Le béton se veut intelligent et plus propre
Entre poursuite de la réduction de son empreinte environnementale et « béton intelligent », le béton ne cesse d’innover.
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Si la recarbonatation des bétons est une des réponses proposées par la filière au défi du réchauffement climatique, le béton intelligent représente quant à lui une réponse concrète à l’exigence de performance, de sécurité, d’esthétisme et de confort qui ne fait que croître à mesure que nos villes deviennent de plus en plus denses et peuplées.
Alors que l’accès aux granulats naturels s’avère de plus en plus difficile pour des raisons environnementales mais également sociétales, le volume très important de déchets générés par la déconstruction de bâtiments et infrastructures est voué à augmenter encore, notamment lorsque les édifices des années 1950 à 1980 arriveront en fin de vie.
Rappelons que les déchets inertes issus des activités du BTP représentent 75 % de la production de déchets en France. Ils constituent un enjeu majeur pour le secteur de la construction et pour les collectivités locales, d’autant plus que la Loi sur la Transition énergétique a fixé un taux de valorisation des déchets du BTP à 70 % d’ici 2020.
Recarbonatation des bétons recyclés
Il s’agit d’appliquer au béton la notion de puits de carbone grâce au phénomène de « recarbonatation » en recapturant le CO2 émis lors de la fabrication du ciment.
Toute surface laissée libre dans l’atmosphère capte du CO2. Pour les bétons de construction, c’est une maladie car elle dépassive les armatures et abaisse la durabilité du matériau. Dans le cas des bétons de déconstruction, qui sont poreux ce qui limite leur utilisation, l’intérêt est double car cette recarbonatation permet par ailleurs d’améliorer les propriétés de réutilisation dans la construction des matériaux ainsi traités.
Le granulat de béton déconstruit possède plus de surface à disposition de l’atmosphère qu’un béton construit mais ce phénomène de carbonatation étant lent, il faut pouvoir l’accélérer.
C’est tout l’objet du projet FastCar (Fast Carbonatation) porté par l’Ifsttar (Institut français des sciences et technologies des transports, de l'aménagement et des réseaux) en collaboration avec l'Irex (Institut pour la Recherche Appliquée et l'Expérimentation en Génie Civil).
Béton recyclé aggneo ©Lafarge France
Le projet FastCar
Au défi de carbonater industriellement de telles quantités de granulats recyclés, de façon accélérée et à moindre coût, la piste envisagée, aujourd’hui, est celle d’une carbonatation dans un petit réacteur, avec une pression de CO2 plus importante que celle existant dans l’air, voire supérieure à la pression atmosphérique (le recours au CO2 à l’état fluide est radicalement efficace mais trop coûteux pour une application à grande échelle).
Les premières études sur les granulats absorbeurs de CO2 montrent que leurs propriétés constructives sont nettement améliorées après la carbonatation : meilleur comportement mécanique, diminution de l’absorption d’eau grâce à une moindre porosité.
Des recherches sont déjà planifiées pour tester ces bétons « re-boostés » dans une structure de taille réelle afin de voir s’ils sont aussi résistants qu’un béton à base de granulats naturels.
Les essais préliminaires en laboratoire montrent que l’on peut potentiellement stocker 150 kg de CO2 pour une tonne de béton déconstruit. Autrement dit, pour 100 millions de tonnes de granulats recyclés, on pourrait théoriquement stocker 15 millions de tonnes de CO2.
Les bétons intelligents
L’avènement des matériaux intelligents, nés au début des années 80 dans le secteur de l’aérospatial, concerne aujourd’hui tous les domaines d’activités, et notamment les bétons qui deviennent adaptatifs et évolutifs. Le « béton intelligent » ou « smart concrete » est un béton dont les fonctions sont inscrites dans la matière.
Ces fonctions leur permettent de se comporter comme un capteur (détection des signaux), puis comme un actionneur (action sur leur environnement). Ils sont ainsi capables de modifier leurs propriétés physiques en réponse à un stimuli intérieur ou extérieur.
Ces propriétés sont obtenues par incorporation de nouveaux éléments : nanotubes de carbone, nanoparticules, ou bien plus classiquement fils métalliques ou de polypropylène…
Béton Luminescent ©Minéral Service
Des bétons de science-fiction
En voici quelques exemples : les bétons auto-ajustables sont capables d’engendrer une réaction différente en fonction d’une charge ou d’un environnement variables (régulation de l’humidité, de la température ou même de dissiper une énergie sismique). Les bétons auto-réparants sont capables, comme leur nom l’indique, de réparer automatiquement les dégâts qu’ils subissent.
Les bétons auto-sensibles sont capables de dissiper la chaleur, d’empêcher la formation de glace, ou de récupérer des informations sur l’état de la structure grâce à des fibres ou polymères spéciaux ajoutés à leur formulation afin d’augmenter leurs propriétés électriques ou thermiques.
Les bétons photocatalytiques grâce un principe actif spécifique sont capables, sous les effets des rayons du soleil, de réduire la pollution atmosphérique. Ils ont en outre la caractéristique de conserver leur surface propre plus longtemps que les bétons conventionnels (on parle de bétons dépolluants et auto-nettoyants). Les bétons esthétiques, comme par exemple le béton luminescent, allient beauté et technologie.
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