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Projet ANR COFRAGE

  • Titre du projet : Analyse intégrée de technologies innovantes de fragmentation sélective des bétons en vue de leur recyclage dans l’industrie des granulats et l’industrie cimentière.
  • Financement : ANR 2009 - programme thématique ECOTECH
  • Durée : 2010-2012
  • Partenariat public et semi-public :Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM), Laboratoire de l’Intégration du Matériau au Système (IMS - UMR 5218), Laboratoire de Génie Chimique (UMR 5503)
  • Partenariat industriel : Société SELFRAG AG, Société PICHETA (Groupe COLAS).
  • Chercheurs LGC :
    Florent Bourgeois (Professeur INP-ENSIACET), Nicholas Lippiatt (BEng).
  • Résumé du Projet COFRAGE :

Le béton durci est un matériau composite dans lequel on distingue deux phases : la matrice (pâte de ciment durcie) et les granulats (gravillons et sable). La libération et le recyclage de ces constituants permet d’apporter une solution à :

- la recherche de nouvelles sources d’approvisionnement en granulats imposée par l’épuisement des gisements naturels et les difficultés rencontrées pour ouvrir de nouvelles carrières,

- la réduction des émissions de CO2 lors de l’élaboration du clinker en remplaçant dans le cru, une fraction du calcaire par une source de chaux non carbonatée. Des bilans matière et d’énergie préliminaires, réalisés au BRGM, montrent que d’excellents résultats, en termes de réductions d’émissions de CO2 et de gain énergétique, sont obtenus par recyclage des matrices cimentaires produites par tri des déchets de BTP.
A l’heure actuelle, le recyclage des bétons est réalisé par concassage sélectif et tri granulométrique. Cependant, la consommation énergétique de ce procédé est très importante et le degré de libération souvent insatisfaisant pour envisager une réutilisation des granulats dans l’élaboration de nouveaux bétons. Ainsi, les bétons concassés recyclés sont surtout destinés à la fabrication de graves routières, matériaux à faible valeur ajoutée. On parle alors de « recyclage vers le bas » ou « downcycling ». En outre, aucun procédé ne permet actuellement de recycler la pâte de ciment durcie.

Afin de diminuer significativement la consommation en ressources naturelles (réutilisation des granulats), les émissions de CO2 (réutilisation de la pâte de ciment durcie dans le procédé d’élaboration du clinker) et la consommation énergétique liée au recyclage des bétons, il apparaît nécessaire de développer des écotechnologies innovantes en rupture avec les pratiques industrielles actuelles de broyage.

A travers un travail de recherche industrielle, le projet COFRAGE vise à étudier deux technologies de fragilisation et de fragmentation sélective des bétons afin d’améliorer la libération les phases qu’ils contiennent tout en minimisant la dépense énergétique associée. Il s’agit i) d’une technique de fragmentation électro-hydraulique basée sur l’application d’impulsions électriques de forte tension et ii) d’une technique d’endommagement utilisant l’énergie électromagnétique des microondes et de leurs effets d’échauffement interne. Le projet s’attachera à évaluer l’intégration de ces technologies dans un schéma global de traitement en incluant les aspects économiques, énergétiques et environnementaux.

  • Contribution du LGC :

L’objectif du projet est de favoriser et d’optimiser la libération des constituants élémentaires des bétons à des fins de recyclage noble de ces derniers, par une fragilisation de ces derniers avec des micro-ondes. Le travail du LGC concerne la mise en évidence de l’effet des microondes sur l’endommagement des bétons de démolition. Le travail s’appuie sur la réalisation d’une barre de Hopkinson rapide qui permet la mesure quantitative de l’endommagement minéral.