Développer l'économie circulaire

L’Ifsttar contribue au développement d’une économie circulaire de la construction en proposant des matériaux alternatifs, innovants ou issus du recyclage, notamment avec la revalorisation des matériaux de déconstruction et la valorisation des sols en place, notamment les sols urbains.
Quatre projets ont abouti en 2017 sur ces thématiques : BioRePavation, RECYBETON, et Valorisation des sols urbains en techniques routières et Terra-Nova.

Projet BioRePavation

BioRePavation (1er novembre 2015 – 30 avril 2018) proposait de rendre les chaussées plus vertueuses d’un point de vue environnemental. L’idée développée était d’utiliser des liants « biosourcés » tout en réemployant à fort taux les matériaux extraits des routes usagées. BioRePavation a été piloté par l’Ifsttar et a rassemblé 6 partenaires industriels et de recherche publique européens et américains. Le projet a bénéficié d’un financement européen de 1,3 millions d’euros.

Trois solutions innovantes à base de matériaux biosourcés et d’enrobés recyclés (50%) ont ainsi été expérimentées. Certaines étaient proches de la mise sur le marché, d’autres plus amont. L’évaluation a été réalisée principalement au travers d’un essai en vrai grandeur grâce au manège de fatigue des chaussées de l’Ifsttar. Ce grand équipement permet de reproduire 10 ans de trafic poids lourds en un mois. Les chaussées expérimentales ont été instrumentées à l’aide de nombreux capteurs pour suivre leur comportement : déformations, températures, humidité… Une analyse de cycle de vie et des mesures d’émission de fumées en laboratoire ont également été réalisées.

Les résultats de cet essai en vraie grandeur sont exceptionnels. Après 30 mois de travail collectif à formuler les matériaux, dimensionner les structures et appliquer plus d’un million de chargements, il est prouvé que le concept proposé est non seulement industriellement réalisable mais donne aussi accès à des matériaux très durables. En effet, les enrobés innovants de BioRePavation se comportent mieux que le meilleur des matériaux utilisés en Europe (EME2) après l’équivalent de 1,9 millions de chargements d’essieux français de référence (chargés à 130 kN). Certaines sections n’ont d’ailleurs pas encore montré d’endommagement, ce qui va conduire l’Ifsttar à poursuivre les chargements au-delà des 1,9 millions.

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Test comparatif sur le manège de fatigue de chaussées constituées de EME2 et de 3 solutions innovantes à base de matériaux biosourcés et d’enrobés recyclés : © E. Chailleux / Ifsttar-MAST-MIT

Projet National RECYBETON : le recyclage des bétons

Visant à développer le recyclage du béton en analysant la compatibilité des produits constituants et à favoriser leur utilisation sur chantier, le Projet National RECYBETON a été finalisé. Avec la participation de 43 partenaires et un budget de 4,8 M€, ce projet porté par l’IREX et soutenu par le MTES a eu comme objectifs l’utilisation de l’intégralité des granulats issus des bétons de déconstruction, y compris la fraction de fine, comme constituants de nouveaux bétons, et donc in fine le recyclage de la totalité des matériaux issus de la déconstruction comme matière première dans la production des ciments. À travers les laboratoires MIT et GPEM du département MAST, l’Ifsttar a été particulièrement actif sur ce projet d’envergure, tant sur les procédés de recyclage que sur la qualification des bétons obtenus. Les recherches associées à RECYBETON ont été déployées dans l’ANR ECOREB (ECOconstruction pour le Recyclage du béton) à travers 3 thèmes : l’eau et les matériaux recyclés, l’étude du comportement mécanique des matériaux issus du recyclage et leur durabilité. Une journée de restitution des résultats du Projet National a eu lieu le 9 mars 2017 et les résultats scientifiques seront présentés lors du colloque « 4th International Conference Progress of recycling in built Environment » les 11 et 12 octobre 2018 à Lisbonne ainsi qu’au cours de la journée ECOREB du 15 mai 2018.

Valorisation des sols urbains en techniques routières

Financé par la FNTP (collaboration Eiffage et RAZEL BEC), un projet sur la valorisation des sols urbains s’est achevé en 2017 avec la soutenance de la thèse de Katia Bellagh (Ifsttar/ESITC). Une méthode de caractérisation, inspirée de la méthode de tri appliquée aux granulats, a été proposée en complément de la panoplie d’essais géotechniques et respectant l’environnement, pour décrire les propriétés communes de ces sols. Ces conclusions opérationnelles contribueront à la rédaction d’un guide technique de réemploi des terres excavées faiblement polluées couvrant à la fois les exigences géotechniques et environnementales (méthodologie de réemploi et aide à la définition de seuils adaptés). Deux sols urbains de la région parisienne, avec des historiques variés et des lieux de prélèvements éloignés, ont été comparés et se sont avérés étonnamment similaires par leur classe géotechnique, leur nature minéralogique ou leur composition chimique.

Les travaux ont montré également que les polluants présents dans les sols urbains testés n’affectent que peu ou pas le comportement géotechnique du sol. Les sols ont été jugés comme acceptables en remblais ou en couche de forme du point de vue des performances mécaniques ou des tests d’aptitude au traitement à la chaux (1%) ou aux liants hydrauliques (5%). De plus, la concentration des métaux lourds présents dans les sols testés n’est pas négligeable. Cependant, ces métaux lourds, essentiellement contenus dans les scories magnétiques, sont peu solubles donc peu présents en solution contrairement aux sulfates (associés au déchet de gypse).

Les sulfates avec les fluorures F et l’antimoine Sb (et la fraction soluble) s’avèrent les éléments bloquants du point de vue environnemental pour une réutilisation des sols. Enfin, les tests de lixiviation, de percolation ou d’immersion sur monolithe ont révélé que le traitement à la chaux ou aux liants hydrauliques impacte le relargage des polluants contenus dans le sol (certains éléments semblent stabilisés alors que d’autres sont relâchés en plus grande quantité).

Enfin, des recherches conjointes entre l’Ifsttar et le Cerema ont permis d’explorer des pistes pour la valorisation de nouveaux matériaux et de l’amélioration des techniques de construction, à la fois dans le domaine du terrassement et celui du bâtiment.  

Terra-Nova : valorisation de nouveaux matériaux et amélioration des techniques de construction dans les domaines du terrassement et du bâtiment

Les résultats de l’ex-ORSI Terra-Nova, collaboration structurante de recherche conjointe entre l’Ifsttar et le Cerema, permettent une meilleure valorisation pratique des matériaux locaux marginaux (sols trop secs, sédiments de dragage, matériaux de démolition, sols urbains faiblement pollués ou en limite de spécification) et encouragent leur réemploi dans des domaines aujourd’hui limités en définissant les règles adaptées, le cadre et les modalités d’analyse. 

En matière d’ouvrages, l’opération de recherche Terra-Nova complète les règles de l’art de conception existantes et édicte certaines règles de dimensionnement dans le domaine des constructions en terre suivantes.:

  • les talus des remblais
  • les remblais contigus aux ouvrages d'art,
  • les plates-formes d'infrastructures en général,
  • l'adaptation des techniques de terrassement aux conditions climatiques extrêmes,
  • la construction en terre pour les bâtiments,
  • les sols urbains.

La journée de restitution des résultats a eu lieu le 28 mai 2018 sur le site de Nantes de l’Ifsttar.

Mur en bauge_img
Mur en bauge réalisé à l'aide d'un malaxeur qui réduit la teneur en eau de fabrication et accélère le procédé :
© Erwan Hamard / Ifsttar-MAST-GPEM