VALORISATION DES GRANULATS ISSUS

DE DÉCHETS DE CHANTIERS DU

BTP : COMPORTEMENT

À HAUTE TEMPÉRATURE DE

BÉTONS CONTENANT DES

GRANULATS RECYCLÉS

Cléo LANEYRIEAnne-Lise BEAUCOURRonan HEBERTAlbert NOUMOWEBeatrice LEDESERT

Colloque « Bâtiments et ouvrages en béton »

Neuville – 27 mai 2014

CONTEXTE GÉNÉRAL

PROBLÉMATIQUE DE L’ÉTUDE

DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE Formulations Programme expérimental

RÉSULTATS Dégradations physico-chimiques Propriétés thermiques Performances mécaniques résiduelles

CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES

PLAN

2

CONTEXTE GÉNÉRAL

DIFFICULTÉ D’APPROVISIONNEME

NTAugmentation de nombre de

constructions : besoin croissant de

matériaux dans le BTP 5,72 tonnes de granulats par habitant (2012)

Production régionale en baisse

(IdF 2005-2012 : - 12%)

Nécessité d’acheminement des matériaux d’une région à une autre

Va l o r i s a t i o n d e s d é c h e t s : EN JEU ENV IRONNEMENTAL MA JEUR !

Préservation ressources naturellesLimitation de la pollution par enfouissement

GESTION DES DÉCHETS DE

CHANTIER

BTP : 11 millions de tonnes de déchets par an en IdF

Depuis 1er Juillet 2002, seuls les déchets ultimes sont acceptés en

installation de stockage

Objectif 70% de valorisation des déchets du BTP d’ici 2020

3

99 %*

Construction de routes

CONTEXTE GÉNÉRAL

78% recyclés4

* Chiffres UNPG 2012

CONTEXTE GÉNÉRAL

5

PROBLÉMATIQUE DE L’ÉTUDE

Dilatation des granulats

Retrait de la pâte de ciment

Augmentation de la pression de vapeur

Contraintes thermiques

FISSURATION - ECAILLAGE – ECLATEMENT ?

Comment le béton contenant des granulats recyclés se comporte-t-il à

haute température ?

6

DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE - FORMULATIONS

Sable naturel

COMPARA ISON AVEC

Béton ordinaire

E/C 0.6E/C 0.3Béton matrice hautes performances

Issu d’un béton formulé, coulé et concassé au laboratoire

Issu d’un chantier de démolition

Granulat Recyclé Laboratoire

Granulat Recyclé Industriel

Granulat Silico Calcaire

+

Pré

- s

atu

rati

on

Béton ordinaire

E/C 0.6

E/C 0.3 Béton hautes performances

7

DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE

20°C 150°C

300°C

450°C

750°C

Les différents bétons sont soumis à un traitement thermique

Dégradations physico-chimiques (fissuration, perte de masse, porosité…)

Propriétés thermiques (transferts thermiques, évolution de la température au sein du matériau…)

Propriétés mécaniques résiduelles (Compression, traction, module d’élasticité)

8

RÉSULTATS – ENDOMMAGEMENT

BRI 0,6 BRL 0,6 BRI 0,3 BRL 0,30

0.20.40.60.8

11.21.41.61.8

air

e t

ot.

fiss

uré

e (

%)

Aucun éclatement !Béton de

référence : 2 éprouvettes sur 9

ont éclaté• Nature des fissures

Aucun éclatement !

Béton de référence : 2 éprouvettes sur 9

ont éclaté

E/C 0,6 : fissures aux interfacesE/C 0,3 : fissures aux interfaces + trans-granulaires

BRI 0,6 BRL 0,6 BRI 0,3 BRL 0,30

200

400

600

800

1000

1200

1400

long. to

t. fi

ssure

é (

mm

)

Statistiques fissurations

450 °CBÉTON RECYCLÉ

BÉTON NATURELBÉTON

RÉFÉRENCE

9

RÉSULTATS – PERTE DE MASSE / POROSITÉ

0 100 200 300 400 500 600 700 80080

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

BRL 0.3 BRI 0.3 BRI 0.6

BRL 0.6 BSC 0.6 BSC 0.3

Température (°C)

Pert

e d

e m

ass

e r

ela

tive

(%

)

20°C 300°CPerte de l’eau libre

Au-delà de 300°CDépart autres composés

(deshydroxylation portlandite,

décarbonatation…)

20 150 300 4500%

5%

10%

15%

20%

25%

Température (°C)

Poro

sité

acc

ess

ible

à l’

eau (

%)

Porosité de

fissuration

10

RÉSULTATS - THERMIQUE

Evolution de la différence de température entre la surface et le cœur de l’éprouvette, en fonction de la température de surface

 

λ (W.m-

1.K-1)

Cp (MJ.

m-3.K-

1)

BRL 0,6

1,68 0,95

BRI 0,6 1,43 0,7

BSC 0,6

1,86 0,83

BRL 0,3

1,94 0,87

BRI 0,3 1,98 0,68

BSC 0,3

2,1 0,74

Départ eau + décomposition

hydrates

300°C

Deshydroxylation portlandite +

quartz α quartz β

600 - 650°C

Thermocouple en surface

Thermocouple au cœur

16 c

m

8 cm

11

0 100 200 300 400 500 600 700 8000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Température (°C)

E / E

20°C

(%

)0 100 200 300 400 500 600 700 800

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Température (°C)

E / E

20°C

(%

)

RÉSULTATS - MÉCANIQUE

0 100 200 300 400 500 600 700 8000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Température (°C)

fc / f

c (2

0°C

) (%

)

0 100 200 300 400 500 600 700 8000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Température (°C)

fc / f

c (2

0°C

) (%

)

Compression

Module d’élasticité

Evolution des propriétés mécaniques résiduelles des différents bétons après avoir été soumis aux cycles de chauffages et refroidissement

300°C amélioration fc BRL : possible réhydratation des CSH + création nouvelles liaisons entre des grains de ciment non hydratés interface pâte – granulat renforcée.

BRI : déchets combustibles parmi les GRI fissuration et porosité au sein de la matrice

BRL / BSC : résistances résiduelles comparables.

 

fc 20°C (MPa)

E 20°C

(Gpa)

BRL 0,6

31,2 4,4

BRI 0,6

34,2 4,4

BSC 0,6

35,9 3,7

BRL 0,3

55,5 5,3

BRI 0,3

55 5,6

BSC 0,3

81,2 5,2

12

CONCLUSION ET PERSPECTIVES

Les performances mécaniques résiduelles observées pour les quatre bétons recyclés sont comparables à celles observées pour les bétons de référence étudiés.

Aucun éclatement ou écaillage n’a été noté pour les BRL et BRI, alors qu’une partie des éprouvettes de BSC 0.3 (2 sur 9) ont éclaté : porosité totale plus élevée des bétons recyclés par rapport aux bétons naturels.

Les propriétés résiduelles des BRI sont légèrement inférieures à celles des BRL : • présence de déchets combustibles dans les GRI (fissuration plus

importante) • Age de la pâte entourant les GRL : possible création de liaisons

chimiques entre des grains de ciment non hydratés de l’ancienne et de la nouvelle pâte (interface pâte-granulat renforcée).

13

MERCI DE VOTRE ATTENTION !