ajeau bousmaha repair of mosques’ reinforced concrete

Algerian Journal of Engineering Architecture and Urbanism Vol. 2 Nr. 3 2018

Repair of mosques’ reinforced concrete: cultural heritage of future in Algeria. Saïd BOUSMAHA, Mustapha CHEIKH ZOUAOUI, Samia CHERGUI.

Received: 11 June 2018• Revised: 15 September 2018 • Accepted: 05 December 2018

Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY-NC-ND)

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REPAIR OF MOSQUES’ REINFORCED CONCRETE : CULTURAL HERITAGE OF FUTURE IN ALGERIA .

Saïd BOUSMAHA

Ph.D. student, Arch., Laboratory ETAP/IAU? University of Blida 1, Email: [email protected]

Mustapha CHEIKH ZOUAOUI

Lecturer, Dr., Ing., Laboratory ETAP/IAU-University of Blida 1, Email:[email protected]

Samia CHERGUI

Lecturer, Dr., Arch., Laboratory ETAP/IAU, University of Blida 1, Email:[email protected]

Abstract: Nowadays, there is a trend towards the patrimonialisation of contemporary architecture. It is part of an intergenerational process of construction, preservation and transmission heritage. The first obstacle for recognizing this contemporary architecture as a heritage refers mainly to both; durability of its principal building material, which is "reinforced concrete", and to its remote value. However, it is important to remind that many concrete structures, dating from the last century are already listed as heritage, despite all weaknesses and behavior of this material in the face of the various chemical, physical and mechanical phenomena that accelerate its aging; it nevertheless requires an adequate strategy towards repair and maintenance. Reinforced concrete is the most important construction material used for building mosques in Algeria. It highlights the technical skill and the traditional know-how. This contribution highlights the religious heritage as an entity built most of the time with reinforced concrete on one hand and, to start a possible heritage designation for contemporary mosques based on sustainability of materials on another hand. Therefore, we will try to provide some answers for maintenance and repair methods of the reinforced concrete using as an example the most important mosques in Algeria built with reinforced concrete, such as the Islamic university Emir Abdelkader of Constantine, and the Ibn Badis mosque of Oran. The aim of our research is to preserve the present architectural heritage, which will be the religious heritage for future generations. Keywords: Heritage, contemporary mosque, concrete, sustainability, maintenance, repairs. Introduction:

Le béton armé est fortement présent dans le patrimoine bâti du siècle passé et constitue le matériau de construction le plus utilisé en ce moment notamment pour la construction des nouvelles mosquées en Algérie le patrimoine religieux des générations futures, sa maintenance est aujourd'hui une préoccupation grandissante des gestionnaires et des maîtres d'ouvrage et avant tout notre responsabilité de transmettre le savoir faire de l’aire actuelle à nos descendants.

Les mosquées nationales en Algérie à l’image de la mosquée pole Ibn Badis d’Oran et la mosquée de l’université Emir Abdelkader de Constantine présentent un intérêt architectural remarquable traduit par la forte relation des utilisateurs avec leur espace principal de culte d’une part et les différentes valeurs qui les caractérisent, ces mosquées nationales contemporaines représentent l’héritage du présent qui doit être conservé et transmis aux





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générations futures, donc n'ont pas vocation à être démolis aux premiers signes de vieillissement, mais au contraire à être surveillés, entretenus, réparés, afin de garantir leur pérennité. Problematic:

De cette dynamique que nous vous proposons dans la suite de décrire les principales méthodes de réparation et de traitement des dégradations des bétons des mosquées contemporaines en Algérie témoignant de l’époque présente. Et on va essayer de traiter la réparation préventive des bétons de structure en tenant compte des différentes causes de dégradation et leurs effets sur le béton armé de nos cas d’études ainsi que les types et les matériaux à utiliser pour réparation. Materials and methods: Notre contribution a été structurée suivant les étapes ci-dessous :

• Dans une première étape on a analysé le contexte de nos cas d’étude qui sont deux mosquées nationales contemporaines réalisées principalement avec du béton armé : notre premier exemple c’était la mosquée pole Ibn Badis d’Oran et le deuxième exemple c’était la mosquée de l’université Emir Abdelkader de Constantine.

• Notre deuxième étape était une recherche sur les pathologies et le causes de dégradations du béton armé ainsi que leurs méthodes de réparation et les matériaux utilisés pour une réparation réussite et durable.

• La troisième étape c’était un essai d’établir une démarche de réparation suivant le degré de dégradation dont on a essayé de sélectionner les méthodes et les techniques appropriées de réparation du béton armé, pour enfin conclure par des recommandations qui conviennent avec les mosquées de notre corpus d’étude.

Results and discussions:

L’étape suivante de cet article consiste en la présentation de nos cas d’études, qui sont deux mosquées nationales contemporaines en Algérie construites en béton armé. L’idée de construire la mosquée pôle d’Oran "Ibn Badis" a été initiée par des notables oranais dans les années 1970. Après le retard enregistré dans sa mise en œuvre qui a duré trois décennies, les travaux ont été relancés en 2000. L’inauguration de cet imposant lieu de culte coïncide avec le vendredi 17 avril 2015. (Fig. 1 et 2)

Fig1. Vue sur le Patio et les galeries. Fig2. Vue sur l’esplanade.





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Située à Hai Djamel Eddine, à l’Est d’Oran, construite principalement par le béton armé couvert par le GRC1, la Grande mosquée d’Oran se distingue par son minaret IGH2 de R+18 soit une hauteur de 98 mètres et entièrement couvert de verre sérigraphié et du GRC. Le minaret d’Ibn Badis est carré avec 17 m de côté, et il est doté d’une porte d’accès rappelant celui de Kairouan3, et dont la partie supérieure du minaret comporte un lanternon couronné d’une coupole sphérique et des merlons décorés dentelés curvilignes. Conçue selon le style architectural andalou-maghrébin, l’édifice dispose d’une coupole sur tambour4 de 64 mètres de haut et deux portes en bois et bronze. S’étendant sur quatre hectares, la mosquée comprend deux grandes salles de prières pour hommes et femmes ainsi qu’une vaste esplanade, offrant une capacité d’accueil totale de 25.000 fidèles. L’édifice comprend également un institut supérieur de formation d’imams, un centre des arts islamiques, une salle de conférences de 400 places, 13 locaux commerciaux et un parking d’une capacité d’accueil de 600 véhicules. (Fig. 3)

Fig3. Plan de masse de la mosquée Ibn Badis d’Oran.

Depuis son inauguration, la Grande mosquée d’Oran est devenue une destination des milliers de citoyens qui viennent de toutes les régions d’Oran accomplir la prière du vendredi. Loin d’être un simple lieu de prière et de culte, la Grande mosquée d’Oran a également donné une dimension culturelle et scientifique à ses activités. Ce complexe religieux dispose de structures à même de drainer une assistance nombreuse grâce aux programmes d’activités multidisciplinaires qu’il proposera à longueur d’année. Avec son style architectural particulier, la mosquée Abdelhamid Ibn Badis a été incluse dans le circuit touristique de la ville, en devenant une destination des touristes, aux personnalités visitant Oran et aux citoyens en général. Notre deuxième objet d’étude n’est que la mosquée de l’université islamique "Émir Abdelkader" de Constantine inaugurée en 19945. D’une superficie de 12600m², cette mosquée-université construite en béton armé6 et revêtue en pierre artificielle7 et du marbre





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est surmontée de deux minarets mesurant chacun 110 mètres de hauteur et d’une coupole de 65 mètres de haut. (Fig. 4 et 5)

Fig4. Vue d’ensemble. Fig5. Vue du Sahn. La capacité de sa salle de prière est de 12000 fidèles. Un tel gigantisme appelle, en effet, une comparaison avec la mosquée-collège du Sultan Hassan au Caire, fondée en 1361 par les sultans Mamlouks, et mesurant 150 mètres de longueur et 68 mètres dans sa plus grande largeur, soit un total une superficie de 10200m². La mosquée Emir Abdelkader forme avec l’Institut des sciences islamiques un parallélépipède, dont l’axe longitudinal correspond à la qibla. Il est entouré, dans sa partie Est, d’une galerie extérieure surmontée de voutes en berceau, et abritant une série de magasins. Les salles de prières sont ponctuées de piliers couverts de marbre, progressant parallèlement à l’axe du mur de la qibla et qui rappellent par quelques côtés, ceux de la salle de prière de la mosquée de Okba Ibn Nafa’a de Kairouan. Avec cette différence toutefois que les arcades de cette dernière et les piliers qui les supportent sont plus massifs que ceux de la mosquée Emir Abdelkader évoluant plutôt dans le sens de la profondeur, et non parallèlement au mur de la qibla. Les salles de prières de la mosquée de l’Emir Abdelkader sont une fois et demie plus grandes que celles de Kairouan. La salle de prière des femmes jouxte la salle de prière principale. Elle est disposée autour d’un patio central. Le mihrab qui se trouve au fond de la salle de prière (pour hommes), orienté vers la qibla, représente la forme d’un arc à cheval couronné d’une sorte de dôme. Il est recouvert, comme le reste des murs, de marbre de couleur claire. (Fig. 6) Concernant le mihrab de la salle de prière des femmes, sa partie supérieure a été sculptée sur place dans un seul bloc de marbre. Les deux salles de prière sont éclairées par de grands lustres étagés en forme de grappes, suspendus entre les arcades et leurs piliers sur lesquels s’ouvrent de part et d’autres de grandes fenêtres encadrées de colonnades en marbre. Les parois de ces fenêtres sont décorées de mosaïques. Des frises en caractère Koufique parcourent les murs à la naissance de la voûte du mihrab, et se prolongent au travers des rinceaux stylisés qu’ils enveloppent de leurs hampes verticales. L’ensemble donne un caractère assez hybride et assez loin de celui des mosquées historiques de la ville. Néanmoins la mosquée Emir Abdelkader est devenue un repère symbolique de la ville de Constantine pour toutes ces richesses spatiales et ornementales.





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Fig6. Plan de la mosquée Emir Abdelkader de Constantine.

Les principaux désordres rencontrés sur les mosquées en béton armé peuvent être attribués soit au «vieillissement» du principal matériau de la structure en question qui peut se justifier par le manque, l’insuffisance ou le mauvais entretien de l’édifice soit à des erreurs de conception, de construction, ou de réparation.

• Les désordres dans une construction en béton armé sont classés généralement selon les

mécanismes mis en jeu, c'est-à-dire selon l’origine de la cause en trois principaux types8 :

• Les causes d’origine physique ; par l’action du gel l’action, des différents retraits, d’origine thermique ou par l’érosion ou l’usure.

• Les causes d’origine chimique ; les eaux pures, les milieux acides, les eaux alcalines, les solutions salines (les sulfates, les chlorures, les nitrates, les sulfures), l’eau de mer, et certains milieux biologiques.

• Les causes mécaniques tel que les chocs, les effets de phénomènes naturels, les explosions…On peut préciser aussi que les désordres d’origines mécaniques peuvent être issus des erreurs de conception, d’exécution ou de gestion.

Selon son état de dégradation, le traitement qu'il faut administrer au béton est différent. Il peut s'agir dans une première phase, de corriger des défauts d'esthétique tout en donnant au matériau sa protection naturelle. A un autre stade de la dégradation, il s'agira de reconstituer le matériau lui-même tout en évitant que le mal ne se reproduise. Et, si rien n'a été fait, alors qu'il en était encore temps, il deviendra indispensable de renforcer ou de renouveler la structure.

Le béton est un matériau poreux, sensible aux agressions du milieu extérieur. Lorsqu'il est attaqué, il ne peut plus jouer son rôle de protection naturelle vis-à-vis des aciers qui se corrodent à leur tour. On distingue trois stades de gravité dans l'évolution des dégradations - Au premier stade, la stabilité de l'ouvrage n'est pas en cause, et son entretien ne sera pas très coûteux. Distinguer par l’apparition des Fissures fines, efflorescences, ou des traces de rouille. II s'agit plus de défauts d'esthétique que de dégâts profonds. Il faut simplement





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reconstituer une protection imperméable à l'eau, et perméable à la vapeur d'eau sur l’élément et empêcher le passage du gaz carbonique, responsable de la carbonatation. Cette protection peut être fine ou mince. - Au deuxième stade, les corrosions s'accélèrent, des réparations deviennent urgentes, mais encore simples à réaliser, certains risques apparaissent. Les signes visibles en sont des fissures plus ou moins grandes, des épaufrures, de fortes traces de rouille. Les dégâts sont déjà importants et il est nécessaire de reconstituer les sections atteintes. La réparation comporte plusieurs étapes, mais rappelons qu'elle débute toujours par une préparation soigneuse des supports acier et béton. - Au troisième stade, il y a danger pour la vie de l'ouvrage, les réparations représentent un investissement sérieux. A ce stade il y a lieu de vérifier que la structure peut encore remplir son rôle ; Si tel n’est pas le cas il faut la remplacer ou la renforcer. (Fig. 7)

Fig7. Processus de dégradation d’un élément en béton armé.

Le diagnostic des pathologies au niveau des éléments constructifs des mosquées

contemporaines le futur patrimoine religieux des générations avenir permet d’identifier la ou les causes des dégradations ; et évaluer l’étendue des désordres de façon à choisir la technique de réparation adéquate et de bien limiter les zones à réparer. Le tableau suivant rassemble les différents symptômes de dégradation selon leurs causes. (Table1)

Fissures Epaufrures Ecaillage Désagrégation En activité / évolution

Carbonatation Corrosion des armatures

X X OUI

Dégradation interne (alcali- réaction)

X OUI

Attaque bactériologique

X X OUI

Attaque sulfatique X X X OUI





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(externe) Retrait, tassement X NON Gel- dégel X X X OUI Chocs X X NON Abrasion, érosion X OUI Défaut d’exécution X X NON Incendie X X X NON

Table 1. Principaux symptômes de la dégradation du béton. Nous allons examiner différents types de réparations. Mais, il faut savoir que dans tous les cas, une bonne préparation du support est indispensable ; il faut enlever toutes les parties non adhérentes par brossage, sablage ou repiquage, éliminer soigneusement toute trace de rouille sur les armatures, et dépoussiérer. Une réparation ne sera efficace qu'à cette condition. On peut commencer par simplifier le problème en regroupant les réparations en deux grandes familles :

• Les réparations "minces" sont généralement réalisées pour protéger le béton ou les aciers d'armature contre les agressions du milieu extérieur « élément de protection ; étanchéité;…etc. ». Plusieurs réparations minces sont aussi effectuées pour restaurer l'aspect esthétique d'un ouvrage tel que la « réparation des fissures » ; ce niveau de réparation représente l’ensemble des actions préventives ou « réparation préventives ».

• Les réparations "profondes" ou les reconstructions partielles « de surface » sont généralement effectuées pour rétablir l'intégrité structurale d'une structure ou d'une partie de structure. Ce type de réparation doit donc être en mesure de résister aux diverses sollicitations mécaniques subies par l'ouvrage.

Si on dépasse au stade trois l’élément ne peut être réparé et il faut le renforcer directement. Une bonne réparation préventive (mince) du béton armé des mosquées contemporaines de notre contexte d’étude permet de limiter le degré de dégradations, et de ne pas passer aux autres niveaux de réparation. (Fig. 8)

Fig8. Les catégories des réparations.

Les objectifs du projet de réparation d’un ouvrage en béton armé doivent être d’enrayer les phénomènes de dégradation, de remettre en bon état le parement du béton, d’éviter l’apparition de nouveaux désordres et d’assurer une bonne durabilité. En outre, l’aspect esthétique doit être pris en compte. Le projet de réparation peut être décrit en six étapes :

• la détection de la dégradation, • l’auscultation/diagnostic,





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• l’établissement du projet de réparation, • la mise en œuvre des produits, • le contrôle et la vérification des résultats, • la surveillance continue.

Les travaux de maintenance et de réparation préventive peuvent assurer une durée de vie importante au principal matériau de construction des mosquées contemporaines nationales afin de les accompagner vers un futur patrimonial. Cependant, il convient de respecter quelques règles simples relatives au choix des matériaux et à leur mise en œuvre pour qu’une réparation soit durable. La réparation préventive durable et efficace est une nécessité pour conserver et transmettre les mosquées d’aujourd’hui aux futures générations en tant qu’un héritage du présent. La réparation durable repose sur une sélection appropriée des matériaux et leurs utilisations selon les règles de l'art. Le choix des matériaux n'est pas la seule étape importante du processus de réparation. Il faut aussi porter une attention particulière à la préparation des surfaces, aux techniques d'application, de mûrissement et au contrôle de la qualité.

Trois niveaux de problèmes peuvent être rencontrés dans un ouvrage en béton armé9 : • Problème de parement. • Problème de structure. • Problème de fondations.

Par la présente contribution on s’intéresse beaucoup plus par la première catégorie de problème car nos cas d’étude sont des mosquées contemporaines et leurs degrés de dégradation est au niveau des parements et qui nécessite une réparation minces et peuvent être considérées comme étant une réparation préventive. Les méthodes et les actions à mener pour le traitement des problèmes au niveau de parement dans une mosquée en béton armé sont résumées et présentées ci-dessous (Table2): Méthodes Actions a menés

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Réparation du béton par ragréage.

-la reconstitution de la peau du béton c’est-à-dire l’enrobage des armatures au moyen d’un mortier compatible avec le béton existant. -après réparation on applique un revêtement de protection.

Pontage ou injection de fissures (protéger, remplir

les vides).

-il s’applique aux fissures qui ne mettent pas en jeu la résistance de la structure. -l’objectif : Recouvrir une fissure active au moyen d’un produit souple adhérent à la surface du support afin de rétablir une étanchéité à l’air ou à l’eau mais sans bloquer les mouvements de la fissure. - la mise en œuvre d’un revêtement de finition après l’injection du produit.

Protection cathodique (immunité des armatures).

-diminuer le potentiel de polarisation des armatures pour réduire la vitesse de corrosion à l'aide d'un





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générateur. -avec une densité de courant entre 2 et 20 mA/m² d'acier qui par le même procédé réduit la corrosion qui s'est déjà initiée.

Ré alcalinisation des bétons et Extraction de chlorures

(dépollution).

-Déplacer les ions négatifs (chlorures libres) depuis l’armature vers la surface du béton, et les extraire. -un traitement électrochimique du béton armé par courant imposé ou par anode «sacrificielle».

Table 2. Les principales méthodes de réparation du béton armé et leurs actions.

Des techniques récentes qui utilisent des matériaux nouveaux chimiquement, permettent des réparations dans des conditions de durabilité que l'on ne pouvait pas espérer il y a une dizaine d'années. Dans la figure ci-dessous on a essayé de présenter les principaux matériaux de réparations du béton armé qui peuvent être utilisé dans le traitement des problèmes des parements des mosquées de notre corpus d’étude. (Table3)

Matériau Composants Détails

Mortiers époxydiques : Résine époxy, durcisseur, sable. Appliqués sur une mince couche de liant d'accrochage à base de résine époxy.

Mortiers/coulis expansifs :

1-Expansion par formation de bulles de gaz

Ingrédients qui génèrent des bulles de gaz après le contact avec l'eau de gâchage. (poudres d'aluminium ou de carbone).

Compenser avec les bulles de gaz toute forme de retrait pouvant se produire durant la phase plastique du matériau. Très sensibles à la température.

2-Expansion par le sulfo-aluminate

Ciment à retrait compensé. Un agent d'expansion à base de sulfo-aluminate.

Survient après la prise et pendant la phase de durcissement. le sulfo-aluminate de calcium anhydre (CSA) se transforme en ettringite.

Bétons conventionnels :

Béton qui contient de l’air entraîné afin d’améliorer sa résistance au cycle gel-dégel et à l’épandage d’agents déglaçant.

utilisées lorsque la surface à réparer est plus grande que 1000 cm2 et que la profondeur dépasse 150 mm ou lorsque la profondeur de la réparation dépasse de 25 mm le niveau inférieur des aciers d'armature.

Bétons et mortiers au latex :

Bétons dont le Latex remplace l'eau.

Utilisé pour réparer des défauts de surface sur des murs, des dalles, etc. Très grande durabilité.

Bétons polymères : fabriqués à partir de deux types de monomères: Le Méthacrylate et la Résine ester.

utilisé pour les réparations de surface, les surfaçages minces





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Bétons conventionnels avec couche de liaison à base de résine époxy :

Béton conventionnel sur un liant d'accrochage à base de résine époxydique

utilisée lorsque la profondeur de la réparation dépasse 40 mm environ.

Bétons renforcés de fibres :

Bétons conventionnels et fibres (acier, polypropylène)

utilisés dans les applications nécessitant un bon contrôle de la fissuration.

Il est important d'utiliser un béton de réparation durable dont les propriétés physico-chimiques (module élastique, coefficient de dilatation thermique) sont similaires à celles du béton existant.

Table 3. Les principaux matériaux de réparation. Conclusion : Si l’on considère pour une nouvelle grande mosquée sa valeur d’usage est complète à la construction, et que cet édifice se dégrade au fil du temps, on devra déclencher des interventions d’entretiens périodiques pour le maintenir à son niveau de service d’origine, dont on estime que le « manuel d’entretien » est l’objet qui permet la maintenance efficace et durable. Le principe de la réparation préventive tourne autour de la réparation mince ou la dégradation est au premier stade et la stabilité de la mosquée n'est pas en cause, ce qui implique un entretien moins coûteux. Traiter les problèmes de parement permet de ne pas arriver au stade de la réparation profonde autrement dit limiter la dégradation et réduire leurs effets pour ne pas dépasser le niveau d’une réparation mince. Une bonne réparation préventive durable et efficace est un travail de contrôle et de suivi continu depuis l’achèvement de la construction et dont l’évolution aurait été évalué au fil du temps par la mise en place des équipes spécialisées charger de la réparation et d’entretien des mosquées futurs patrimoines et par l’installation d’un système d’instrumentation mesurant les changements du béton armé (géométrie, de corrosion, de fissurations etc…) et les contraintes qui accompagne le processus du vieillissement de ces édifices sacrés, donc l’installation de divers capteurs et instruments de mesure pour observer les dégradations et limiter les effets négatifs du béton armé de nos cas d’étude représente la démarche professionnelle nécessaire pour protéger et conserver dans des bonnes conditions les mosquées futures patrimoines religieux en Algérie. Pour qu'une réparation soit efficace et durable, il faut évidemment qu'elle puisse résister aux diverses sollicitations mécaniques ou aux attaques du milieu environnant, et assurer l’équilibre entre les propriétés physiques, chimiques et électrochimiques du matériau de réparation et du vieux béton existant. Référence : Fabem (2008), Guide STRRES, BETON MACONNERIE n°1, Reprise des bétons dégradés, Edition du syndicat national des entrepreneurs spécialistes de travaux de réparation et renforcement de structures (STRRES Tourneur C., (2015), Cours Réparation Du Matériau Béton, Module maintenance, pathologie et réparation des ouvrages, MPREP, Ecole des ponts ParisTech,

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