Alléger les bétons avec de l’argile

Claire Peyratout, IRCER

Mots-clé : argile, sable, béton allégé

Réutilisation des matières secondaires argileuses issues de carrière de sable pour fabriquer des billes d’argiles expansées incorporées dans des bétons allégés

De nombreuses matières premières secondaires (MPS) non exploitées et qui pour certaines représentent des volumes conséquents, peuvent être à profit réutilisés dans les matériaux de construction. Un exemple consiste à valoriser des minéraux argileux issus de carrière de sable ou de granulats. Pour une carrière considérée, le gisement  peut représenter jusqu’à 35 000 tonnes de MPS par an. Lors d’un projet de recherche mené au sein du département Céramique Industrielle de l’ENSIL-ENSCI, des billes expansées et poreuses ont été fabriquées avec de tels déchets et peuvent alors être utilisés en tant qu’isolant thermique et phonique ou en tant qu’inclusions au sein de matériaux de construction allégés.

L’expansion des minéraux argileux est liée à un accroissement de volume qui a lieu quand deux conditions sont réunies et simultanées : le ramollissement de la matière et un dégagement gazeux. En général ces phénomènes ne sont observés que pour des températures supérieures à 1150-1200°C, et pour des minéraux argileux répondant à des caractéristiques bien précises en termes de composition de taille de grains et de cycle thermique.  Des post-traitements des MPS (notamment la rectification de la composition)  sont nécessaires pour obtenir les conditions adéquates à l’obtention de billes d’argile expansées.

La conductivité  thermique, mesurée par la méthode du disque chaud,  d’un béton allégé dans lequel des billes d’argile expansées issues de ces MPS ont été incorporée (BA2) a été comparée avec celles d’un béton allégé obtenu avec des porogènes commerciaux (BA1).

Les mesures de conductivité thermique (voir tableau 1) indiquent que l’ajout de billes d’argile expansée permet d’abaisser significativement la conductivité thermique :

 

Mélange Conductivité thermique (W.m-1.K-1) Masse volumique apparente (kg/m3) Gain de masse (%)
béton 1.44 1971
BA1 0.89 1530 22.4
BA2 1.07 1729 12.3

Tableau 1 : conductivité thermique de divers bétons allégés.

Les résultats de conductivité thermique de béton contenant des billes d’argile expansée issues des MPS et celui contenant des billes poreuses (via porogènes commerciaux) sont assez proches, et des gains de masse conséquents peuvent être obtenus.

Mots-clés : matières premières secondaires ; minéraux argileux ; argile expansée ; béton allégé

 

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