démonstrateur recherche routière

Description :

Les chantiers de déconstruction produisent des quantités importantes de déchets composés de matériaux cimentaires, dont le stockage devient un problème majeur. Après des étapes de tri, concassage et dé-ferraillage, ces déchets peuvent être valorisés en granulats de bétons recyclés. Mais les granulats de béton recyclés sont des matériaux à performance modérée à cause de la présence du mortier primaire. Ce dernier apporte aux granulats une porosité importante, une faible résistance à la fragmentation, une rugosité plus importante que celle des granulats naturels et peut constituer une source de sulfates et d’alcalins. La porosité rend les granulats recyclés très absorbant en eau, ce qui impacte la formulation du matériau qui les incorpore. En effet, pour une même ouvrabilité, un même dosage en ciment et un même volume de sable, le dosage en eau est toujours supérieur pour les mortiers de béton recyclé. C’est pour remédier à ce problème que nous devons améliorer la qualité des granulats de béton recyclés. Des études menées sur l’emploi de bactéries capables de produire des carbonates de calcium dans des domaines tels que la consolidation des sols ont montré des résultats intéressants. Après traitement des sols par des bactéries calcifiantes, il a été constaté une augmentation de leur cohésion et une diminution de leur perméabilité. En utilisant ce même type de bactéries dans des matériaux de construction, il a pu être observé un renforcement des matériaux et une diminution de leur perméabilité. Une application de ces bactéries à la surface de matériaux cimentaires fracturés a permis d’observer un comblement en surface des fissures par leur production de CaCO3. L’objectif de cette étude est d’employer des bactéries calcifiantes pour améliorer les propriétés des granulats de bétons recyclés.

Description :

L’arrivée sur le marché de systèmes de mesure automatisés de type « scanner », c’est-à-dire des systèmes capables de fournir des données très denses sur l’ensemble de la voie de mesure en un seul passage et à grand rendement ouvre de nouvelles perspectives en auscultation de chaussée. La plupart de ces appareils sont de plus en plus utilisés pour effectuer des relevés de dégradations automatisés mais certains d’entre eux sont également capables de délivrer des informations en lien avec le profil longitudinal et transversal de la chaussée.  Les variations significatives de profil, que l’on appellera déformations, sont traditionnellement détectées et caractérisées par des relevés effectués sur quelques « traces » ou « lignes ». Comme l’utilisation des appareils de type scanner offre une plus grande densité de points de mesure couvrant l’ensemble de la chaussée, il est logique d’envisager de nouvelles méthodes d’analyse des déformations qui profitent des capacités de mesures surfaciques de ce type d’appareils. Après s’être assuré que les appareils de type scanner étaient capables de restituer des valeurs d’indicateurs « standards » avec un niveau de précision voisin de celui offert par les appareils de référence, cette étude s’est focalisée sur le développement et la mise en application de plusieurs approches méthodologiques pour analyser les déformations de façon surfacique.   

Description :

CONTEXTE ET PROBLÉMATIQUE La réduction des émissions de gaz à effet de serre est l’un des plus grands défis de notre société dans le contexte actuel du changement climatique. Le béton est le deuxième matériau le plus utilisé dans le monde après l’eau et son impact sur l’environnement est important, en particulier en termes d’émissions de CO2 lors de la production de ciment. L’industrie du ciment travaille à mettre en œuvre des solutions pour réduire cet impact. À travers l’approche 5C « Clinker - Cement - Concrete - Construction - Carbonation » de CemBureau, elle a ainsi défini une feuille de route pour atteindre la neutralité carbone en 2050 en agissant à différentes échelles. La réduction de l’impact carbone par des ciments bas carbone entre dans cette priorité. Il s’agit d’une évolution continue démarrée il y a déjà plusieurs années qui s’intensifie actuellement avec l’émergence des ciments ternaires et la question de leur normalisation [1].

Si l’utilisation de ciments bas carbone est une solution convaincante pour réduire les émissions de CO2 de l’industrie cimentière, il reste à évaluer leur adéquation dans le béton et leur impact sur ses performances. Les développements de ces types de ciments incorporant simultanément une partie du ciment ordinaire OPC et d’autres constituants tels que les cendres volantes, les laitiers, les fumées de silice, les métakaolins et les calcaires, par exemple, ont mis en évidence de nouveaux défis à relever. En effet, la substitution partielle du clinker par ces produits est techniquement faisable et permet de bénéficier de leur action synergique dans les matériaux cimentaires [2-5]. Cependant, les connaissances de l’impact de cette incorporation sur les propriétés des bétons demandent encore à être enrichies.

OBJECTIF Ce travail de thèse vise à lever les obstaclesrencontrés par les différents acteurs de la construction à l’utilisation plus courante des ciments bas carbone dans les ouvrages en béton. Ceci va consister à optimiser des formulations relatives à chaque type d’applications in-situ avec l’incorporation simultanée de différents constituants, en considérant les performances globales des bétons (ouvrabilité, mécanique, durabilité et lixiviation).

DÉMARCHE Il s’agit de valider expérimentalement l’adéquation de formulations par rapport à la mise en œuvre et aux performances mécaniques. Dans ce sens, au sein de l’IRC, des travaux de recherche sur les ciments substitués [6,7], ont été effectués du point de vue structural, microstructural et mécanique. De plus, en ligne droite de la démarche d’écoconception, il s’agira de prendre en compte la durabilité au plus près de la réalité en ayant recours à l’approche performantielle de la durabilité des bétons telle que développée dans le cadre du Projet National PERFDUB. Ces aspects de durabilité seront traités au laboratoire FM2D de par ses compétences dans ce domaine. Enfin, l’étude de la lixiviation fait partie des champs de compétences de l’IRC [8] et en particulier l’application aux nouveaux ciments qui est une des thématiques en développement du laboratoire.

RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] M. Schneider, The cement industry on the way to a low-carbon future, Cement and Concrete Research, 124, (2019). [2] M.L. Nehdi and J. Sumner, Optimization of ternary cementitious mortar blends using factorial experimental plans, Materials ans Structures, 35, (2002). [3] J-E Kim et al, Mechanical properties of energy efficient concrete made with binary, ternary and quaternary cementitious blends of fly ash, blast furnace slag, and silica fume, International Journal of Concrete Structures and Materials, 10(3), (2016). [4] M. Anwar, D-A. Emarah, Pore structure of concrete containing ternary cementitious blends, Results in Materials, 1, (2019). [5] M. Anwar, D-A. Emarah, Resistance of concrete containing ternary cementitious blends to chloride attack and carbonation, Journal of Materials Research and Technology, 9(3), (2020). [6] O. Bouchenafa, R. Hamzaoui, A. Bennabi, J. Colin, PCA effect on structure of fly ashes and slag obtained by mechanosynthesis. Applications: Mechanical performance of substituted paste CEMI + 50% slag /or fly ashes, Construction and Building Materials 203 (2019) 120–133. [7] O. Bouchenafa, Mécanosynthèse et matériaux de construction : optimisation et application pour la clinkérisation et la géopolymérisation, thèse soutenue le 22 juillet 2019. [8] O. Ben Maaouia, Aptitude des granulats issus des bétons de déconstruction à la réutilisation, vis-à-vis du CrVI : Impact des propriétés de la matrice cimentaire et identification des mécanismes de relargage, thèse soutenue le 14/12/2018.

Description :

ROADHATA vise à travailler sur les possibilités offertes par l'utilisation des matériels d'auscultation à forte densité de mesures pour la gestion des réseaux routiers. Elle ambitionne aussi de définir un cadre d’usage aux outils et méthodes de gestion d’un patrimoine d’infratsructure.

La collaboration IFSTTAR/LAMES et CEREMA poursuivra deux objectifs : - un travail de R&D portant sur les nouveaux appareils d'auscultation à forte densité de mesures utilisés sur les réseaux routiers. Ces appareils, qui génèrent une grande quantité de données (et rentrant dans le cadre du Big Data à l’échelle d’un réseau routier), sont susceptibles de modifier sensiblement la façon d'évaluer et de gérer les infrastructures routières aussi bien pour les réseaux principaux (usage des équipements « multi-points » en provenance de capteurs de type LCMS ou LIDAR) que pour les réseaux secondaires (usage des équipements bas-coût « multi-passages » en provenance de systèmes de type MIRANDA). Pour ce dernier cas, des actions à court terme sont prévues dans le cadre du projet GERESE (Gestion des REseaux routiers SEcondaires) porté par le CEREMA. - la définition  d’un cadre d’évaluation des moyens d'auscultation présents sur le marché ou voulant l'être. Il s’agira de proposer, dans un premier temps, des méthodologies de contrôle des appareils qui pourront être reprises pour des activités d’homologation. Rappelons que les collectivités recherchent de plus en plus des soutiens scientifiques et technologiques pour les aider à choisir les outils les plus adaptés à leurs besoins.

Les premières actions sur GERESE (mesures et exploitation) ont été menées en septembre 2020 dans les département CD53 et CD76