Performance des bétons à base de granulats recyclés

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Groupe Archimedia

15893 Dernière modification le 11/02/2014 - 12:31

Il est indispensable que l’industrie de la construction fasse un effort pour minimiser l’utilisation des matières premières naturelles et réduire la consommation d’énergie. L’utilisation des granulats recyclés obtenus des constructions démolies suite à des sinistres naturels comme les séismes et les crues, ou par vieillissement et dégradations, est l’une des solutions envisageables. Cette contribution présente la performance d’un éco-béton à base de granulats de béton recyclé.

Les gros granulats recyclés (GBC) et sable recyclé (SBC) sont obtenus par le concassage dans un concasseur à mâchoire de petites dalles (1 x 1 x 0.1m) de béton naturel (standard), composé de gravier et de sable, fabriquées en laboratoire. Les granulats recyclés de brique (GBrC et SBrC) ont été obtenus des déchets d’une briqueterie locale. Les granulats recyclés sont utilisés à l’état humide (Saturé d’eau Surface Sèche - SSS). Ils sont prémouillés 24 heures avant chaque gâchage.

A l’état frais, le béton recyclé présente des densités plus faibles que celles du béton de référence. Cette chute de 8% à 17% par rapport au béton naturel est due principalement à la densité faible des granulats recyclés. Les granulats fins recyclés influent beaucoup plus sur la quantité d’eau de gâchage (Fig. 2). La résistance à la compression des bétons recyclés évolue au cours du temps d’une façon similaire à celle du béton témoin. Cependant, cette résistance chute en fonction du pourcentage de substitution en granulats recyclés (gros et fins).

A 28 jours, pour le béton à base de granulats d’ancien béton concassé, la chute de résistance est de l’ordre de 10 à 20% pour le béton de gros granulats (BG/0), de 10 à 30% pour le béton de fins granulats (B0/S) et jusqu’à 35% lorsqu’en substitue les gros et fins en même temps (BG/S) (Fig. 3). Cette chute de la résistance à la compression est due principalement à l’augmentation du rapport Eeff/C. La présence de poussière de concassage dans les granulats recyclés augmente la quantité d’eau efficace pour maintenir la consistance et, par la suite, diminue la résistance. En plus, le mortier provenant de l’ancien béton reste attaché aux granulats recyclés et gène le bon déroulement de l’hydratation du ciment. Pour le béton à base de granulats de briques concassées, cette chute est plus importante. Elle est de l’ordre de 10 à 40%. Lorsque les granulats naturels sont remplacés par du mélange de granulats de béton et de briques concassées en même temps, la chute de résistance est en moyenne de 35 à 42%.

La perméabilité à l’eau du béton recyclé, augmente en fonction du pourcentage de substitution en granulats recyclés. Les bétons recyclés à base de granulats de briques concassées sont un peu plus perméables que les autres bétons recyclés. Ils présentent une pénétration à l’eau qui peut atteindre le double de celle du béton de référence. La perméabilité à l’eau des bétons recyclés est fort influencée par la nature et le pourcentage des granulats recyclés.

Les bétons recyclés présentent aussi un retrait élevé à jeune âge (2 jours). A jeune âge, le risque de fissuration est élevé, car la résistance à la traction du béton est faible. Par conséquent, il est probablement préférable de limiter le pourcentage de substitution en granulats recyclés et en particulier les granulats fins. Le retrait du béton à base de gros granulats d’ancien béton concassé (BG/0) est plus grand de 30% que celui du béton témoin à 28 jours ; au-delà, il accélère pour arriver à une augmentation de 70% à 90 jours.

Lorsqu’on substitue les granulats fins (B0/S), le retrait est d’environ 25% plus grand dès le jeune âge (à 2 jours) et peut atteindre 40% d’augmentation à 90 jours. Le retrait élevé est probablement dû à la porosité élevée des granulats recyclés, ainsi qu’au degré important d’absorption d’eau du mortier de l’ancien béton qui recouvre ces granulats. Le béton à base de gros granulats de briques concassées (CG/0) présente un retrait retardé du béton recyclé par rapport au béton témoin jusqu’à 28 jours. Au-delà, une augmentation brusque qui atteint les 80% à 90 jours est constatée. L’analyse de l’effet d’utilisation de granulats recyclés contaminés par des sulfates, chlorures ou eaux de mer a montré que la nature de contamination n’a pas un effet sur la performance du béton, à l’exception de la carbonatation. La perméabilité et le retrait sont aussi plus élevés par rapport au béton à base de granulats naturels.

Performance du béton autoplaçant à base de granulats recyclés

Le béton autoplaçant (BAP) est défini comme un béton très fluide qui se met en place sous l’effet de son poids propre, sans vibration interne ou externe. Le BAP est caractérisé par le volume élevé de la pâte, ainsi que l’utilisation d’un adjuvant superplastifiant. L’influence des granulats recyclés (GR) sur les propriétés du BAP à l’état frais, en substituant 100% et 50% de granulats naturels (GN) par des granulats recyclés, et en comparant avec un BAP de référence à base de 100% de granulats naturels a été analysée. Les BAP étudiés comportent aussi des ajouts cimentaires (laitier ou pouzzolane naturelle) à 15% en poids de ciment. Les résultats ont montrés que la substitution de 100% et de 50% de granulats naturels par des granulats recyclés donne un BAP avec une ouvrabilité très comparable à celle du BAP de référence (Fig. 4). Cependant, les BAP à base de granulats recyclés sont moins stable vis-à-vis du ressuage. L’effet d’addition du laitier améliore l’ouvrabilité pour le BAP à base de granulats naturels mais il engendre une diminution d’ouvrabilité pour les BAP à base de granulats recyclés. Par contre, l’effet de la pouzzolane est similaire avec une chute de l’ouvrabilité et une amélioration de la stabilité (Fig. 5).

Substitution totale ou partielle des granulats naturels

Le secteur de la construction est le plus gros consommateur d’énergie, et donc un secteur clé pour lutter contre le réchauffement climatique. L’utilisation des granulats recyclés est l’une des solutions envisageables. La chute de résistance est de 20 à 35% en fonction du pourcentage de substitution en granulats recyclés. L’utilisation des granulats recyclés donne un retrait élevé à jeune âge et donc un risque de fissuration plus important réduisant ainsi la durabilité du béton aux agents agressifs. Il est possible de produire un béton à base de granulats de béton ou briques recyclés si on limite le taux de substitution en particulier celui des fines. L’utilisation des granulats contaminés est aussi possible car le type de contamination n’influe pas sur la performance du béton à l’exception de la carbonatation. La substitution totale ou partielle des granulats naturels par des granulats recyclés donne un BAP dont les propriétés et les caractéristiques à l’état frais sont comparable à celles du BAP à base de granulats naturels

 

Said KENAI, Professeur
Laboratoire géomatériaux
et génie civil
Université de Blida, Algérie 

Paru dans Chantiers du Maroc N°112 - Décembre 2013

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