Des matériaux écologiques pour une construction durable
Le béton est de loin le matériau de construction le plus utilisé; plus de 25 milliards de tonnes sont produites chaque année. Cela signifie que les constituants du béton (agrégats et ciment) doivent être produits en énormes quantités. «La production et le transport de ces matériaux émettent de grandes quantités de CO2», explique Nikola Tošić, titulaire d’une bourse Marie Skłodowska-Curie dans le cadre du projet GREEN-FRC, de l’Université polytechnique de Catalogne, en Espagne. «En réalité, rien que la production de ciment représente près de 7 % de l’ensemble des émissions de CO2 d’origine anthropique.» L’extraction et la production d’agrégats peuvent également endommager les systèmes fluviaux et montagneux, ainsi que générer de grandes quantités de déchets et polluer les sols. Par conséquent, l’utilisation de matériaux plus durables est devenue un domaine d’intérêt important. «Des progrès constants sont réalisés dans ce domaine», explique Nikola Tošić. «Toutefois, l’adoption et l’adaptation de ces solutions par l’industrie se sont avérées le principal obstacle. L’industrie de la construction est elle-même très fragmentée et la marge de sécurité est significative, étant donné que des vies sont en jeu.»
Bétons de nouvelle génération
Le projet GREEN-FRC visait à relever ces défis en créant des bétons complètement «innovants», avec autant de composants non traditionnels que possible. «L’objectif que nous nous sommes fixé était de produire des bétons renforcés par des fibres à partir de matériaux recyclés et de déchets pour mettre en place des projets d’infrastructures urbaines plus durables», ajoute Nikola Tošić. Pour commencer, l’équipe du projet a testé différentes compositions de béton avec des agrégats, des liants et des renforcements durables. Parmi ces matériaux se trouvaient du béton concassé, du calcaire et de l’argile calcinés, ainsi que des fibres macrosynthétiques recyclées. «Cette partie du projet était expérimentale», explique Nikola Tošić. «Nous avons regroupé différents bétons, identifié leurs propriétés, aussi bien frais que durci, et testé des éléments structurels grandeur nature, comme des poutres, pour connaître leur capacité de charge et leur comportement dans différentes conditions de charge.» La recherche, entreprise avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, souhaitait également trouver des moyens de modéliser et de prédire les propriétés de ce type de bétons. «Pour ce faire, nous avons créé des bases de données avec des résultats expérimentaux et nous avons utilisé, par exemple, des algorithmes d’apprentissage automatique pour découvrir des dépendances entre les entrées (les propriétés des matériaux constituants) et les sorties (les propriétés du béton)», ajoute Nikola Tošić. Des simulations numériques ont été menées pour permettre à l’équipe du projet d’observer ce qui se passait «à l’intérieur» de divers matériaux. Cela leur a permis de mesurer virtuellement certains comportements qui n’auraient pas pu être déterminés par des expériences.
Débloquer les obstacles industriels
Nikola Tošić estime que le projet est parvenu à démontrer que de nouveaux bétons fabriqués à partir de composants et de renforcements alternatifs sont viables et peuvent être adaptés aux différents objectifs structurels. «Par exemple, nous avons montré que les fibres macrosynthétiques, comme le polypropylène, peuvent servir de renforcement fibreux même dans des conditions de charge à long terme», fait-il remarquer. «C’était une information qui n’était pas tout à fait claire avant de mener les tests. Nous avons également indiqué les changements à effectuer dans les codes de construction pour inclure ces nouveaux matériaux.» Les travaux effectués dans l’élaboration de codes de construction représentent un pas important vers la possible adoption de nouvelles réglementations. C’est là que le projet pourrait s’avérer vraiment utile pour surmonter des obstacles industriels persistants.
Un environnement bâti durable
«L’expertise et les connaissances sont là», signale Nikola Tošić. «Nous devons juste travailler ensemble pour les mettre en œuvre.» D’ici là, l’équipe du projet collabore activement avec l’industrie pour transférer ces connaissances aux producteurs de renforcements en fibre et de barres en polymère renforcées par des fibres, ainsi qu’aux entreprises de démolition. «Nous avons mis en place de nombreuses collaborations dans le cadre de ce projet», explique Nikola Tošić. «Nous espérons que l’héritage à long terme de ce projet sera un réseau d’universités, d’instituts et d’entreprises, unis pour atteindre l’objectif de poursuivre l’amélioration des bétons utilisés dans la construction de notre environnement bâti.»
Mots‑clés
GREEN-FRC, béton, bâtiment, construction, ciment, CO2, émissions, pollution, durable
