La technologie du béton circulaire dans la pratique

La circularité ne cesse de gagner en importance dans le secteur de la construction. Buildwise a plusieurs ambitions pour 2025 (ambitions2025.buildwise.be) en matière de circularité et souhaite accroître les connaissances théoriques et pratiques avec le Green Deal Circular Building (pour en savoir plus, cliquez ici ). Dans le cadre de la transition vers un secteur de la construction circulaire, le béton est également passé au crible. Les opportunités, les enjeux et les lignes directrices du béton circulaire ont été examinés dans le cadre du projet Circular.Concrete. Ce projet a donné lieu à un rapport State of the Art et à un guide pratique.

opportunités du béton circulaire

Le béton est un matériau fréquemment utilisé dans le secteur de la construction, ce qui n'est pas sans conséquences. Il entraîne une forte pollution et des émissions élevées de CO₂. En outre, une pénurie se profile parmi ses matières premières - y compris le sable. Des mesures sont donc prises: plusieurs entreprises misent sur le béton circulaire et les entités de connaissance font tout pour rassembler encore plus de connaissances à son sujet. Mais il reste plusieurs défis à relever. En effet, il n'y a pas encore de cadre technique clair si bien qu'on manque de connaissances issues de la pratique.

Il n'y a pas encore de cadre technique clair si bien qu'on manque de connaissances issues de la pratique

Buildwise a voulu faire un premier pas pour remédier à cette lacune. A cet effet, dans le cadre du projet VIS Circular.Concrete (entre 2018 et 2020), plusieurs mesures importantes ont été prises en collaboration avec diverses parties. Les innovations déjà connues ont été davantage appliquées dans la pratique et, parallèlement, d'autres produits et technologies innovants ont fait l'objet de recherches. Cela a permis d'approfondir les connaissances mais aussi d'élaborer plusieurs cas exemplaires et un guide pratique (encore à compléter).

 

Les technologies circulaires 

Au sein de Circular.Concrete, on a examiné les technologies qui existent pour rendre le béton circulaire. Les résultats de cette recherche ont été compilés dans le rapport State of the Art. Ce rapport présente une évaluation des différentes technologies pouvant améliorer ou accroître la circularité du béton. L'étude a porté sur cinq programmes pilotes.

additifs et Ciments alternatifs

Le premier programme pilote a examiné l'effet des additifs et des ciments alternatifs. Il a montré que les ciments alternatifs CSA (ciments sulfo-alumineux) ont une température de clinker inférieure de 25% et une empreinte CO₂ inférieure de 20% par rapport au CEM I (c'est-à-dire le ciment Portland avec jusqu'à 5% d'autres substances). En outre, ce type de ciment présente une liaison rapide et un développement très rapide de la résistance (classe de résistance 42,5).

Pour l'enquête sur les additifs, l'accent a été mis sur les additifs alternatifs et secondaires 'belges'. Il s'agissait de produits inertes - type I: Fillinox, Carbinox, scories de cuivre et CalciTec - et réactifs - type II: argile calcinée et scories de haut fourneau (EcoCem - LMA).

 

Matériaux à activation alcaline (AAM)

Deuxièmement, on a étudié les possibilités du béton avec des matériaux à activation alcaline (AAM). Il s'est avéré que la maniabilité du mortier AA est similaire à celle du béton traditionnel. De même, les propriétés mécaniques du béton AA durci sont similaires ou même meilleures que celles des références (EE2 et EE4). Un avantage important du béton AA est qu'il présente une grande durabilité (par exemple: résistance aux acides), ce qui le rend extrêmement adapté aux environnements agressifs. Toutefois, pour une utilisation généralisée du béton AA, on attend encore des études de suivi, qui devraient déboucher sur un cadre de normes et une implémentation à plus grande échelle du produit.

Squelette inerte maximal

Le troisième programme pilote s'est intéressé au squelette inerte du béton, en se concentrant sur l'utilisation de granulats recyclés et secondaires. Le béton contenant des granulats recyclés (substitution de 90 à 100 %) présente des propriétés mécaniques réduites et souffre d'un manque de durabilité. Le béton avec des granulats artificiels, quant à lui, présente des propriétés mécaniques similaires ou améliorées et est durable.

 

Technologie de recyclage: 'concasseur intelligent'

Quatrièmement, on a testé une machine (pilote) spécifique pour le concassage des gravats de béton. L'utilisation de ce 'concasseur intelligent' (ou SmartCrusher) a permis d'obtenir une distribution granulaire continue avec un matériau relativement fin. Néanmoins, les granulés recyclés n'ont bénéficié que d'une valorisation limitée. Cependant, le béton (EE2) avec 100% de granulats recyclés traités s'est avéré être bien maniable, avec une faible teneur en air.

Technologie de recyclage: carbonatation des granulats recyclés

Enfin, on a examiné une deuxième technologie de recyclage: la carbonatation des granulés recyclés. L'objectif de ce traitement est de réduire la porosité et la perméabilité des granulés recyclés. La carbonatation entraîne une amélioration notable des propriétés physiques, mais celle-ci reste limitée.

Cliquez ici pour consulter le rapport 'State of the Art' complet.

 

Guide pratique

Dans le cadre de Circular.Concrete, un guide pratique a été élaboré afin de faciliter et d'accroître l'application du béton circulaire. En effet, il y a de nombreuses raisons d'opter pour du béton circulaire - par exemple, la pénurie des matières premières, l'impact environnemental, les coûts et les avantages, etc. - et comme l'a prouvé le rapport State of the Art, de nombreuses technologies existent déjà. Néanmoins, l'utilisation du béton circulaire a encore besoin d'un coup de pouce. Le guide pratique offre donc un soutien pour l'utilisation d'applications circulaires en béton. Il s'adresse aux maîtres d'ouvrage, architectes, bureaux d'études, entrepreneurs, fournisseurs, produits, etc.

Design

Si on veut utiliser du béton circulaire dans un projet, il faut faire des choix réfléchis, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur du cadre existant (et tout ce qui se trouve entre les deux). Par exemple, il faut tenir compte de:

• La disponibilité du béton circulaire (pour l'instant encore très limitée en Flandre);
• L'apparence que doit avoir le béton dans un projet (est-ce réalisable avec du béton vert?) ;
• Le comportement mécanique du béton;
• Les coûts supplémentaires qu'entraîne l'utilisation du béton circulaire;
• Etc.

Pour obtenir du béton circulaire par le biais du cahier des charges, il faudra l'inclure dans la demande d'offre

Ensuite, le projet doit être transposé dans un cahier des charges ou devis. Il n'existe actuellement qu'un nombre limité de textes normalisés qui simplifient la prescription du béton circulaire. Pour obtenir du béton circulaire par le biais du cahier des charges, il faudra le rédiger concrètement et l'inclure dans la demande d'offre. Il y a également un certain nombre d'aspects à prendre en compte:

• Description et garantie des performances techniques;
• Organisation pratique du marché et de la demande du marché;
• Stimuler le marché;
• Autres marchés susceptibles d'être intéressés par le résultat (démolition).

Idéalement, les avantages environnementaux et les coûts supplémentaires du béton circulaire sont également pris en compte dans le projet. Ces aspects seront approfondis dans une prochaine édition du guide pratique.

 

Préparation

Une bonne préparation garantit le succès technique d'un projet avec du béton circulaire. Par conséquent, il faut décrire la possibilité (ou l'obligation) d'utiliser des technologies circulaires dans les spécifications, en tenant compte des différentes conditions d'application et des performances techniques nécessaires. Afin d'offrir des garanties de conformité, il convient d'utiliser du béton portant un label de qualité. Pensez au marquage CE obligatoire, au marquage BENOR, ATG, etc. Pour les projets de moindre envergure, des alternatives équivalentes, telles qu'une inspection pratique, sont suffisantes.

Exécution et suivi

Comme le béton circulaire diffère fondamentalement du béton classique, certains points d'attention spécifiques doivent être pris en compte lors de la mise en œuvre, à savoir:

• la maniabilité et le maintien dans le temps;
• l'aspect (couleur, particules flottantes...);
• le caractère agressif (chimiquement);
• la vitesse de liaison;
• la vitesse de durcissement, l'évolution de la résistance;
• le post-traitement.

Vous trouverez de plus amples informations à ce sujet dans le guide pratique.

L'un des principaux obstacles à l'utilisation du béton circulaire réside dans le fait que son application n'est que peu étayée par des expériences pratiques concrètes et que sa durabilité à long terme n'est donc pas suffisamment prouvée. Il est donc crucial de documenter correctement dans la mise en œuvre les applications et les endroits où le béton circulaire a été appliqué, ainsi que les spécifications exactes. Il est également possible d'utiliser un passeport matériaux et/ou bâtiments.

Cliquez ici pour consulter le guide pratique complet. Veuillez noter que le guide pratique qui vient d'être publié ne constitue qu'une première étape. Plusieurs éléments seront développés dans les prochaines éditions du guide.

 

CAS EXEMPLAIRES DU BÉTON CIRCULAIRE

Le projet Circular.Concrete a également pu présenter quelques cas exemplaires:
- ResourceFull (développement de nouveaux liants) ;
- De Brabandere Wegenbouw (pionnier dans l'utilisation du béton circulaire) ;
- Biostoom Beringen.