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VALORISATION DES GRANULATS ISSUS DE DÉCHETS DE CHANTIERS DU BTP : COMPORTEMENT À HAUTE TEMPÉRATURE DE BÉTONS CONTENANT DES GRANULATS RECYCLÉS Cléo LANEYRIE.

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

2 C ONTEXTE GÉNÉRAL P ROBLÉMATIQUE DE L ’ ÉTUDE D ÉMARCHE EXPÉRIMENTALE  Formulations  Programme expérimental R ÉSULTATS  Dégradations physico-chimiques  Propriétés thermiques  Performances mécaniques résiduelles C ONCLUSIONS ET PERSPECTIVES PLAN 2

3 CONTEXTE GÉNÉRAL D IFFICULTÉ D ’ APPROVISIONNEMENT Augmentation de nombre de constructions : besoin croissant de matériaux dans le BTP 5,72 tonnes de granulats par habitant (2012) Production régionale en baisse (IdF : - 12% ) Nécessité d’acheminement des matériaux d’une région à une autre Valorisation des déchets : ENJEU ENVIRONNEMENTAL MAJEUR ! Préservation ressources naturelles Limitation de la pollution par enfouissement G ESTION DES DÉCHETS DE CHANTIER BTP : 11 millions de tonnes de déchets par an en IdF 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

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

5 CONTEXTE GÉNÉRAL 5

6 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

7 DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE - FORMULATIONS Sable naturel COMPARAISON AVEC Béton ordinaire E/C 0.6 E/C 0.3 Béton matrice hautes performances Issu d’un béton formulé, coulé et concassé au laboratoire Issu d’un chantier de démolition G ranulat R ecyclé L aboratoire G ranulat R ecyclé I ndustriel G ranulat S ilico C alcaire + Pré - saturation Béton ordinaire E/C 0.6 E/C 0.3 Béton hautes performances 7

8 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

9 RÉSULTATS – ENDOMMAGEMENT 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 interfaces E/C 0,3 : fissures aux interfaces + trans- granulaires Statistiques fissurations 450 °C B ÉTON RECYCLÉ B ÉTON NATUREL B ÉTON RÉFÉRENCE 9

10 RÉSULTATS – PERTE DE MASSE / POROSITÉ 20°C  300°C Perte de l’eau libre Au-delà de 300°C Départ autres composés (deshydroxylation portlandite, décarbonatation…) Porosité de fissuration 10

11 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 1,680,95 BRI 0,6 1,430,7 BSC 0,6 1,860,83 BRL 0,3 1,940,87 BRI 0,3 1,980,68 BSC 0,3 2,10,74 Départ eau + décomposition hydrates 300°C Deshydroxylation portlandite + quartz α  quartz β °C Thermocouple en surface Thermocouple au cœur 16 cm 8 cm 11

12 RÉSULTATS - MÉCANIQUE CompressionModule d’élasticité Evolution des propriétés mécaniques résiduelles des différents bétons après avoir été soumis aux cycles de chauffages et refroidissement 300°C amélioration f c 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 0,631,24,4 BRI 0,634,24,4 BSC 0,635,93,7 BRL 0,355,55,3 BRI 0,3555,6 BSC 0,381,25,2 12

13 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

14 MERCI DE VOTRE ATTENTION !


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