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Auscultation à cœur ouvert du Pont des Invalides à Paris avant travaux
Le Pont des Invalides fera prochainement l'objet de travaux de réparation au niveau des élargissements latéraux pour piétons. - © © Softwareguy888/Flickr

Auscultation à cœur ouvert du Pont des Invalides à Paris avant travaux

Chronique du Lerm |  le 07/03/2011  |  ParisTechnique

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Avant la rénovation du célèbre Pont des Invalides à Paris, une analyse approfondie des désordres va permettre la mise en place de solutions adaptées.

Le Pont des Invalides, classé à l'inventaire des monuments historiques de Paris, fera prochainement l'objet de travaux de réparation au niveau des élargissements latéraux pour piétons, construits en béton armé en 1956. Pour ce faire, la Direction de la Voirie et des Déplacements de la Mairie de Paris a fait réaliser un diagnostic in situ de l'ouvrage, combiné à une caractérisation des matériaux en laboratoires. Explications...

Pas un pont, mais des ponts

Sa première version conçue par l'ingénieur Claude Navier en 1821 est techniquement révolutionnaire : un pont suspendu franchissant la seine sans aucun point d'appui, face à l'hôtel des Invalides. Hélas, ruptures et éboulements condamnent le premier ouvrage à la démolition dès 1827.
En 1829, un nouvel ouvrage déplacé en aval est lui aussi suspendu par deux portiques de 20 m de haut à chaque rive, renforcé cette fois-ci par deux piles dans la Seine supportant son tablier. Mais l'ouvrage usé prématurément sera en partie démoli en 1854 pour accueillir l'Exposition Universelle un an plus tard. Prenant appui sur les deux piles existantes, une troisième pile centrale est ajoutée pour bâtir un pont maçonné en arc. Pourtant plus solide, cette troisième version est balayée durant l'Hiver 1880 par les glaces flottant à la surface, qui poussées par le courant ont agi comme des béliers géants. Le Pont cèdera deux arcs, reconstruits dans le souci d'une robustesse durable un an plus tard. Depuis cette date, la seule modification du XXème siècle sera l'élargissement de ses trottoirs en 1956, portés par des consoles préfabriquées en béton armé de fers lisses.

Le diagnostic sur site, première pierre d'une réparation durable

L'élargissement du pont réalisé entre 1954 et 1956, a consisté à mettre en œuvre deux consoles de part et d'autre du pont, clavetées à une dalle centrale en béton armé. Etant le plus bas pont parisien traversant la Seine, la proximité du tablier avec la surface du fleuve augmente l'intensité d'un environnement humide et agressif pour les éléments préfabriqués.
La particularité de ces éléments est leur aspect esthétique produit par un enduit de couleur crème directement coulé pendant la préfabrication afin d'harmoniser l'aspect visuel des consoles avec la colorimétrie des parements de l'ouvrage. Afin de constater l'état de la structure et ses extensions près de 55 ans plus tard, les investigations sur site ont nécessité des techniques variées, pour mesurer :
- l'enrobage et le diamètre des aciers par la détection électromagnétique basse fréquence au pachomètre ;
- la profondeur de carbonatation par aspersion d'une solution de phénolphtaléine, indicateur coloré de pH permettant de différencier la zone carbonatée incolore (pH < 9), de la zone non carbonatée (pH > 9) qui prend une coloration rose ;
- l'activité de corrosion des aciers dans les consoles en béton par potentiel d'électrodes ;
- la dureté de surface du béton au scléromètre. Pour réaliser ces mesures, une petite incision sur le mortier esthétique recouvrant, telle une peau, le béton au cœur de la console a été nécessaire.

Des désordres bien identifiés

Bien qu'aucun désordre n'affecte la robustesse de la structure, la détection des fers réalisés par pachométrie et confirmées lors d'ouvertures, a mis en évidence un phénomène de corrosion actif et généralisé des armatures en fers lisses notamment en sous face des consoles ainsi qu'au niveau des modillons. Vu de dessous, de nombreuses coulures entre les portants témoignent de la présence de fuites ou circulations d'eau issue des précipitations. Ces infiltrations sont dues à la vétusté du complexe d'étanchéité des caniveaux techniques datant de 1956, des joints en surface du pont, mais aussi à l'exposition des consoles aux eaux de condensation de la Seine.
Ces observations mettent en évidence un phénomène de corrosion généralisé des aciers les plus exposés (modillons et sous face des consoles) générant de nombreuses épaufrures. On constate également un encrassement des parements en pierre de l'ouvrage au dessus de la voie sur Berge, particulièrement sur la face amont. Même si moins marquée, la prolifération de matière organique et l'apparition de calcite et de coulures de rouille reste très visible sur ces parements.

La preuve en laboratoires

Afin de déterminer scientifiquement les causes des désordres relevées lors du diagnostic sur site, des échantillons (carottage de béton, poudres, enduit, fragment et coulures de rouille) sont prélevés et analysés au LERM. Les essais ont porté sur :
- l'examen au microscope optique en lumière transmise qui, en mettant en évidence la réactivité des granulats dans le cas de béton, permet d'adapter les traitements et réparations à effectuer sur les matériaux constitutifs de l'ouvrage ancien (notamment l'utilité d'une ré-alcalinisation) ;
- la mesure des masses volumiques et de la porosité accessible à l'eau qui établit la compacité du béton et sa capacité mécanique à résister à l'environnement (pollution, carbonatation...) ;
- l'examen au microscope électronique à balayage qui permet de voir au cœur de la matière minérale et organique, la microstructure des matériaux analysés et localiser l'origine d'une pathologie comme sa nature (grossissement jusqu'à x300 000).
Ces analyses permettent d'entrer dans la composition des matériaux affectés par les désordres et les mettre en perspective avec leur environnement. Ces tests indispensables au diagnostic cernent les pathologies et permettent au maitre d'ouvrage d'orchestrer lors de la phase travaux, une réparation durable du monument ausculté.

Une réparation durable pour une pile du patrimoine architectural parisien

D'une manière générale, les désordres rencontrés dans le cadre de ce diagnostic apparaissent globalement comparables et présentent une intensité moyenne à forte (fissures, épaufrures et éclats du béton).
Les analyses étant réalisées et ayant ciblé de façon précise les pathologies, les travaux de réparation et de conservation des éléments en béton pourront débuter.
Concrètement, plusieurs actions seront engagées :
- traitement de l'étanchéité dans le but de stopper les infiltrations sur les deux ouvrages par la réfection des étanchéités et la conception d'un système d'évacuation des eaux pluviales plus efficace (larmier, gouttières...),
- purge du béton dans le but de mettre à nu les armatures et d'éliminer les matériaux dégradés, fissurés ou ragréés,
- passivation des fers atteints de corrosion,
- application éventuelle d'un inhibiteur de corrosion,
- mise en place d'un béton et/ou d'un mortier de réparation adapté,
- traitement de fissures,
- application d'une finition esthétique.


Pour en savoir plus, cliquez ici

Le Pont des Invalides fera prochainement l'objet de travaux de réparation au niveau des élargissements latéraux pour piétons.
Le Pont des Invalides fera prochainement l'objet de travaux de réparation au niveau des élargissements latéraux pour piétons. - © © Softwareguy888/Flickr
Le béton 0 – la pierre 1

Malgré sa jeunesse dans l'histoire de l'ouvrage, le béton mis en œuvre en 1956 a développé des pathologies alors que la pierre au contact même de l'eau montre en 2011 d'excellentes caractéristiques sur chaque partie de l'ouvrage où elle a été mise en œuvre en 1855.

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