Généralités. Granulats = Matériaux du Génie civil Définition : Matériau granulaire utilisé en construction (sables,

Transcription

1 Valorisation des granulats recyclés dans la construction B. JANSSENS Géologue - Conseiller technologique Centre de Recherches Routières () V. POLLET Ir - Chef de département adjoint E. Cailleux Dr chef de projet Centre Scientifique et Technique de la Construction (CSTC)

2 Généralités Granulats = Matériaux du Génie civil Définition : Matériau granulaire utilisé en construction (sables, gravillons, graves, empierrements, graviers, etc.,) Rien ou presque rien ne se construit sans les granulats. Quelques chiffres Une maison nécessite entre 100 et 300 t de granulats Un kilomètre de voirie consomme de à t de granulats Un kilomètre de ballast de voie ferrée nécessite tonnes Les granulats sont la 3 ème matière la plus consommée dans le monde après l air et l eau La production annuelle mondiale est de 40 milliards de tonnes La production annuelle belge est de + 78 millions de tonnes

3 Généralités Granulats naturels Terrain meuble Roche Familles Gravier Sable Roche sédimentaire Roche magmatique Roche métamorphique Exemples Alluvions, mer, moraine de glacier Carrière, rivière, mer, concassage de pierre Grès, schiste, conglomérat Calcaire, dolomie, craie, marne Porphyre, basalte, pierre ponce, granite Quartzite, phyllade, marbre

4 Granulat provenant de la valorisation d un déchet. Deux groupes: Généralités Granulats secondaires Granulat recyclé: Granulat résultant de la transformation de matériaux inorganiques antérieurement utilisés (dans la construction). Granulat artificiel: Granulat d origine minérale résultant d un procédé industriel comprenant des modifications thermiques ou autres (scories, laitiers, mâchefers, etc.)

5 Généralités Granulats secondaires = Matériaux du futur Ils sont amenés à remplacer partiellement ou totalement les granulats naturels dans un souci de préserver notre environnement. Leurs domaines d application sont généralement plus limités. Intérêt de bien les caractériser Pour cela, il y a lieu de connaître leur origine, le processus de fabrication ainsi que leurs principaux avantages et inconvénients.

6 Généralités Caractérisation des granulats 1. Analyses environnementales Composition, lixiviation, percolation 2. Caractéristiques géométriques Analyse granulométrique (tamisage), qualité des fines (essai au bleu de méthylène, Equivalent en sable), forme et angularité des grains (coefficient d aplatissement, pourcentage des surfaces cassées, écoulement des sables) 3. Caractéristiques physiques Teneur en eau, masses volumiques (absolue, réelle, en vrac, apparente, ), porosité et coefficient d absorption d eau, résistances à l usure par attrition (micro-deval en présence d eau), à la fragmentation (Los Angeles) et à l usure (coefficient de polissage acceléré) 4. Caractéristiques chimiques Teneur en soufre, en sulfates solubles dans l eau et dans l acide, teneur en matières organiques et en autres éléments (chlorures, ) 5. Caractéristiques de durabilité Comportement aux cycles gel- dégel (essais de sensibilité et de résistance) 6. Caractéristiques géomécaniques Essai Proctor, indices CBR et IPI, résistance à la compression à la traction,

7 Généralités Valorisation des recyclés 1) Démolition ou déconstruction de la structure 2) Centre de recyclage Nouveaux produits

8 Généralités Classification des granulats recyclés (NBN EN ) Types Recyclé de béton Recyclé mixte Recyclé de maçonnerie EN (empierrement) EN (béton) EN (empierrement) EN (béton) EN (empierrement) EN (béton) Enrobés hydrocarbonés EN (empierrement) Rc > 70 > 70 NR NR NR NR NR Rc + Ru --- > > < Rc + Ru + Rg > > < < 50 Rb < 10 < 10 < 50 < 50 > 50 > 50 < 10 Ra < 5 < 5 < 5 < 5 < 5 < 5 > 50 Rg < < < < 2 X X + Rg FL Fl : Matériaux flottants (densité < 1 g/cm³) R A : Matériaux bitumineux R B : Eléments de maçonnerie (briques, tuiles, parpaings, béton expansé, etc.) R C : Béton et produits associés (mortier) R G : Verre R U : Granulats non liés X : Autres (sol, bois, gypse, plâtre, caoutchouc, plastique)

9 Valorisation en route

10 Valorisation en route La route ne doit pas se limiter à la simple couche d asphalte noire ou de béton gris clair alors que ces couches constituent seulement le sommet d une structure complexe plus communément appelé corps de la route. Celui-ci est constitué d une superposition de couches ayant chacune une ou plusieurs fonctions bien spécifiques et dont l ensemble permet de répartir la charge du trafic vers le bas de manière acceptable pour le sol. Plus la couche est proche de la surface, plus les critères du matériau sont exigeants Revêtement Fondation Confort, Revêtement sécurité, protection h 1 E 1 Fondation Portance h 2 E 2 Sous-fondation Sous-fondation Protections h 3 E 3 Sol (Fond de coffre) Sol en place (pas à l'échelle) E 4

11 Valorisation en route Domaines d application générale (en région wallonne) Couche Principaux types Recyclé béton Recyclé mixte béton - maçonnerie Recyclé maçonnerie Recyclé hydrocarboné Recyclé mixte béton - hydrocarboné Revêtement Hydrocarboné Béton Pas d application en Wallonie (OUI) NON Retraitement in situ Fondation Empierrement libre Empierrement traité ciment Sable ciment (sable stabilisé) Béton maigre Béton sec compacté OUI NON NON OUI (Oui) Pas d application vu qu il s agit d un sable et non d une pierre (sable de concassage) OUI NON NON OUI (Oui) Sousfondation Empierrement OUI OUI OUI OUI OUI Remblai Empierrement OUI OUI OUI OUI OUI Les matériaux peuvent être utilisés moyennant le respect de certains critères complémentaires repris dans les cahiers des charges

12 Valorisation en route Applications en sous-fondation et fondation

13 Valorisation en route Application en revêtement : Recyclage in situ de l asphalte

14 Valorisation en route Applications en revêtement Couche inférieure du revêtement en béton armé : Ring d Anvers Pavés de béton recyclé

15 Autres domaines d application en domaine routier Plateforme provisoire de travail Valorisation en route Matériau autocompactant réexcavable (tranchée)

16 Recyclage des déchets de construction dans le bâtiment Ir. Valérie Pollet Centre Scientifique et Technique de la Construction

17 - Contexte et historique - Quelques freins - Evolution des normes - Quelques réalisations

18 CSTC- Revue / juin 1980 Le concassage et recyclage des bétons réalisés avec des granulats de débris de béton

19 CSTC- magazine - printemps 1993 Des bétons réalisés avec des granulats de débris de béton et de maçonnerie 100% de granulats recyclés

20 CSTC- magazine été 1997 Blocs de maçonnerie à base de granulats recyclés - 0%, 33%, 66%, 100% = substitution granulats 4/7 ou sable 0/4 - Résistance en compression OK - Résistance au gel OK - Mais absorption d eau plus importante limitation aux applications intérieures

21 Quels sont les freins? - Variabilité des caractéristiques des granulats produits - Pureté (plâtre,..) - Absorption d eau plus importante mais aussi moins régulière - Coût - Normes

22 Evolution des normes NBN EN et NBN B Depuis , certification possible avec granulats recyclés En 2012, via la norme - Possibilité de substituer 20% des granulats naturels par des granulats de débris de béton - Uniquement pour les applications intérieures. - Max. C25/30

23 Evolution des normes? NBN EN Certification possible depuis 2011 Jusqu à la classe C 12/15 Pas de limite concernant la nature de granulats et les taux de substitution

24 Projets existants RecyHouse (1999) Exécution Débris mixtes 7/20 Structure portante 350 kg/m³ CEM III/A 42,5 N LA, superplastifiant Caractéristiques Teneur en eau élevée, chute de consistance relativement rapide, masse volumique plus faible, absorption d eau plus élevée, résistance en compression

25 RecyHouse (1999) Analyse 2011 Bon état Coulées de rouille Retrait plastique!! Orientation Carbonatation moyenne (mm) Ouest 7,8 Est 10,2 Sud 17,2 Nord 13,3

26 CeDuBo, Heusden-Zolder (2001) Exécution Granulat mixte 5/30 dans des bétons polis Facteur E/C: 0.8, pas d adjuvant Problème d ouvrabilité, durcissement plus rapide.

27 CeDuBo, Heusden-Zolder (2001) Analyse 2011 Impuretés + microfissures!

28 Conclusions Les quelques réalisations avec 100% de recyclés illustrent les limites du développement. Evolution normative importante en Les normes sont un frein mais elles sont prudentes!? Ouvrir la porte aux granulats mixtes pour des applications intérieures et ne pas limiter la classe de résistance Faible utilisation liée au coût aussi? Imposition dans les cahiers des charges.