode de protection cathodique à courant imposé (ICCP) qui protège l'acier intégré dans les structures en béton.

LoCem, un géopolymère AACM, offre une durabilité à faible émission de carbone en raison de sa production utilisant peu ou pas d'énergie à partir de flux de déchets dérivés de combustibles fossiles, de l'acier et de l'exploitation minière. Cela se traduit par 90 % d'émissions de CO2 en moins par rapport à la production de CEM I, qui contribue déjà énormément au changement climatique.

LoCem peut former un mortier, un coulis ou un béton placé de manière conventionnelle par coulage sur place ou coupé et coulé dans des ponts pour une structure en béton armé existante (parkings à plusieurs étages par exemple), ainsi que projeté dans des joints pour des bâtiments patrimoniaux à ossature en acier de transition .

Cette combinaison de réparation de béton décarboné et de protection cathodique offre une résilience à long terme aux structures existantes. Le contrôle de la corrosion et la protection de l'acier conservent le carbone incorporé vital et allongent la durée de vie de la structure pendant des décennies, réduisant ainsi le besoin de démolition complète ou de remplacement de la structure.

Pour les nouveaux bâtiments, l'urbanisation et la croissance démographique ont considérablement augmenté les nouvelles constructions au cours des dernières décennies, et si cela continue à ce rythme, cela empêchera le Royaume-Uni de respecter les engagements de l'accord de Paris de limiter le réchauffement climatique bien en dessous de 2 °C. Par conséquent, l'industrie devrait chercher comment construire durablement de nouvelles infrastructures capables de supporter les effets néfastes du changement climatique.

LoCem a récemment été développé pour former un composant ICCP moulé fabriqué en usine qui est placé sur la barre d'armature en acier in situ ou avant que le béton ne soit coulé de nouvelles structures. Le composant s'appelle l'unité d'anode modulaire LoCem (MAU) et est installé comme un système "plug-and-play" avec des densités de courant adaptées, aidant à fournir une résilience structurelle durable à long terme et un contrôle indéfini de la corrosion structurelle. Cela offre une voie importante pour protéger le carbone incorporé des structures.

Ramboll a constaté dans son nouveau rapport qu'en moyenne 600 tonnes de carbone incorporé CO2e sont émises pour un bâtiment nouvellement construit de 1000 m2 tout au long de son cycle de vie. La mise en œuvre du MAU fournit une solution durable à faible émission de carbone pour aider à retenir le carbone incorporé dans la nouvelle infrastructure, car la future protection contre la corrosion est associée à la surveillance par des sondes de taux de corrosion intégrées. Cela informe sur les performances et réduit les risques de perturbations futures en contrôlant à distance la corrosion, ce qui aide à conserver le carbone incorporé restant.

La technologie et l'innovation auront un rôle clé à jouer pour relever les défis du changement climatique et ses effets sur les infrastructures existantes et nouvelles. La combinaison de matériaux de construction à faible teneur en carbone et de protection cathodique prouve qu'il existe des moyens de réduire l'effet perturbateur de la rouille et de la corrosion, et que l'acier existant que nous utilisons dans les infrastructures peut être efficacement protégé.

Des innovations telles que le LoCem MAU montrent également qu'il existe un moyen accessible pour le secteur d'adapter les nouvelles méthodes de construction et d'assurer la résilience dès les premières étapes. La mise en œuvre de technologies telles que les anodes de protection cathodique qui peuvent également être utilisées comme matériaux de construction durables aidera à atteindre les objectifs de Net Zero en protégeant les infrastructures nouvelles et existantes contre les effets du changement climatique pendant toute leur durée de vie.