Post on 01-Apr-2018
CRR
Valorisation des granulats recyclés dans la construction
B. JANSSENS
Géologue - Conseiller technologique
Centre de Recherches Routières (CRR)
V. POLLET
Ir - Chef de département adjoint
E. Cailleux
Dr – chef de projet
Centre Scientifique et Technique de la Construction (CSTC)
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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 13 000 à 30 000 t de granulats
Un kilomètre de ballast de voie ferrée nécessite 10 000 tonnes
Les granulats sont la 3ème 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
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Généralités
Granulats naturels
Familles Exemples
Terrain meuble Gravier Alluvions, mer, moraine de glacier
Sable Carrière, rivière, mer, concassage de pierre
Roche
Roche sédimentaire Grès, schiste, conglomérat
Calcaire, dolomie, craie, marne
Roche magmatique Porphyre, basalte, pierre ponce, granite
Roche métamorphique Quartzite, phyllade, marbre
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Granulats secondaires Granulat provenant de la valorisation d’un déchet.
Deux groupes:
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.)
Généralités
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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.
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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,…
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Généralités
1) Démolition ou déconstruction de la structure
Valorisation des recyclés
2) Centre de recyclage Nouveaux produits
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Généralités
Classification des granulats recyclés (NBN EN 933-11)
Fl : Matériaux flottants (densité < 1 g/cm³) RA : Matériaux bitumineux RB : Eléments de maçonnerie (briques, tuiles, parpaings, béton expansé, etc.) RC : Béton et produits associés (mortier) RG : Verre RU : Granulats non liés X : Autres (sol, bois, gypse, plâtre, caoutchouc, plastique)
Types Recyclé de béton Recyclé mixte Recyclé de maçonnerie Enrobés
hydrocarbonés
EN 13242
(empierrement) EN 12620
(béton) EN 13242
(empierrement) EN 12620 (béton)
EN 13242 (empierrement)
EN 12620 (béton)
EN 13242 (empierrement)
Rc > 70 > 70 NR NR NR NR NR
Rc + Ru --- > 90 --- > 50 --- < 50 ---
Rc + Ru + Rg > 90 --- > 50 --- < 50 --- < 50
Rb < 10 < 10 < 50 < 50 > 50 > 50 < 10
Ra < 5 < 5 < 5 < 5 < 5 < 5 > 50
Rg < 2 --- < 2 --- < 2 --- < 2
X ≤ 1 --- ≤ 1 --- ≤ 1 --- ≤ 1
X + Rg --- ≤ 1 --- ≤ 1 --- ≤ 1 ---
FL ≤ 5 ≤ 2 ≤ 5 ≤ 2 ≤ 5 ≤ 2 ≤ 5
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.
h1
E1
Revêtement
h2
E2
Fondation
h3
E3
E4
Sous-fondation
Sol en place
(pas à l'échelle)
Revêtement
Fondation
Sous-fondation
Sol (Fond de coffre)
Confort, sécurité, protection
Portance
Protections
Plus la couche est proche de la surface, plus les critères du matériau sont exigeants
Valorisation en route
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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
OUI NON NON OUI (Oui) Empierrement traité
ciment
Sable – ciment
(sable stabilisé)
Pas d’application vu qu’il s’agit d’un sable et non d’une pierre
(sable de concassage)
Béton maigre Béton sec compacté
OUI NON NON OUI (Oui)
Sous-fondation
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
Valorisation en route
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Applications en revêtement • Couche inférieure du revêtement en béton armé : Ring d’Anvers
• Pavés de béton recyclé
Valorisation en route
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Autres domaines d’application en domaine routier
• Plateforme provisoire de travail
• Matériau autocompactant réexcavable (tranchée)
Valorisation en route
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Recyclage des déchets de construction dans le bâtiment
Ir. Valérie Pollet
Centre Scientifique et Technique de la Construction
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• CSTC- Revue / juin 1980
• Le concassage et recyclage des bétons réalisés avec des granulats de débris de béton
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• CSTC- magazine - printemps 1993
• Des bétons réalisés avec des granulats de débris de béton et de
maçonnerie – 100% de granulats recyclés
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• 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
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Quels sont les freins?
- Variabilité des caractéristiques des granulats produits
- Pureté (plâtre, ..)
- Absorption d’eau plus importante mais aussi moins régulière
- Coût
- Normes
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Evolution des normes
NBN EN 206-1 et NBN B 15-001
Depuis 2010-2011, 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
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Evolution des normes ?
NBN EN 14227-1
• Certification possible depuis 2011
• Jusqu’à la classe C 12/15
• Pas de limite concernant la nature de granulats et les taux de substitution
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Projets existants – www.normes.be
• 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
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• 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 !
• 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.
Conclusions
• Les quelques réalisations avec 100% de recyclés illustrent les limites du développement.
• Evolution normative importante en 2011-2012.
• 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.