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Diagnostic de la Maison de la Culture Le Corbusier à Firminy

octobre 2009

En amont de la restauration de la Maison de la Culture de Le Corbusier à Firminy (42), le seul édifice totalement érigé du vivant de l’architecte , fit l’objet d’un diagnostic approfondi de l’ossature comme de la peau de béton.

Une conception audacieuse

Le bâtiment est une des premières Maison de la Culture de France conçue autour du concept proposé par André Malraux. Dans un budget contraint, inscrit dans le cadre du projet de nouveau quartier « Firminy-Vert »,  l’édifice sur 3 niveaux est réalisé en béton brut sur 112 mètres de long et 14 m de large. Ses façades autoportantes inclinées, dont une à 53 degrés sont réunies par un système de câbles portant la toiture incurvée composée de dalles de béton cellulaire. L’inclinaison prodigieuse de cette façade ainsi que sa toiture incurvée en béton brut sont caractéristiques de l’œuvre, matérialisation hybride entre la musique, les mathématiques et l’architecture « corbuséenne ».

 

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

Près de 50 ans plus tard, la Ville de Firminy maître d’Ouvrage et Jean-François Grange Chavanis (Architecte en Chef des Monuments Historiques) avec Lionel de Gournay Architecte DPLG et Yvan Mettaud, conservateur Responsable du service Patrimoine classé à la ville de Firminy, profitait d’une remise à jour nécessaire de l’étanchéité du bâtiment permettant également de diminuer ses dépenses énergétiques. Avec l’accord de la DRAC Rhône-Alpes, il confiait donc au Lerm un diagnostic approfondi de l’état des bétons (façades et  toiture), une étude de corrosion des câbles en acier, ainsi que la restitution des couleurs d’origine de la peau brute et minérale du bâtiment. Une batterie d’essais réalisés in situ furent alors mis en œuvre  sur les bétons de structure comme sur les matériaux constitutifs de la couverture :

- localisation des armatures et de leur profondeur d’enrobage par radar géophysique,

- mesure de la corrosion des armatures par potentiel d’électrodes

- prélèvements par carottage diamanté en vue d’analyses de matériaux en laboratoire.

- inspection visuelle des câbles et des systèmes d’ancrage soutenant la couverture

- surveillance par émission acoustique afin de détecter en temps réel d’éventuels endommagements évolutifs (corrosion, état de fil de toron…).

Cette technique permet d’écouter la corrosion localisée à l’intérieur du métal et de déterminer sa profondeur. Ces premières  auscultations laissent apparaître des désordres mineurs à moyens (épaufrures, éclatements, gonflements et fers apparents), conséquences visuelles d’éventuelles pathologies pouvant se développer lentement au sein de la structure de béton et d’acier.  Réalisée par A-Corros l'analyse d’état de corrosion des câbles des câbles supportant la toiture permis de confirmer leur bonne santé et sécurité malgré les infiltrations d’humidité.

Pour confirmer ces premiers constats non-destructifs, des analyses en laboratoire d’échantillons de matériaux prélevés dans la structure, en façades et sur la toiture furent nécessaires.

 

 

La preuve en laboratoires

Afin de déterminer les causes des désordres relevées lors du diagnostic sur site, des échantillons sont prélevés et analysés en laboratoire pour :

- Mesure de la résistance mécanique du béton cellulaire, effectué sous presse hydraulique.

- Identification du liant présent dans les bétons, accompagnés d’une mesure de la masse volumique et de la porosité du béton. Ces essais parmi d’autres (…) permettent de savoir comment le béton a évolué face à son environnement et s’il est assez étanche et compact pour éviter l’infiltration d’éléments naturels corrodant les armatures enrobées dans l’enveloppe minérale et protectrice de l’édifice.

-  Examen de lames minces de béton au microscope optique : permet de mettre en évidence la réactivité chimique des granulats dans le cas de béton, et adapter les traitements et réparations à effectuer plus tard sur les matériaux constitutifs de l’ouvrage ancien (notamment l’utilité d’une ré-alcalinisation).

- Mesure des masses volumiques et de la porosité accessible à l’eau : permet d’établir la compacité du béton et sa capacité mécanique à résister à l’environnement (pollution, carbonatation…).

- Examen au microscope électronique à balayage : permet de voir au cœur de la matière minérale, la microstructure des matériaux analysés et localiser l’origine d’une pathologie comme sa nature (grossissement jusqu’à x300 000).

Ces analyses nous permettent d’entrer dans la composition des matériaux affectés par les désordres   puis de les mettre en perspective avec leur environnement. Ces tests indispensables au diagnostic cernent bien les pathologies et permettent au maitre d’ouvrage d’orchestrer plus tard lors de la phase travaux, une réparation durable de l’édifice ausculté.

 

 

Verdict : une structure robuste aux épreuves du temps.

Les examens n’ont pas détecté d’importante pathologies physico-chimiques des bétons de structure, ni des parements extérieurs. Bien que de résistance moyenne et peu homogène (de 18 à 38 MPa selon les endroits), le béton de l’époque était fortement dosé. C’est une des raisons qui explique que la structure se soit bien conservée grâce à une composition du béton relativement compacte et une bonne cohésion des différents matériaux. Néanmoins, sa porosité et la profondeur d’enrobage des aciers détectés par radar montrent que cet aspect n’était pas prioritaire lors de la construction. Enfin, la corrosion des armatures identifiée dans les dalles de béton cellulaire en toiture résultait de défauts très localisés d’étanchéité de la membrane. Au final, le niveau d’altération du bâtiment est relativement faible au regard de l’époque de construction.

 

Les couleurs du temps

Afin de restaurer les couleurs originelles « corbuséennes » menuiseries, une analyse chromatique est réalisée à l’aide d’un spectro-colorimètre enregistrant la couleur d’un matériau et lui assigne une teinte connue dans le cercle chromatique. Ces mesures sont ensuite interprétées en laboratoire et comparées sur le nuancier original de Le Corbusier permettant de définir une teinte obtenue par certains produits/traitement et méthodes de restauration appliquées sur le chantier.Au final, il apparaît que l’écart mesuré entre les couleurs constatées et les couleurs en œuvre est très important. Ces altérations étaient dues aux épreuves du temps et intensifiées par les pollutions industrielles (présence remarquée de sulfates).

 

Une restauration durable

A la suite de ce diagnostic, Jean-François Grange Chavanis (Architecte en Chef des Monuments Historiques) et Lionel de Gournay Architecte DPLG orchestrent une restauration durable qui prendra fin en 2012 . Parmi les éléments à restaurer, une série de produits et techniques furent mises en œuvre, notamment :- des produits dits « inhibiteurs de corrosion »  furent appliqués directement sur l’ensemble du bâtiment, qui au travers de la peau de béton moyennement poreux pouvait infiltrer le matériau et se déposer sur l’ensemble des armatures de l’enveloppe.

- A la suite, l’application d’un hydrofuge de façade étanchéifiait les façades.

- Sur la toiture, un produit passivant destiné à stopper la corrosion des armatures corrodées dans le béton cellulaire fut appliqué en complément d’un mortier de ragréage. Enfin, la couverture fut coiffée d’une nouvelle membrane d’étanchéité protégeant les dalles de béton cellulaire, comme les câbles en acier et ses ancrages.

- La Maison de la Culture de Firminy restaurée, présentera comme d’autres œuvres de l’Architecte, une nouvelle candidature pour devenir classées au Patrimoine Mondial de l’Unesco.

 

Client : Jean-François Grange Chavanis (Architecte en Chef des Monuments Historiques)

Maître d'Ouvrage : Ville de Firminy