Le projet national français Recybéton

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1 Strength. Performance. Passion. Le projet national français Recybéton Thèmes, organisation et premiers résultats François de Larrard Directeur Scientifique LafargeHolcim R&D Centre, St Quentin-Fallavier, France Directeur Scientifique Recybéton 2015 Holcim Ltd

2 Le Projet National RECYBETON Objectifs principaux : Utiliser l intégralité des matériaux issus des bétons déconstruits comme constituants des nouveaux bétons Recycler les matériaux issus de la déconstruction des bétons comme matière première de ciments recyclés 48 partenaires Co-financement ANR (projet ECOREB) 5 thèmes de recherche Thème 1 - Technologies et procédés Thème 2 - Matériaux et structures Thème 3 - Développement durable Thème 4 - Aspects réglementaires et normatifs Thème 5 - Valorisation (dont chantiers expérimentaux) + travaux d accompagnement (thème 0) 2015 Holcim Ltd 2

3 Planning général T 0 (assemblée constitutive) TRANCHE 1 TRANCHE 2 TRANCHE 3 TRANCHE Holcim Ltd 3

4 Quelques résultats Thème 1 (Procédés) 2015 Holcim Ltd 4

5 Thème 1 Tranche 1 Potentiel cimentier par incorporation dans le cru : Essais de laboratoire Sables (0/4 ou 0/6) issus de bétons fabriqués à base de granulats de natures pétrographiques distinctes : silico-calcaire : Lille et Lyon ; granitique : Strasbourg ; siliceux à base de silex : vallée de Seine Recyclage des SBC possible au cru de cimenterie avec des taux significatifs (jusqu à 30%) soit en substitution de l argile soit en substitution du calcaire argileux Conclusion favorable à un essai industriel Potentiel cimentier en ajout Echelle du laboratoire Les études de réactivités chimique montrent que le niveau de réactivité des SBC est compatible avec les ciments L introduction des SBC abaisse légèrement la conductivité et allonge le temps de prise, quelle que soit l origine du SBC. Nécessite optimisation. Conclusion favorable à un essai industriel 2015 Holcim Ltd 5

6 Thème 1 Tranche 1 Influence du concassage : concasseur giratoire : produit les matériaux les plus satisfaisants d un point de vue granulométrique (plus faible étendue granulaire pour un diamètre maximum donné) concasseur à percussion : produit le matériau le plus satisfaisant du point de vue de la qualité des granulats (proportion en mortier adhéré la plus réduite i.e. valeurs de LA, de MDE, et d absorption les plus favorables) pas de stratégie de concassage qui permette d obtenir à la fois une fraction granulaire ciblée et de qualité optimale 2015 Holcim Ltd 6

7 Thème 1 Tranche : faisabilité d'utiliser des sables et fines de bétons concassés comme addition minérale dans les matériaux cimentaires légère détérioration de la maniabilité des mortiers temps de prise ne sont pas modifiés, sauf pour les FBC qui accélèrent légèrement l'hydratation réactivité résiduelle des SBC et FBC demeure très faible ne peuvent pas être considérées comme des additions de type II (pouzzolaniques), mais plutôt comme des additions de type I (fillers) 1-5 : technologies de séparation à sec des sables et des fines de recyclage : étude bibliographique Technologies gravimétriques (Sédimentation / Décantation, JIG, table vibrante, centrifugation) Technologies physico-chimiques (Dual Energy X- rayon transmission, radar, télédétection par laser, spectroscopie Raman, séparation magnétique et électrique, flottation) Holcim Ltd 7

8 Thème 1 Tranche Technologie du tri sélectif de granulats béton concassé essais en laboratoire Essais sur jig à eau : procédé pertinent pour le tri des matériaux de type béton, brique et plâtre Essais de capteurs de tri optique : peut clairement différencier ces particules des particules de béton Mesures NIR : peut constituer un bonne combinaison avec le tri optique 1-7 Influence du malaxage sur la rhéologie de bétons de granulats recycles Modalités : malaxeur, vitesse et configuration, temps de malaxage, état hydrique, propriétés d usure du GR Création de passant à 2,5 mm = f(type de malaxage) la pâte cimentaire «protège» le granulat 2015 Holcim Ltd 8

9 Quelques résultats Thème 2 (Matériaux et Structures) 2015 Holcim Ltd 9

10 Thème 2 Tranche 1 Variabilité géographique Absorption / Gel-dégel / Teneur en sulfates solubles dans l eau : résultats sensibles pour certains échantillons Validité des normes d essai Sulfates solubles du sable >> gravillons recyclés Chlorures dans l eau du sable >> gravillons alors que les niveaux de chlorures dans l acide sont similaires pour les 3 granulats recyclés Dosage des chlorures dans l acide peu précis Absorption absorption importante durant les dix premières minutes mais se poursuit pendant plusieurs semaines Caractérisation de la nouvelle zone d interface de transition (ECOREB) liaison ancienne pâte / nouvelle pâte plutôt bonne interface ancienne pâte / nouvelle pâte visible uniquement au très jeune âge (< 7j) 2015 Holcim Ltd 10

11 Thème 2 Tranche Variabilité temporelle des propriétés des GR maintien du niveau de certaines caractéristiques Certains paramètres sont beaucoup plus variables (classification des constituants, absorption d eau, sulfates solubles dans l eau, ) impossibilité d utilisation des granulats recyclés pour un usage béton pour certaines périodes 2015 Holcim Ltd 11

12 Thème 2 Tranche Alcali-réaction (applicabilité démarche RAG) 3 protocoles testés : présaturation des granulats, non présaturation, essai conventionnel Essais croisés préliminaires : essai conventionnel le plus discriminant. Néanmoins, la compacité de la pâte liée au volume réel d'eau efficace dans les mélanges ayant certainement un rôle, il paraît important d intégrer l absorption d eau des GBR. Dans le cas des GBR et du mode opératoire conventionnel, la mise en place est parfois plus difficile avec le protocole 3. On s oriente vers une préconisation du protocole 1 (proche des conditions d utilisation), protocole qui reste discriminant Holcim Ltd 12

13 Thème 2 Tranche Fissuration des parties d ouvrage liées à la dessiccation Modèle de prédiction de la fissuration des dalles du chantier de Chaponost Identification des paramètres des simulations complètes Résultats préliminaires sur dalles avec modèle simplifié sont également déjà obtenus. Simulation sur dalles avec le modèle complet en cours 2-9 Adhérence béton recyclé / armature HA Comportement à l arrachement et mécanismes de ruine associés proches de ceux des bétons courants Essais sur Tirants et essais sur poutres : bétons de granulats recyclés : un peu plus de fissuration (en nombre) que les bétons courants ouvertures des fissures restent du même ordre de grandeur 2015 Holcim Ltd 13

14 Thème 2 Tranche 2 Durabilité (ECOREB) Influence du taux de substitution GR / GN Diminution de fc 28 Augmentation de la porosité à l eau des bétons, (la matrice cimentaire du béton d origine contenu GR) Peu ou pas d impact sur la carbonatation, à résistance égale. Effet sur les autres propriétés de transfert : notable sur la diffusivité des chlorure important sur la perméabilité au gaz Profondeur de carbonatation (90j) Perméabilité au gaz 2015 Holcim Ltd 14

15 Quelques résultats Thème 3 (Développement Durable) 2015 Holcim Ltd 15

16 Thème 3 Tranche Caractérisation du comportement environnemental de bétons recyclés Résultats de variation observée du relargage des matériaux fragmentés : l apport de GR (dans les conditions du programme) ne se traduit pas par une modification significative du relargage 3-4 Evaluation environnementale du béton de granulats recyclés (ACV) méthode ACV ISO 14040) prenant pour unité fonctionnelle : «Produire 1m 3 de béton» Effet du taux de substitution : Taux faible : peu d effet sur les impacts environnementaux Taux 100% : impactant sur toutes les catégories d impact (lié à la teneur en ciment) fortes variations liées aux distances de transport 2015 Holcim Ltd 16

17 Quelques résultats Thème 4 (Normes et règlements) 2015 Holcim Ltd 17

18 Thème 4 Tranche 1 Textes examinés (FR uniquement) : normatifs (matériaux, règles de conception, règles d exécution) ; réglementaires français (différents codes législatifs et réglementaires) ; relevant d initiative locale en déclinaison de la règlementation (ex : guides régionaux). Analyse des textes actuels sur l utilisation des granulats recyclés : caractérisation de leur qualité en corrélation avec la variabilité de leurs propriétés ; modération dans leur usage dans les bétons de structure (taux d incorporation) ; traditionnalité d usage en techniques routières Holcim Ltd 18

19 Thème 4 Tranche 2 Obstacles et incitations (d ordre réglementaire ou normatif) au recyclage du béton dans le béton Point de vue économique : paramètre «ressources» important Difficultés d approvisionnement intérêt du potentiel de réutilisation des granulats recyclés Point de vue technique Utilisation maîtrisée en technique routière Différence de traitement entre les gravillons et les sables Les caractéristiques intrinsèques et de fabrication de ces granulats conduisent à différents niveaux de qualité Limitation d usage dans le béton en fonction de la classe d exposition du béton et/ou de la classe de résistance certains pays comme l Allemagne proposent de nouvelles méthodes d essais pour les GR 2015 Holcim Ltd 19

20 Quelques résultats Thème 5 (Valorisation) 2015 Holcim Ltd 20

21 Thème 5 Site internet public Plateforme collaborative (accès restreint) Plaquette RECYBETON et affiche A0 Articles scientifiques : publications en cours Présentations à des conférences / séminaires Premier Colloque Recybéton à Paris en juin Holcim Ltd 21

22 Thème 5 Tranche 1 Premier chantier expérimental RECYBETON à Chaponost (69) en décembre 2013 dallage de 18 cm d épaisseur usage de type parking Fabrication et mise en œuvre à l échelle industrielle d une gamme de bétons incorporant de 0 à 100 % de granulats recyclés ; Evaluation des risques de fissuration par retrait empêché liés à l utilisation de bétons recyclés en dallage et autres applications horizontales Holcim Ltd 22

23 Thème 5 Tranche 2 Mise en œuvre d un béton à base de granulats recyclés sur un des ouvrages CNM type véloroute Formule à 20% de GR Mise en évidence de la faisabilité industrielle de la mise en œuvre d un béton incorporant 20% de gravillons de béton recyclé de type 1 pour la réalisation d un ouvrage d art de cette nature Résultats des essais de durabilité : Formule Témoin 20% GBR Porosité accessible à l'eau NF P (%) à 90 jours 12,8 14,6 Perméabilité à l'oxygène XP P (10-18 m 2 ) à 90 jours Non mesuré 213 Coefficient de diffusion des ions chlorures XP P (10-12 m 2 s -1 ) à 90 jours Non mesuré 9,6 Carbonatation accélérée selon la norme XP P (mm) à 90 jours Non mesuré 7,1 Test de performance RAG NF P (%) à 20 semaines Non mesuré 0,0128 Retrait total (µm/m) à 90 jours Retrait endogène (µm/m) à 90 jours Holcim Ltd 23

24 Résultats Tranche 3 et 4 non encore disponibles 2015 Holcim Ltd 24

25 Produits finaux attendus de Recybéton Rapports scientifiques Livre de synthèse Guide technique Propositions d évolutions normatives Propositions d évolutions règlementaires et d incitations à recycler Ouvrages expérimentaux Parking (Rhône, 2013) Passerelle (Hérault, 2014) Ouvrages industriels (Ile-de-France, 2015) Bâtiment (Seine-et-Marne, 2015) Ouvrage d art (Hérault, 2015) 2015 Holcim Ltd 25

26 Merci pour votre attention! Holcim Ltd 26

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