Mortiers et bétons plus durables avec une efficacité thermique et mécanique optimale

La consommation de matières premières a augmenté notablement dans l’industrie en général, et dans le secteur de la construction en particulier, dans un contexte de préoccupations croissantes sur les questions de durabilité. Le béton et le mortier sont les matériaux les plus couramment utilisés dans la construction, et de nombreuses études sont actuellement en cours pour tenter de réduire les effets néfastes de leur fabrication. Le béton et le mortier sont fabriqués en mélangeant de l’eau, du sable, du ciment et des granulats.

« Le principal problème est la quantité de ciment utilisée pour produire ce type de matériau ; la fabrication du ciment utilise une énorme quantité d’énergie et de ressources naturelles, ce qui implique un niveau élevé de CO₂ émissions. Diverses études sont en cours visant à réduire la quantité de ciment nécessaire. Nous travaillons à remplacer le ciment et les granulats (sable ou gravier) par des matériaux non naturels, afin de réduire l’utilisation des ressources naturelles et d’optimiser les propriétés mécaniques et thermiques des matériaux produits », explique Roque Borinaga Treviño, chercheur au Département de génie mécanique de l’UPV/EHU.

Pour cela, l’équipe de recherche analyse les sous-produits de différents procédés industriels, qui permettent d’utiliser les mortiers et bétons produits pour différentes fonctions, selon les propriétés mécaniques et thermiques qu’ils acquièrent. « L’objectif est de réduire au maximum le volume de sous-produits industriels qui finissent dans les sites d’enfouissement et de réutiliser ces produits conformément aux impératifs de l’économie circulaire », affirme le Dr Borinaga. Récemment, l’équipe de recherche a exploré trois sous-produits différents dans trois domaines différents.

Cas particuliers

Dans un premier temps, ils ont étudié la possibilité d’utiliser des déchets métalliques industriels comme renfort de béton ou de mortier, en analysant des mortiers renforcés de fibres de laiton issus de l’électroérosion. Deuxièmement, et lié à cette piste de recherche visant à réduire la quantité de ciment nécessaire, ils ont exploré l’utilisation des déchets de boue de chaux de l’industrie du papier, obtenant de bons résultats en termes de conductivité thermique et constatant que le matériau résultant est adéquat pour l’utilisation dans les systèmes de chauffage au sol radiant. Et enfin, ils ont utilisé le laitier de four comme agrégat. « La conductivité thermique du sable extrait des fours à arc électrique est faible, ce qui en fait une bonne option à des fins d’isolation », explique le Dr Borinaga.

Bien qu’ils étudient de nombreux types de matériaux différents, ce qu’ils font, c’est de la recherche fondamentale. « La nôtre est la première étape de la recherche de ces matériaux. Les sous-produits et déchets industriels ne sont pas particulièrement homogènes, c’est-à-dire qu’ils varient fortement selon leur origine. La première étape consiste donc à analyser les propriétés conférées par chaque type de déchets. Il est important de mener ces analyses avec une grande quantité de déchets d’origines différentes, et de comparer les résultats afin de déterminer si les matériaux sont adaptés ou non à une utilisation en fabrication », conclut-il.