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Matériaux – Les bétons du futur sortent des éprouvettes

6 juin 2017
<span>Matériaux</span> – Les bétons du futur sortent des éprouvettes

Bétons auto-ajustables, auto-réparants, auto-sensibles, auto-refroidissants… Organisé par le Syndicat français de l’industrie cimentière, l’Association technique de l’industrie des liants hydrauliques et la Commission nationale française pour l’Unesco, un symposium scientifique international (« The Future of Cement ») vient de braquer les projecteurs sur les ciments du futur. Tour d’horizon.

Chimie du matériau, fabrication du ciment, utilisations du béton : la communauté scientifique et technique internationale a profité de ce symposium pour faire le point sur les avancées les plus récentes de la recherche.

Stocker le CO2 dans les bétons recyclés

Le projet national Recybeton a montré qu’il était possible de réincorporer les bétons de déconstruction dans de nouveaux liants. Les chercheurs de la filière considèrent qu’il est possible d’aller encore plus loin. A l’avenir, le carbone pourrait être l’une des briques élémentaires des ciments à CO2 intégré.

Porté par l’IFSTTAR et l’IREX, le projet de recarbonatation du béton recyclé doit non seulement permettre de recapturer une fraction importante du CO2 émis lors de la fabrication du ciment, mais également d’améliorer sensiblement les performances des granulats de béton recyclés. Ceux-ci pourraient être réutilisés comme des granulats naturels dans le cadre d’une économie parfaitement circulaire.

Partant du principe que ces granulats de béton recyclé constituent un puits de stockage du carbone, ils envisagent de les traiter pour qu’ils puissent en piéger le maximum. C’est tout l’intérêt de la recarbonatation avec la possibilité d’améliorer les propriétés des matériaux traités : comportement mécanique, absorption d’eau réduite grâce à une moindre porosité.

Les essais en laboratoire montrent que l’on peut stocker 150 kg de CO2 pour une tonne de béton déconstruit. Quinze millions de tonnes de carbone pourraient être emprisonnés par 100 millions de tonnes de granulats de béton recyclé.

L’enjeu est de développer un procédé industriel à même de carbonater ce tonnage rapidement et à moindre coût. Aujourd’hui, il est envisagé de s’appuyer sur un petit réacteur, avec une pression de CO2 plus importante que celle existant dans l’air, voire supérieure à la pression atmosphérique.

D’autres recherches sont prévues pour tester le véritable potentiel des bétons recyclés et « re-boostés ». Il s’agira de voir s’ils sont aussi résistants que les matériaux à base de granulats naturels.

Prometteurs également, les ciments du système sulfo-aluminates de calcium. Ils sont fabriqués à plus basse température (1 100 °, contre 1450°), ce qui permet de réduire sensiblement la consommation d’énergie et les émissions des gaz à effet de serre. Les premières productions sont sorties des fours. Le projet européen Eco-Binder vise à réaliser des éléments pré-fabriqués de grande taille puis de les exposer à des environnements agressifs.

Bétons intelligents

Les bétons intelligents ouvrent un nouveau champ d’action en milieu urbain. Ces bétons intelligents assurent différentes fonctions pour adapter les ouvrages à leur contexte. Ils peuvent se comporter comme capteur (détecter des signaux), puis comme actionneur (agir sur l’environnement). Ils peuvent aussi modifier leurs propriétés physiques en réponse à un stimuli intérieur ou extérieur.

Si les matériaux auto-compactants, auto-plaçants ou ultra-fluides ont fait office de précurseurs, la palette est en train de s’enrichir. Les bétons auto-ajustables réguleront l’humidité, la température ou dissiperont une énergie sismique. Gratte-ciels, ponts ou autoroutes, les ouvrages seront plus résistants à une charge accidentelle ou à une pression naturelle exceptionnelle, vents et vagues de fortes ampleur ou tremblements de terre. L’injection de fibres de polypropylène dans le béton pourrait encore améliorer la résistance au feu du matériau. Par ailleurs, ces ouvrages offriront davantage de confort aux utilisateurs.

Comme leur nom le laisse supposer, les bétons auto-réparants répareront automatiquement les dégâts qui leur sont infligés. Les bétons auto-sensibles incorporent des fibres ou des polymères spéciaux pour améliorer les propriétés électriques ou thermiques du matériau. Ils peuvent dissiper la chaleur, empêcher la formation de glace sur les routes, récupérer des informations sur l’état de la structure (fissures…). Ces bétons conducteurs pourraient être associés aux réseaux électriques dans différentes applications (recharge de portable, domotiques).

Réfléchissant le rayonnement solaire, les bétons auto-refroidissants ou stockeurs de chaleur tiennent les surfaces au frais – 20 à 30° de moins qu’un matériau classique. Connus depuis quelques années, les bétons photocatalytiques, dépolluants et auto-nettoyants, réduisent la pollution atmosphérique et restent propres plus longtemps.

*Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux ;

**Institut pour la recherche appliquée et l’expérimentation en génie civil.

J.D

Crédit photos : Chryso, Colas Grands Travaux