Problèmes de construction : Ancrages dans le béton et la maçonnerie

Article et photos de Gregory Havel

Lorsque nous devons fixer quelque chose à la charpente en bois d'un bâtiment, nous utilisons des clous ou des vis. Ceux-ci sont simples et facilement compréhensibles. Un clou et une vis peuvent avoir une résistance au cisaillement similaire, mais une vis tiendra plus sûrement sous tension et vibration.

Ce n'est pas si simple lorsque nous devons fixer quelque chose sur du béton, de la maçonnerie ou même sur un mur ou un plafond en plâtre. Des trous doivent être percés dans ces matériaux pour les attaches, et les matériaux sont suffisamment durs pour que les attaches ne tiennent pas bien. La solution développée il y a des centaines d'années consistait à remplir le trou dans la maçonnerie ou le béton avec un bouchon d'un matériau qui retiendrait la fixation, tout en élargissant et enserrant l'intérieur du trou.

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Le bois était le premier matériau utilisé comme ancres dans la maçonnerie, pour accepter des clous, des chevilles ou des vis. Parfois, un trou était percé dans la maçonnerie après la pose du mortier (ou un trou pouvait être laissé dans un joint de mortier) et un bouchon de bois était taillé pour s'adapter et martelé dans le trou. Parfois, des morceaux de bardeau de bois étaient posés entre les briques dans les joints de mortier. La photo 1 montre un morceau de 2 × 4 brut de sciage posé dans le mur pour remplacer toute une paroi de briques et utilisé pour fixer des bandes de sapin pour lattes de bois et plâtre; et un morceau de 1 × 8 posé dans le mur pour soutenir le montant de la fenêtre. Certaines de ces ancres en bois sont en place depuis plus de cent ans et sont toujours en bon état, si le bois était sec lors de son installation et s'il n'a pas été exposé à l'eau ou aux insectes. Si l'ancre en bois est pourrie ou endommagée par des insectes, elle se desserrera et échouera rapidement. S'il est exposé au feu, il brûlera. Si une cloueuse qui a remplacé une paroi de brique est exposée au feu, elle brûlera et créera un plan faible dans le mur, comme l'entaille que nous faisons dans un arbre pour diriger où elle tombe. Bien que les ancrages en bois ne soient plus utilisés dans la construction, de nombreux bâtiments plus anciens ont été assemblés à l'aide d'eux, et l'état de tout bouchon ou cloueur en bois individuel est généralement inconnu jusqu'à ce qu'il tombe en panne.

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Les ancrages en plomb (photo 2, A, B) ont été développés pour être utilisés avec des boulons et des vis. Le plomb est résistant à la corrosion et ne pourrira pas. Puisqu'il est ductile et malléable, il se dilate facilement pour saisir fermement l'intérieur du trou et se conforme étroitement aux filets de la vis ou du boulon, mais peut se déformer et se desserrer avec le temps en raison des contraintes ou des vibrations. Étant donné que le point de fusion du plomb est de 621 oF (327 oC), une ancre en plomb fondra dans un feu et libérera tout ce qu'elle contient. Bien que des ancres en plomb de plusieurs types soient encore disponibles, elles sont peu utilisées aujourd'hui, en raison de leur tendance à se desserrer ; leur bas point de fusion; et la toxicité du plomb. Cependant, des millions d'entre eux ont été installés il y a des années et font toujours leur travail. Auparavant, ils étaient disponibles dans la plupart des styles et tailles illustrés sur la photo 2.

Les ancres ZAMAC (photo 2 CJ) ressemblent aux ancres en plomb traditionnelles, mais sont plus légères et moulées sous pression à partir d'un alliage de zinc, avec de petites quantités d'aluminium, de magnésium et de cuivre (d'où le nom) ajoutées pour modifier les propriétés du métal. Ces ancres sont disponibles dans des dizaines de styles et de tailles, et sont disponibles dans n'importe quel magasin de quincaillerie ou de fournitures industrielles.

Les ancrages en plastique (photo 2 K) ont été développés dans les années 1950 pour être utilisés avec des vis et des clous, pour maintenir des charges légères dans le béton, la maçonnerie, le plâtre et les panneaux de gypse. Ceux-ci sont résistants à la corrosion et ne pourriront pas et sont disponibles en plusieurs tailles. Ils sont également peu coûteux et fonctionnent bien pour les fins pour lesquelles ils ont été conçus. Comme ils sont faciles à utiliser, ils sont souvent utilisés pour supporter des poids plus importants que leur conception ne le permet. Dans un feu, ils ramollissent, fondent ou brûlent et libèrent tout ce qu'ils tiennent. Des millions de ces ancrages supportent des boîtiers électriques, des sangles de conduit, des luminaires, des cadres photo, des porte-serviettes et presque tous les types de matériel que l'on peut trouver dans les bâtiments résidentiels, commerciaux ou industriels.

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Les ancres en acier sont disponibles dans de nombreuses tailles et variétés à des fins différentes (photo 3). La plupart des ancres en acier sont plaquées de cadmium ou de zinc (et anciennement de plomb) pour résister à la corrosion. Ces ancrages en acier offrent la plus grande résistance et sont les moins susceptibles de se desserrer sous l'effet de contraintes ou de vibrations. Avec un point de fusion de 1 800 à 2 600 oF (982 à 1 427 oC), ils sont les moins susceptibles de libérer leurs charges lors d'un incendie. Certains types d'ancrages en acier sont disponibles en acier inoxydable pour une utilisation dans des environnements corrosifs.

Les composés d'époxy et de ciment sont également utilisés pour fixer les boulons d'ancrage dans le béton et la maçonnerie. Un trou est percé à la bonne taille et nettoyé pour enlever toute la poussière et les débris. Le boulon est inséré à la bonne profondeur. Un composé époxy en deux parties est mélangé et injecté dans l'espace entre le trou et le boulon d'ancrage à partir d'une double seringue ou d'un pistolet à calfeutrer. Dans une autre méthode, le ciment de fixation des boulons (ciment hydraulique) est mélangé avec de l'eau et versé dans le trou autour du boulon d'ancrage. Le composé époxy ou le ciment à boulon adhère à la fois à l'acier et au béton ou à la maçonnerie et se dilate au fur et à mesure qu'il durcit.

Chaque type et style d'ancrage fonctionne mieux pour des applications spécifiques. Certains types sont destinés uniquement aux charges permanentes; certains se desserrent des vibrations; d'autres sont destinés uniquement aux charges de cisaillement, pas aux charges de traction ; et certains ne doivent pas être utilisés pour supporter des charges aériennes.

La plupart des entrepreneurs et des artisans sont suffisamment informés pour utiliser le type et la taille d'ancrage appropriés pour l'application prévue. Malheureusement, de nombreux bricoleurs et employés de magasin sont davantage guidés par l'apparence et l'emballage que par l'aspect pratique et l'ingénierie, et il est peu probable qu'ils fassent beaucoup de recherches avant de faire leur choix.

Pour plus d'informations sur les systèmes d'ancrage d'aujourd'hui à utiliser dans le béton et la maçonnerie, recherchez sur Internet :

Ces systèmes d'ancrage n'incluent pas les boulons d'ancrage utilisés pour fixer l'acier de construction ou la machinerie lourde aux fondations en béton. Ceux-ci sont généralement intégrés dans la fondation en béton lorsqu'elle est coulée et sont un sujet pour une autre fois.