Routes résilientes, durables et nano-ingénierées

Revêtements de chaussée durables utilisant du Renolith et des granulats de béton recyclé

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Granulats de béton recyclé (RCA)

Les granulats de béton recyclé (GBR) sont un matériau issu de la démolition de structures en béton telles que les bâtiments, les ponts et les autoroutes. Le béton de ces structures est concassé en petits morceaux, qui peuvent ensuite être utilisés comme granulats dans de nouveaux mélanges de béton. Le recyclage du béton réduit la quantité de déchets envoyés en décharge et permet de réaliser des économies d'énergie en limitant l'extraction et le transport de nouveaux granulats. Divers chercheurs et industriels ont démontré l'application des GBR stabilisés dans des activités de construction, notamment pour les couches de base et de sous-couche de chaussées, les remblais routiers, le remblayage des murs de soutènement et les structures de support des pipelines.
L'un des moyens les plus pratiques de réduire la demande en granulats naturels dans l'industrie de la construction et d'éliminer les déchets de construction et de démolition (C&D) dans les décharges consiste à utiliser des granulats de béton recyclé (RCA) pour les applications de base et de sous-base de chaussée.  M. Saberian, J. Li, Effet des cycles de gel-dégel sur les modules de résilience et la résistance à la compression non confinée des granulats de béton recyclé caoutchouté utilisés comme base/sous-base de chaussée, Transp. Geotech. 27 (2021). https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2020.100477

RCA dans le ciment de sol

Le matériau in situ stabilisé par des liants cimentaires (communément appelé sol-ciment) est un matériau composite qui associe terre, ciment et eau pour créer un matériau durable et résistant, adapté à diverses applications telles que la construction de routes, la lutte contre l'érosion et les fondations de bâtiments. Les granulats recyclés peuvent être utilisés en remplacement partiel des granulats traditionnels dans les mélanges de sol-ciment.

Voici quelques façons dont les granulats de béton recyclé peuvent être utilisés dans le ciment de sol :

  1. Remplacement partiel des granulats traditionnelsLes granulats recyclés peuvent remplacer une partie des granulats traditionnels utilisés dans les mélanges de sol et de ciment. Cela permet de réduire la quantité de granulats vierges nécessaire et de diminuer l'impact environnemental du projet.
  2. Amélioration de la stabilisation des solsIl a été démontré que les granulats de béton recyclé (RCA) améliorent les propriétés de stabilisation des sols dans les mélanges sol-ciment. La texture rugueuse et la forme irrégulière des particules de RCA permettent de créer des liaisons entre elles et les particules de sol, ce qui améliore la résistance et la stabilité globales du mélange sol-ciment.
  3. Réduction du rétrécissementL'utilisation de granulats recyclés de béton (RCA) dans le ciment de sol permet également de réduire le retrait du matériau lors du séchage. En effet, les particules de RCA sont plus poreuses que les granulats traditionnels et absorbent l'humidité du sol environnant, réduisant ainsi le retrait global du matériau.
  4. Réduction des coûtsL'utilisation de granulats recyclés de béton (RCA) dans le ciment de sol peut s'avérer rentable par rapport à l'utilisation de granulats traditionnels. Les RCA sont souvent moins chers que les granulats vierges et peuvent être obtenus localement, ce qui réduit les coûts de transport.

Limitations RCA

Bien que l'utilisation de granulats recyclés dans les nouveaux mélanges de béton ou pour la stabilisation des sols puisse présenter des avantages environnementaux et économiques, il convient également de tenir compte de certaines limites. En voici quelques-unes :

  1. Qualité et régularitéLa qualité et l'homogénéité des granulats recyclés peuvent varier selon leur provenance et leur procédé de transformation. Par conséquent, ils peuvent ne pas toujours répondre aux mêmes normes de performance que les granulats neufs pour béton, et des essais supplémentaires peuvent s'avérer nécessaires pour garantir leur adéquation à l'usage prévu.
  2. ContaminationLe béton recyclé peut contenir des contaminants tels que du métal, du bois ou d'autres matériaux provenant de la structure d'origine. Ces contaminants peuvent affecter la résistance et la durabilité du nouveau béton ; il est donc important de trier et de traiter soigneusement le béton recyclé afin d'éliminer tout matériau indésirable.
  3. AbsorptionLes granulats de béton recyclé (RCA) ont tendance à avoir des taux d'absorption plus élevés que les granulats neufs pour béton, ce qui peut influencer la composition du mélange et les performances globales du béton. Il peut être nécessaire d'ajuster la composition du mélange ou d'utiliser des adjuvants supplémentaires pour compenser ce phénomène.
  4. CoûtBien que l'utilisation de l'analyse des causes profondes (ACR) puisse être rentable dans certains cas, son coût peut être plus élevé dans d'autres en raison des frais de traitement et de transport.

De manière générale, l'utilisation de granulats de béton recyclé dans les nouveaux mélanges de béton ou pour la stabilisation des sols exige une analyse approfondie des exigences spécifiques du projet et de la qualité des granulats utilisés. Un traitement, des essais et une formulation de mélange appropriés permettent de surmonter bon nombre des limitations liées à l'utilisation de ces granulats.

Zone de transition interfaciale (ITZ)

La zone de transition interfaciale (ZTI) du béton désigne la région où la pâte de ciment et les granulats entrent en contact. La ZTI est l'espace situé entre la surface des granulats et la pâte de ciment environnante.

La zone de transition interfaciale (ZTI) présente une microstructure différente de celle de la pâte de ciment, car elle résulte de l'interaction entre la pâte de ciment et la surface des granulats. Cette zone possède une porosité plus élevée et une résistance plus faible que la pâte de ciment, ce qui peut affecter la résistance et la durabilité globales du matériau cimenté.

La zone de transition interfaciale (ZTI) est également une zone critique pour la formation de microfissures dans le béton et les sols stabilisés. Les différences de propriétés entre la ZTI et la pâte de ciment peuvent engendrer des concentrations de contraintes, susceptibles de provoquer la formation et la propagation de microfissures dans le matériau. Ceci peut, à terme, entraîner une réduction de la résistance et de la durabilité.

Pour minimiser les effets négatifs de la zone de transition interfaciale (ZTI), diverses mesures peuvent être mises en œuvre, telles que l'optimisation de la granulométrie des agrégats, l'utilisation d'adjuvants pouzzolaniques pour améliorer les propriétés de la pâte de ciment, et la garantie d'un mélange et d'un durcissement appropriés. Une gestion rigoureuse de la ZTI permet de produire des bétons/composites présentant une résistance, une durabilité et une résistance à la fissuration accrues.

Points forts de la zone de transition intertropicale (ITZ) : granulats recyclés par rapport aux granulats extraits de carrières

La résistance de la zone de transition interfaciale (ZTI) du béton peut varier selon le type de granulats utilisés. En général, la résistance de la ZTI d'un béton fabriqué avec des granulats recyclés est inférieure à celle d'un béton fabriqué avec des granulats de carrière. Ceci s'explique par le fait que les granulats recyclés sont généralement plus poreux et présentent une surface plus rugueuse que les granulats de carrière, ce qui peut entraîner une adhérence plus faible avec la pâte de ciment environnante au sein de la ZTI. De plus, les granulats recyclés peuvent contenir des contaminants ou des résidus de mortier susceptibles d'affaiblir davantage cette adhérence et de réduire la résistance de la ZTI.

Effets de la nano-silice sur la zone de transition interfaciale (ITZ)

La nanosilice (également connue sous le nom de dioxyde de silicium nano ou silice à l'échelle nanométrique ou nano SiO₂)2La nanosilice est un matériau pouzzolanique qui peut être ajouté aux mélanges de béton et de sol-ciment pour améliorer les propriétés de la zone de transition interfaciale (ZTI). L'ajout de nanosilice peut avoir les effets suivants sur la ZTI :

  1. Porosité réduiteLa silice nanométrique possède une taille de particules très réduite (généralement inférieure à 100 nanomètres), ce qui lui permet de combler les pores et les vides de la zone de transition interfaciale (ZTI). Ceci peut réduire la porosité de la ZTI et améliorer l'adhérence entre la pâte de ciment et les granulats.
  2. Force accrueL'ajout de nanosilice peut également améliorer la résistance de la zone de transition interfaciale (ZTI). Ceci est dû à la réaction pouzzolanique qui se produit entre la nanosilice et l'hydroxyde de calcium présent dans la pâte de ciment, produisant ainsi un gel supplémentaire d'hydrate de silicate de calcium (CSH). Ce gel supplémentaire peut combler les interstices entre les granulats et la pâte de ciment, ce qui confère à la ZTI une résistance et une durabilité accrues.
  3. Durabilité amélioréeLa réduction de la porosité et l'augmentation de la résistance de la zone de transition interfaciale (ZTI) peuvent également améliorer la durabilité du béton. Une ZTI plus compacte et plus résistante peut empêcher la pénétration d'humidité et d'autres substances nocives susceptibles de dégrader le béton au fil du temps.
  4. Fissuration réduiteL'ajout de nano-silice peut également contribuer à réduire la fissuration du béton. L'amélioration de l'adhérence entre la pâte de ciment et les granulats peut limiter la formation et la propagation des microfissures dans la zone de transition interfaciale (ZTI), ce qui permet d'obtenir une structure en béton plus durable et résistante.

Globalement, l'ajout de nano-silice peut constituer un moyen efficace d'améliorer les propriétés de l'ITZ, aboutissant à une structure plus durable et plus performante.

Renolith et RCA

Renolith 2.0 est un mélange de nanopolymères Optimisé pour les applications de ciment de sol. Un ingrédient clé de Renolith est le Tritonite™, une nanosilice non agglomérante exclusive d'un diamètre inférieur à 10 nm et présentant une surface spécifique très élevée. Elle est extrêmement efficace dans les matériaux cimentés.

L'une des applications de Renolith 2.0 est l'amélioration des performances des mélanges intégrant des granulats recyclés. Par exemple, les matériaux stabilisés au ciment issus de sols à grains fins (limons, argiles) et organiques (tourbe, par exemple) ont une utilité limitée dans les travaux publics. L'adjuvant Renolith 2.0 permet d'utiliser ces sols problématiques dans un éventail d'applications beaucoup plus large, comme les couches de fondation de chaussées. Cependant, ils nécessitent souvent une forte proportion de liant pour atteindre la résistance requise, ce qui a des implications en termes de coûts et de durabilité. L'ajout de granulats recyclés à ces sols peut améliorer leur granulométrie et réduire la quantité de liant nécessaire, permettant ainsi la construction d'une route économique, sans fissures, durable et à faible empreinte carbone, à partir de matériaux recyclés. L'utilisation d'un liant à faible teneur en carbone à la place du ciment peut réduire l'empreinte carbone liée aux émissions de gaz à effet de serre. encore plus loin.

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