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Réhabilitation des anciens silos industriels d’Arenc à Marseille : un diagnostic indispensable des bâtiments
Vue d'une planche 3D de l'Agence Roland Carta. - © © Agence de Roland Carta

Réhabilitation des anciens silos industriels d’Arenc à Marseille : un diagnostic indispensable des bâtiments

le 23/08/2010  |  MarseilleRénovationProduits et matérielsArchitectureTechnique

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Chaque mois, retrouvez la chronique du Lerm, Laboratoire d'Etudes et de Recherches sur les Matériaux. Ce mois-ci : le diagnostic sur lequel s'est appuyée la réhabilitation des anciens silos industriels d'Arenc à Marseille.

La réhabilitation des anciens silos industriels d'Arenc à Marseille, en bureaux et salle de spectacle aménagés dans le cœur des bâtiments depuis 2007, sera terminée en novembre prochain. Le nouvel « Olympia » phocéen de 2 050 places, conçu par l'architecte Roland Carta, atout incontournable de la résurrection du quartier du port de la Joliette dans le cadre d'Euroméditerranée, s'ajoutera aux 4 300 m² de bureaux terminés fin 2009 par l'architecte des docks voisins Eric Castaldi. En termes culturels, c'est un élément majeur pour la ville de Marseille, capitale européenne de la culture en 2013.
En amont de cette réhabilitation hors-normes orchestrée par la Ville de Marseille et la SOGIMA, le diagnostic de l'état des bâtiments s'est avéré une étape primordiale ; un maillon essentiel qui donnait le feu vert au bureau d'études SICA et aux architectes.

Structure en nids d'abeilles

Labellisé "patrimoine Industriel du XXème siècle" depuis 2004, le silo céréalier d'Arenc est un bâtiment de forme rectangulaire (125 x 25 m pour une hauteur d'environ 50 m) présentant une architecture industrielle et historique, qui dit-on, aurait inspiré Le Corbusier pour la conception de la Cité Radieuse à Marseille.
Il présente une structure en " nids d'abeilles " constituée de 99 silos de stockage de céréales, d'une tour élévatrice côté Ouest et d'une seconde tour côté Nord. Cette dernière, rajoutée en 1954, a remplacé la tour Ouest pour le transport du grain. Elle symbolise aujourd'hui l'entrée de Marseille par l'autoroute du Littoral
A 55 et se caractérise en outre, par la présence d'une grande fresque murale. Deux consoles galeries côtés Est et Sud, présentes sur toute la longueur des façades concernées, et un préau en bas de la tour Nord viennent compléter la structure du bâtiment. Depuis le toit-terrasse, situé à 35 m du niveau de la mer, la vue est exceptionnelle sur la rade, le port et la ville de Marseille. Les façades Ouest, Sud et Est sont caractérisées par la présence d'alvéoles verticales correspondant à la partie visible des silos. Le rez-de-chaussée correspond à une zone passante et ouverte constituée d'alignements de piliers sur lesquels repose la structure du bâtiment. Le premier niveau, également constitué d'alignements de piliers en prolongement de ceux du rez-de-chaussée, est caractérisé par la présence des cônes constitutifs de la partie basse des silos de stockage.

Etude préalable au projet de réhabilitation

Afin de déterminer si l'état général de la structure et des matériaux en présence permettait une telle réhabilitation, le rôle et la qualité du diagnostic ont été essentiels. La finalité de ce programme global, sur site comme en laboratoires, a consisté à émettre un diagnostic technique de conservation des bétons et à proposer des protocoles de traitement et de réparation adaptés.

Investigations sur site :

- relevé détaillé des désordres, des différentes pathologies rencontrées et des types de réparations réalisées ;
- mesures non destructives dans le but de détecter et de caractériser les armatures (maille, diamètre, profondeur d'enrobage et état de conservation) sur des zones ciblées déterminées par le BES (Bureau d'Etudes des Structures) ;
- prélèvements d'échantillons de béton pour détermination en laboratoires des caractéristiques du béton et des armatures.

Analyse en laboratoires :

- analyse physico-chimique des bétons (description, caractérisation mécanique, nature des granulats, dosage ciment...).
- recherche de pathologies et/ou de composés délétères (carbonatation, pollution en chlorures, examen au microscope électronique à balayage MEB...).

Bilan du diagnostic

A l'issue des examens et essais sur site, il est apparu que les principales pathologies rencontrées étaient liées à un phénomène de corrosion des armatures en relation avec l'âge du bâtiment et le milieu environnant particulièrement agressif (milieu urbain, proximité marine). Ces désordres correspondaient à des fissures et/ou à un faïençage du béton, des épaufrures et des éclats du béton accompagnés de la mise à nu des armatures métalliques.
Ces pathologies se retrouvaient sur l'ensemble du bâtiment excepté la façade Nord récemment restaurée et se situaient essentiellement en partie extérieure (zone particulièrement soumise aux embruns, pénétration de gaz carbonique, d'humidité et de chlorures...), à savoir : piliers du niveau 0, bandeaux ceinturant le bâtiment, voiles et angles des tours Nord et Ouest, parois extérieures, embases et toits des silos, poutres et toits des consoles-galeries et garde-corps du toit-terrasse.
Les zones les plus atteintes (éclats du béton et armatures mises à nu) correspondaient aux piliers du niveau 0 côté Ouest, aux angles des tours, aux bandeaux et aux parois des alvéoles. Dans ce dernier cas, la cause principale de la dégradation s'explique par l'enrobage très faible.
Enfin, dans le cas des piliers du niveau 0, localement, une diminution notable du diamètre des armatures était mise en évidence. En ce qui concerne les mesures par potentiel d'électrodes, les résultats ont confirmé que ce phénomène était actif sur la quasi-totalité des aciers situés dans les structures exposées à l'extérieur, plus particulièrement en façade Ouest et ce jusqu'à plusieurs centimètres de profondeur. Une corrosion partielle des aciers a été suspectée dans les structures internes, notamment à l'intérieur des alvéoles, mais avec une activité beaucoup plus limitée. En ce qui concerne les parois externes des alvéoles (zones d'intérêt particulier), les résultats ont confirmé la présence de ceintures horizontales continues dans les parois des alvéoles, alors qu'aucun acier vertical continu n'a été observé dans les nervures. L'enrobage des armatures variait de manière importante selon les structures (< 1 cm à > 7 cm), mais il faut souligner le faible enrobage constaté dans les parois des alvéoles

Confirmation par les analyses de laboratoire

Les mesures de carbonatation, réalisées par test de coloration à la phénolphtaléine, ont montré l'importance du phénomène, avec des profondeurs mesurées élevées à localement très élevées (120 à 270 mm). Ce phénomène pouvait être mis en relation avec l'environnement extérieur (CO2, humidité...) mais aussi avec le milieu confiné et probablement humide à l'intérieur des silos de stockage. Ces points ont été vérifiés, d'une part, du fait d'une carbonatation plus importante au niveau de la façade Ouest (côté mer), et d'autre part, par un front de carbonatation plus élevé à partir de la surface intérieure des silos. Il en résulte que le front de carbonatation ont atteint ou dépassé localement les profondeurs d'enrobage des armatures, dépassivant ainsi les fers. Les concentrations en chlorures mesurées à plusieurs profondeurs dans les échantillons de béton étaient relativement faibles malgré un environnement marin proche.
Les observations microscopiques ont confirmé l'absence d'une pollution notable liée à des chlorures. Par ailleurs, la forte carbonatation détectée par test à la phénolphtaléine fut également validée par ces mêmes observations. Globalement, la matrice cimentaire des bétons analysés était constituée des hydrates courants d'un béton.
Enfin, exceptée la présence d'un signal local en magnésium et de cristaux de sulfates de calcium massifs et peu développés, aucune pathologie pouvant nuire à la durabilité de l'ouvrage n'a été mise en évidence (produits sulfatés néoformés à caractère expansif, réaction alcali-granulat liée à la pénétration d'alcalins provenant du milieu extérieur ou à des réactions d'origine endogène...).
Orientation des travaux
Compte tenu du contexte général et des désordres relevés, les travaux de réparation mis en œuvre ont été orientés autour des thèmes suivants :
- 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 d'un produit inhibiteur de corrosion,
- mise en place de béton et/ou de mortier de réparation adaptés,
- consolidation structurelle de certaines zones (piliers, tours...),
- application de produit de finition.
Les méthodes de réparation proposées ont été sélectionnées de manière à s'adapter aux différentes zones de l'ouvrage et aux types de désordres rencontrés. Ainsi, des traitements curatifs ont été envisagés dans les zones présentant des désordres et des traitements préventifs proposés dans les zones actuellement sans désordres apparents mais présentant un contexte favorable à l'apparition de ceux-ci (piliers, parois des alvéoles,...).
Par ailleurs, dans le cadre des réparations envisagées, les caractères esthétiques et historiques du site ont également été pris en compte. Ce point est à souligner dans le traitement particulier des alvéoles destiné à conserver leur aspect actuel.

Pour en savoir plus, cliquez ici

Le diagnostic en quelques chiffres

- Relevé visuel : 600 m2 de zones dégradées.
- Mesure de la corrosion des aciers : 100 m2 de mesures de potentiel d'électrodes répartis sur l'ensemble du site selon plus de 2000 points de mesures espacés de 20 à 25 cm.
- Mesures pachométriques et/ou radar : 500 mètres linéaires de profil enregistrés et plus de 100 points de mesure au pachomètre.
- 46 zones de sondages ou de profondeur.
- Carbonatation du béton jusqu'à 80 mm sur les piliers du niveau 0, jusqu'à 110 mm sur les piliers du niveau 1, jusqu'à 120 mm sur la tour Nord, jusqu'à 270 mm sur la tour Ouest, jusqu'à 120 mm au niveau des alvéoles (épaisseur du voile).

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