VALORISATION DES GRANULATS ISSUS DE DCHETS DE CHANTIERS

VALORISATION DES GRANULATS ISSUS DE DÉCHETS DE CHANTIERS DU BTP : COMPORTEMENT À HAUTE TEMPÉRATURE DE BÉTONS CONTENANT DES GRANULATS Cléo LANEYRIE RECYCLÉS Anne-Lise Colloque « Bâtiments et ouvrages en béton » Neuville – 27 mai 2014 BEAUCOUR Ronan HEBERT Albert NOUMOWE Beatrice LEDESERT

PLAN C O N T E X T EG É N É R A L P R O B L É M A T I Q UDEE L’É T U D E DÉMARCHEXPÉRIMENTALE Formulations Programme expérimental RÉSULTATS Dégradations physico-chimiques Propriétés thermiques Performances mécaniques résiduelles C O N C L U S I O NEST P E R S P E C T I V E S 2

CONTEXTE GÉNÉRAL DIFFICULTÉ D’ A P P R O V I S I O N N E M E N T Augmentation de nombre de constructions : besoin croissant de matériaux dans le BTP G E S T I O ND E S D É C H E T SD E CHANTIER BTP : 11 par an en Id. F 5, 72 tonnes de granulats par habitant (2012) Production régionale en baisse (Id. F 2005 -2012 : - 12%) Nécessité d’acheminement des matériaux d’une région à une autre millions de tonnes de déchets Depuis 1 er Juillet 2002, seuls les déchets ultimes sont acceptés en installation de stockage Objectif 70% de valorisation des déchets du BTP d’ici 2020 V a l o r i s a t i o n d e s d é c h e t s : E N J E U E N V I R O N N E M E N T MAAL J E U R! Préservation ressources naturelles Limitation de la pollution par enfouissement 3

CONTEXTE GÉNÉRAL 99 % * Construction de routes 78% * Chiffres UNPG 2012 recyclés 4

CONTEXTE GÉNÉRAL 5

PROBLÉMATIQUE DE L’ÉTUDE Comment le béton contenant des granulats recyclés se comporte-t-il à haute température ? Dilatation des granulats Retrait de la pâte de ciment Augmentation de la pression de vapeur Contraintes thermiques FISSURATION - ECAILLAGE – ECLATEMENT ? 6

DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE - FORMULATIONS Issu d’un béton formulé, coulé et concassé au Granulat Recyclé Industriel laboratoire Issu d’un chantier de démolition Pré - saturation Granulat Recyclé Laboratoire Béton ordinaire + Granulat Silico Calcaire Sable naturel E/C 0. 6 E/C 0. 3 Béton matrice hautes performances Béton ordinaire E/C 0. 6 COMPARAISO ANV E C E/C 0. 3 Béton hautes performances 7

DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE Les différents bétons sont soumis à un traitement 20°C 150°C 300°C thermique 450°C 750°C 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 Aucun éclatement ! • Nature des fissures 450 °C 1400 RÉFÉRENCE BÉTON Aucun éclatement ! Béton de référence : 2 éprouvettes sur 9 ont éclaté long. tot. fissureé (mm) Béton de référence BÉTON RECYCLÉ: 2 éprouvettes sur 9 ont éclaté Statistiques BÉTON NATUREL fissurations 1200 1000 800 600 400 200 aire tot. fissurée (%) 0 E/C 0, 6 : fissures aux interfaces E/C 0, 3 : fissures aux interfaces + trans-granulaires 1. 8 1. 6 1. 4 1. 2 1 0. 8 0. 6 0. 4 0. 2 0 BRI 0, 6 BRL 0, 6 BRI 0, 3 BRL 0, 3 9

RÉSULTATS – PERTE DE MASSE / POROSITÉ 20°C 300°C Perte de l’eau libre 100 Au-delà de 300°C Départ autres composés (deshydroxylation portlandite, décarbonatation…) de f Porosité 98 Porosité accessible à l’eau (%) Perte de masse relative (%) 96 94 92 90 88 86 84 82 80 0 BRL 0. 3 BRI 0. 6 BRL 0. 6 BSC 0. 3 200 400 600 Température (°C) 800 n issuratio 25% 20% 15% 10% 5% 0% 20 150 300 Température (°C) 450 10

RÉSULTATS - THERMIQUE Cp (MJ. m-3. K 1) λ (W. m-1. K-1) Evolution de la différence de température entre la surface et le cœur de l’éprouvette, en fonction de la température de surface Départ eau + décomposition hydrates 300°C Deshydroxylation portlandite + quartz α quartz β 600 - 650°C 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 16 cm BSC 0, 3 2, 1 m 8 c 0, 74 Thermocou ple en surface Thermocou ple au cœur 11

RÉSULTATS - MÉCANIQUE 34, 2 4, 4 35, 9 3, 7 55, 5 5, 3 55 5, 6 81, 2 5, 2 100 90 90 80 80 70 70 EE // EE 20°C (%) 31, 2 4, 4 fc / fc (20°C) (%) BRL 0, 6 BRI 0, 6 BSC 0, 6 BRL 0, 3 BRI 0, 3 BSC 0, 3 fc 20°C (MPa) E 20°C (Gpa) Evolution des propriétés mécaniques résiduelles différents bétons après avoir été soumis aux cycles de chauffages et refroidissement 60 50 40 30 30 20 20 10 0 0 Compressi on 200 400 Température (°C) BRI : déchets combustibles parmi les GRI 10 600 800 0 0 Module d’élasticité 200 400 Température (°C) 600 800 fissuration et porosité au sein de la matrice 300°C amélioration fc BRL : possible réhydratation des CSH + création nouvelles liaisons entre des grains de ciment non hydratés interface pâte – granulat renforcée. BRL / BSC : résistances résiduelles comparables. 12

CONCLUSION ET PERSPECTIVES 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 performances mécaniques résiduelles observées pour les quatre bétons recyclés sont comparables à celles observées pour les bétons de référence étudiés. 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 !