Bétons à faible impact écologique : sont-ils aussi performants ?

Face à la raréfaction des ressources naturelles et à des réglementations environnementales plus strictes, les acteurs de la construction et du génie civil cherchent à développer des alternatives écologiques au béton et au ciment. Et si nos déchets se substituaient au sable et aux granulats minéraux dans la composition des bétons ? Les experts CAPACITÉS développent de nouvelles formulations de bétons à partir de granulats recyclés, issus de la valorisation de déchets ou de matériaux excavés des chantiers. Se pose la question des performances structurelles et de la durabilité de ces nouveaux matériaux. Les experts CAPACITÉS développent des stratégies d’essais pour éprouver leur résistance.

Explications avec deux experts CAPACITÉS : Laurence Guihéneuf, Ingénieur Projets BTP-Génie civil et Ali Nordine Leklou, professeur à l’Université de Nantes dans l’équipe IEG (Interactions Eau-Géomatériaux) du laboratoire GeM et Conseiller scientifique auprès de CAPACITÉS.

En résumé

Mots Clés :

ÉCO-MATÉRIAUXFORMULATIONgénie civiléco-constructiongranulats recyclésbétons alternatifsliants géopolymères

Expertises Associées :

Quelles sont les alternatives au béton et au ciment « classiques » ?

N. Leklou Les alternatives au béton sont ce qu’on appelle des écomatériaux. Il s’agit de matériaux fabriqués à partir de ressources renouvelables et qui sont eux-mêmes renouvelables ou recyclables en fin de vie. Parmi les écomatériaux, on trouve d’abord la terre crue additionnée de différents types de fibres végétales. On trouve également les nouveaux bétons : des bétons de chanvre, des bétons formulés avec des additions(1) ou encore des bétons fabriqués avec des granulats recyclés issus de la valorisation de déchets de déconstruction.

Le ciment, quant à lui, peut être remplacé par des liants géopolymères(2)  pour certaines applications.

Quels défis technologiques pose l’utilisation de ces bétons alternatifs ?

L. Guihéneuf Les acteurs du génie civil attendent des écomatériaux les mêmes performances structurelles et de durabilité qu’un béton classique, à un coût compétitif. Les écomatériaux peuvent présenter des performances comparables au béton classique sur certaines propriétés, telle que la thermique ou l’hygrométrie. En revanche, leurs performances structurelles sont généralement inférieures. Ils sont adaptés à la construction de maisons individuelles mais pas encore à celle d’ouvrages plus imposants tels des ponts ou des tunnels par exemples. La recherche avance sur ces sujets.

N. Leklou Il paraît difficile d’abandonner totalement le béton. Par contre, nous pouvons réduire son impact environnemental en utilisant des granulats recyclés ou des additions. Nous accompagnons par exemple la start-up Néolithe qui fabrique des granulats à partir de déchets non-inertes, c’est-à-dire des déchets ménagers ou du BTP non-recyclables. Nous suivons l’évolution de leurs propriétés mécaniques et physico-chimiques à travers des essais de durabilité et de vieillissement, afin d’identifier d’éventuelles pathologies. Nous accompagnons également l’entreprise de travaux publics Charier, qui envisage d’utiliser des sédiments de dragage dans la formulation de béton. Des tonnes de sables et d’argiles sont draguées dans les ports et rejetées dans les océans, entrainant une perturbation des écosystèmes marins. Nous avons mis au point une formulation de béton à partir de ces sédiments.

Comment accompagnez-vous les industriels dans le développement de nouveaux matériaux ?

L. Guihéneuf Nous avons une expertise reconnue sur la formulation d’écomatériaux, de matériaux granulaires, cimentaires ou à liant hydraulique (chaux, plâtre…) ainsi que sur les pathologies des bétons. Nous intervenons de la phase de recherche et développement d’un nouveau matériau jusqu’au suivi après sa mise en œuvre.

Souvent, nos clients ont pour projet de valoriser un type de déchets particulier. Nous réalisons des études de faisabilité pour vérifier leur compatibilité avec les contraintes de fabrication et d’usage. Si l’étude de faisabilité est positive, nous formulons puis caractérisons le nouveau matériau : caractérisations mécaniques, thermiques, physico-chimiques… Nous identifions ses usages possibles afin d’orienter le client dans le positionnement de son matériau sur le marché.

SPIE Batignolles nous a par exemple demandé de mettre au point un processus de valorisation des matériaux excavés lors du creusement de tunnels en boucle fermée. Ils ont besoin de disposer d’une méthode d’analyse utilisable facilement sur chantier, afin d’analyser sur place les matériaux excavés, les trier et les réemployer dans la construction du tunnel.

Quel est le degré de complexité de la formulation d’un nouveau matériau ?

N. Leklou Il faut envisager la formulation comme une recette de cuisine. Aux ingrédients de base, nous ajoutons des ingrédients originaux pour développer des recettes innovantes. Comme en cuisine, certaines associations ne fonctionnent pas : les sables, gravillons et ciments ne sont pas tous compatibles par exemples. Tout l’art consiste à trouver les dosages et ingrédients adéquats pour obtenir un matériau avec des propriétés mécaniques, de maniabilité et de durabilité satisfaisantes.

Quels types d’essais réalisez-vous pour connaître les propriétés des matériaux ?

L. Guihéneuf Une palette complète d’essais mécaniques, thermiques, physico-chimiques… Par exemple, le cabinet d’étude EffiCite souhaitait valoriser des déchets de mousse polyuréthane issue de réfrigérateurs recyclés. Nous avons réalisé pour ce client des essais de caractérisation des propriétés thermiques, mécaniques (compression et flexion), des essais de porosité accessible à l’eau et de mesure du retrait volumique.

Parfois, l’utilisation de déchets impose également la réalisation d’essais de lixiviation. Ceux-ci permettent de voir si des polluants sont dégagés lors de l’incorporation des déchets dans du béton. Dans le cadre du projet national « Recybéton », nous avons formulé des bétons à partir de granulats recyclés issus de la déconstruction de bâtiments. Ces déchets contenaient beaucoup de sulfates : des polluants susceptibles de causer des pathologies au béton. Nous avons mesuré leur impact à long terme sur le matériau.

Justement, comment évaluez-vous la durabilité d’un nouveau matériau ?  

N. Leklou Nous créons une base de données à partir des résultats de nos différents essais et caractérisations. Puis, nous modélisons le comportement mécanique d’un matériau grâce à des essais expérimentaux accélérés. Bien sûr, nul ne peut garantir la viabilité d’un matériau sur des dizaines d’années, mais ces essais nous donnent déjà de précieuses indications. Celles-ci peuvent être comparées à des données issues d’études antérieures ou à des données existantes sur des matériaux déjà connus.

 

Vous souhaitez évaluer les performances mécaniques et thermiques de vos bétons et matériaux cimentaires ? Contactez-nous.

 

(1) Les bétons avec additions intègrent des fillers calcaires (i.e. poudre de calcaire) ou des laitiers (i.e. déchets dégagés par les hauts fourneaux). Les additions permettent de réduire la part de ciment.

(2) Un liant géopolymère est formulé avec des additions siliceuses (laitier ou métakaolin) mixées à des solutions basiques de potassium ou sodium, auxquelles sont parfois ajoutés des sables ou granulats.

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Bétons à faible impact écologique : sont-ils aussi performants ?

Face à la raréfaction des ressources naturelles et à des réglementations environnementales plus strictes, les acteurs de la construction et du génie civil cherchent à développer des alternatives écologiques au béton et au ciment. Et si nos déchets se substituaient au sable et aux granulats minéraux dans la composition des bétons ? Les experts CAPACITÉS développent de nouvelles formulations de bétons à partir de granulats recyclés, issus de la valorisation de déchets ou de matériaux excavés des chantiers. Se pose la question des performances structurelles et de la durabilité de ces nouveaux matériaux. Les experts CAPACITÉS développent des stratégies d’essais pour éprouver leur résistance.

Explications avec deux experts CAPACITÉS : Laurence Guihéneuf, Ingénieur Projets BTP-Génie civil et Ali Nordine Leklou, professeur à l’Université de Nantes dans l’équipe IEG (Interactions Eau-Géomatériaux) du laboratoire GeM et Conseiller scientifique auprès de CAPACITÉS.

En résumé

Mots Clés :

ÉCO-MATÉRIAUXFORMULATIONgénie civiléco-constructiongranulats recyclésbétons alternatifsliants géopolymères

Expertises Associées :

Quelles sont les alternatives au béton et au ciment « classiques » ?

N. Leklou Les alternatives au béton sont ce qu’on appelle des écomatériaux. Il s’agit de matériaux fabriqués à partir de ressources renouvelables et qui sont eux-mêmes renouvelables ou recyclables en fin de vie. Parmi les écomatériaux, on trouve d’abord la terre crue additionnée de différents types de fibres végétales. On trouve également les nouveaux bétons : des bétons de chanvre, des bétons formulés avec des additions(1) ou encore des bétons fabriqués avec des granulats recyclés issus de la valorisation de déchets de déconstruction.

Le ciment, quant à lui, peut être remplacé par des liants géopolymères(2)  pour certaines applications.

Quels défis technologiques pose l’utilisation de ces bétons alternatifs ?

L. Guihéneuf Les acteurs du génie civil attendent des écomatériaux les mêmes performances structurelles et de durabilité qu’un béton classique, à un coût compétitif. Les écomatériaux peuvent présenter des performances comparables au béton classique sur certaines propriétés, telle que la thermique ou l’hygrométrie. En revanche, leurs performances structurelles sont généralement inférieures. Ils sont adaptés à la construction de maisons individuelles mais pas encore à celle d’ouvrages plus imposants tels des ponts ou des tunnels par exemples. La recherche avance sur ces sujets.

N. Leklou Il paraît difficile d’abandonner totalement le béton. Par contre, nous pouvons réduire son impact environnemental en utilisant des granulats recyclés ou des additions. Nous accompagnons par exemple la start-up Néolithe qui fabrique des granulats à partir de déchets non-inertes, c’est-à-dire des déchets ménagers ou du BTP non-recyclables. Nous suivons l’évolution de leurs propriétés mécaniques et physico-chimiques à travers des essais de durabilité et de vieillissement, afin d’identifier d’éventuelles pathologies. Nous accompagnons également l’entreprise de travaux publics Charier, qui envisage d’utiliser des sédiments de dragage dans la formulation de béton. Des tonnes de sables et d’argiles sont draguées dans les ports et rejetées dans les océans, entrainant une perturbation des écosystèmes marins. Nous avons mis au point une formulation de béton à partir de ces sédiments.

Comment accompagnez-vous les industriels dans le développement de nouveaux matériaux ?

L. Guihéneuf Nous avons une expertise reconnue sur la formulation d’écomatériaux, de matériaux granulaires, cimentaires ou à liant hydraulique (chaux, plâtre…) ainsi que sur les pathologies des bétons. Nous intervenons de la phase de recherche et développement d’un nouveau matériau jusqu’au suivi après sa mise en œuvre.

Souvent, nos clients ont pour projet de valoriser un type de déchets particulier. Nous réalisons des études de faisabilité pour vérifier leur compatibilité avec les contraintes de fabrication et d’usage. Si l’étude de faisabilité est positive, nous formulons puis caractérisons le nouveau matériau : caractérisations mécaniques, thermiques, physico-chimiques… Nous identifions ses usages possibles afin d’orienter le client dans le positionnement de son matériau sur le marché.

SPIE Batignolles nous a par exemple demandé de mettre au point un processus de valorisation des matériaux excavés lors du creusement de tunnels en boucle fermée. Ils ont besoin de disposer d’une méthode d’analyse utilisable facilement sur chantier, afin d’analyser sur place les matériaux excavés, les trier et les réemployer dans la construction du tunnel.

Quel est le degré de complexité de la formulation d’un nouveau matériau ?

N. Leklou Il faut envisager la formulation comme une recette de cuisine. Aux ingrédients de base, nous ajoutons des ingrédients originaux pour développer des recettes innovantes. Comme en cuisine, certaines associations ne fonctionnent pas : les sables, gravillons et ciments ne sont pas tous compatibles par exemples. Tout l’art consiste à trouver les dosages et ingrédients adéquats pour obtenir un matériau avec des propriétés mécaniques, de maniabilité et de durabilité satisfaisantes.

Quels types d’essais réalisez-vous pour connaître les propriétés des matériaux ?

L. Guihéneuf Une palette complète d’essais mécaniques, thermiques, physico-chimiques… Par exemple, le cabinet d’étude EffiCite souhaitait valoriser des déchets de mousse polyuréthane issue de réfrigérateurs recyclés. Nous avons réalisé pour ce client des essais de caractérisation des propriétés thermiques, mécaniques (compression et flexion), des essais de porosité accessible à l’eau et de mesure du retrait volumique.

Parfois, l’utilisation de déchets impose également la réalisation d’essais de lixiviation. Ceux-ci permettent de voir si des polluants sont dégagés lors de l’incorporation des déchets dans du béton. Dans le cadre du projet national « Recybéton », nous avons formulé des bétons à partir de granulats recyclés issus de la déconstruction de bâtiments. Ces déchets contenaient beaucoup de sulfates : des polluants susceptibles de causer des pathologies au béton. Nous avons mesuré leur impact à long terme sur le matériau.

Justement, comment évaluez-vous la durabilité d’un nouveau matériau ?  

N. Leklou Nous créons une base de données à partir des résultats de nos différents essais et caractérisations. Puis, nous modélisons le comportement mécanique d’un matériau grâce à des essais expérimentaux accélérés. Bien sûr, nul ne peut garantir la viabilité d’un matériau sur des dizaines d’années, mais ces essais nous donnent déjà de précieuses indications. Celles-ci peuvent être comparées à des données issues d’études antérieures ou à des données existantes sur des matériaux déjà connus.

 

Vous souhaitez évaluer les performances mécaniques et thermiques de vos bétons et matériaux cimentaires ? Contactez-nous.

 

(1) Les bétons avec additions intègrent des fillers calcaires (i.e. poudre de calcaire) ou des laitiers (i.e. déchets dégagés par les hauts fourneaux). Les additions permettent de réduire la part de ciment.

(2) Un liant géopolymère est formulé avec des additions siliceuses (laitier ou métakaolin) mixées à des solutions basiques de potassium ou sodium, auxquelles sont parfois ajoutés des sables ou granulats.

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Réalisations

Les défis relevés

Une étude de CAPACITÉS démontre…

Le laboratoire PiLeJe distribue des produits de santé dans quatre domaines d’expertise : la micronutrition, les microbiotes, la phytonutrition et la nutrition.

Découvrir

Valider scientifiquement les bienfaits d’un…

Lactalis Ingrédients a confié une étude préclinique aux experts en exploration fonctionnelle de CAPACITÉS.

Découvrir

Bétons à faible impact écologique : sont-ils aussi performants ?

Face à la raréfaction des ressources naturelles et à des réglementations environnementales plus strictes, les acteurs de la construction et du génie civil cherchent à développer des alternatives écologiques au béton et au ciment. Et si nos déchets se substituaient au sable et aux granulats minéraux dans la composition des bétons ? Les experts CAPACITÉS développent de nouvelles formulations de bétons à partir de granulats recyclés, issus de la valorisation de déchets ou de matériaux excavés des chantiers. Se pose la question des performances structurelles et de la durabilité de ces nouveaux matériaux. Les experts CAPACITÉS développent des stratégies d’essais pour éprouver leur résistance.

Explications avec deux experts CAPACITÉS : Laurence Guihéneuf, Ingénieur Projets BTP-Génie civil et Ali Nordine Leklou, professeur à l’Université de Nantes dans l’équipe IEG (Interactions Eau-Géomatériaux) du laboratoire GeM et Conseiller scientifique auprès de CAPACITÉS.

En résumé

Mots Clés :

ÉCO-MATÉRIAUXFORMULATIONgénie civiléco-constructiongranulats recyclésbétons alternatifsliants géopolymères

Expertises Associées :

Quelles sont les alternatives au béton et au ciment « classiques » ?

N. Leklou Les alternatives au béton sont ce qu’on appelle des écomatériaux. Il s’agit de matériaux fabriqués à partir de ressources renouvelables et qui sont eux-mêmes renouvelables ou recyclables en fin de vie. Parmi les écomatériaux, on trouve d’abord la terre crue additionnée de différents types de fibres végétales. On trouve également les nouveaux bétons : des bétons de chanvre, des bétons formulés avec des additions(1) ou encore des bétons fabriqués avec des granulats recyclés issus de la valorisation de déchets de déconstruction.

Le ciment, quant à lui, peut être remplacé par des liants géopolymères(2)  pour certaines applications.

Quels défis technologiques pose l’utilisation de ces bétons alternatifs ?

L. Guihéneuf Les acteurs du génie civil attendent des écomatériaux les mêmes performances structurelles et de durabilité qu’un béton classique, à un coût compétitif. Les écomatériaux peuvent présenter des performances comparables au béton classique sur certaines propriétés, telle que la thermique ou l’hygrométrie. En revanche, leurs performances structurelles sont généralement inférieures. Ils sont adaptés à la construction de maisons individuelles mais pas encore à celle d’ouvrages plus imposants tels des ponts ou des tunnels par exemples. La recherche avance sur ces sujets.

N. Leklou Il paraît difficile d’abandonner totalement le béton. Par contre, nous pouvons réduire son impact environnemental en utilisant des granulats recyclés ou des additions. Nous accompagnons par exemple la start-up Néolithe qui fabrique des granulats à partir de déchets non-inertes, c’est-à-dire des déchets ménagers ou du BTP non-recyclables. Nous suivons l’évolution de leurs propriétés mécaniques et physico-chimiques à travers des essais de durabilité et de vieillissement, afin d’identifier d’éventuelles pathologies. Nous accompagnons également l’entreprise de travaux publics Charier, qui envisage d’utiliser des sédiments de dragage dans la formulation de béton. Des tonnes de sables et d’argiles sont draguées dans les ports et rejetées dans les océans, entrainant une perturbation des écosystèmes marins. Nous avons mis au point une formulation de béton à partir de ces sédiments.

Comment accompagnez-vous les industriels dans le développement de nouveaux matériaux ?

L. Guihéneuf Nous avons une expertise reconnue sur la formulation d’écomatériaux, de matériaux granulaires, cimentaires ou à liant hydraulique (chaux, plâtre…) ainsi que sur les pathologies des bétons. Nous intervenons de la phase de recherche et développement d’un nouveau matériau jusqu’au suivi après sa mise en œuvre.

Souvent, nos clients ont pour projet de valoriser un type de déchets particulier. Nous réalisons des études de faisabilité pour vérifier leur compatibilité avec les contraintes de fabrication et d’usage. Si l’étude de faisabilité est positive, nous formulons puis caractérisons le nouveau matériau : caractérisations mécaniques, thermiques, physico-chimiques… Nous identifions ses usages possibles afin d’orienter le client dans le positionnement de son matériau sur le marché.

SPIE Batignolles nous a par exemple demandé de mettre au point un processus de valorisation des matériaux excavés lors du creusement de tunnels en boucle fermée. Ils ont besoin de disposer d’une méthode d’analyse utilisable facilement sur chantier, afin d’analyser sur place les matériaux excavés, les trier et les réemployer dans la construction du tunnel.

Quel est le degré de complexité de la formulation d’un nouveau matériau ?

N. Leklou Il faut envisager la formulation comme une recette de cuisine. Aux ingrédients de base, nous ajoutons des ingrédients originaux pour développer des recettes innovantes. Comme en cuisine, certaines associations ne fonctionnent pas : les sables, gravillons et ciments ne sont pas tous compatibles par exemples. Tout l’art consiste à trouver les dosages et ingrédients adéquats pour obtenir un matériau avec des propriétés mécaniques, de maniabilité et de durabilité satisfaisantes.

Quels types d’essais réalisez-vous pour connaître les propriétés des matériaux ?

L. Guihéneuf Une palette complète d’essais mécaniques, thermiques, physico-chimiques… Par exemple, le cabinet d’étude EffiCite souhaitait valoriser des déchets de mousse polyuréthane issue de réfrigérateurs recyclés. Nous avons réalisé pour ce client des essais de caractérisation des propriétés thermiques, mécaniques (compression et flexion), des essais de porosité accessible à l’eau et de mesure du retrait volumique.

Parfois, l’utilisation de déchets impose également la réalisation d’essais de lixiviation. Ceux-ci permettent de voir si des polluants sont dégagés lors de l’incorporation des déchets dans du béton. Dans le cadre du projet national « Recybéton », nous avons formulé des bétons à partir de granulats recyclés issus de la déconstruction de bâtiments. Ces déchets contenaient beaucoup de sulfates : des polluants susceptibles de causer des pathologies au béton. Nous avons mesuré leur impact à long terme sur le matériau.

Justement, comment évaluez-vous la durabilité d’un nouveau matériau ?  

N. Leklou Nous créons une base de données à partir des résultats de nos différents essais et caractérisations. Puis, nous modélisons le comportement mécanique d’un matériau grâce à des essais expérimentaux accélérés. Bien sûr, nul ne peut garantir la viabilité d’un matériau sur des dizaines d’années, mais ces essais nous donnent déjà de précieuses indications. Celles-ci peuvent être comparées à des données issues d’études antérieures ou à des données existantes sur des matériaux déjà connus.

 

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(1) Les bétons avec additions intègrent des fillers calcaires (i.e. poudre de calcaire) ou des laitiers (i.e. déchets dégagés par les hauts fourneaux). Les additions permettent de réduire la part de ciment.

(2) Un liant géopolymère est formulé avec des additions siliceuses (laitier ou métakaolin) mixées à des solutions basiques de potassium ou sodium, auxquelles sont parfois ajoutés des sables ou granulats.

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Bétons à faible impact écologique : sont-ils aussi performants ?

Face à la raréfaction des ressources naturelles et à des réglementations environnementales plus strictes, les acteurs de la construction et du génie civil cherchent à développer des alternatives écologiques au béton et au ciment. Et si nos déchets se substituaient au sable et aux granulats minéraux dans la composition des bétons ? Les experts CAPACITÉS développent de nouvelles formulations de bétons à partir de granulats recyclés, issus de la valorisation de déchets ou de matériaux excavés des chantiers. Se pose la question des performances structurelles et de la durabilité de ces nouveaux matériaux. Les experts CAPACITÉS développent des stratégies d’essais pour éprouver leur résistance.

Explications avec deux experts CAPACITÉS : Laurence Guihéneuf, Ingénieur Projets BTP-Génie civil et Ali Nordine Leklou, professeur à l’Université de Nantes dans l’équipe IEG (Interactions Eau-Géomatériaux) du laboratoire GeM et Conseiller scientifique auprès de CAPACITÉS.

En résumé

Mots Clés :

ÉCO-MATÉRIAUXFORMULATIONgénie civiléco-constructiongranulats recyclésbétons alternatifsliants géopolymères

Expertises Associées :

Quelles sont les alternatives au béton et au ciment « classiques » ?

N. Leklou Les alternatives au béton sont ce qu’on appelle des écomatériaux. Il s’agit de matériaux fabriqués à partir de ressources renouvelables et qui sont eux-mêmes renouvelables ou recyclables en fin de vie. Parmi les écomatériaux, on trouve d’abord la terre crue additionnée de différents types de fibres végétales. On trouve également les nouveaux bétons : des bétons de chanvre, des bétons formulés avec des additions(1) ou encore des bétons fabriqués avec des granulats recyclés issus de la valorisation de déchets de déconstruction.

Le ciment, quant à lui, peut être remplacé par des liants géopolymères(2)  pour certaines applications.

Quels défis technologiques pose l’utilisation de ces bétons alternatifs ?

L. Guihéneuf Les acteurs du génie civil attendent des écomatériaux les mêmes performances structurelles et de durabilité qu’un béton classique, à un coût compétitif. Les écomatériaux peuvent présenter des performances comparables au béton classique sur certaines propriétés, telle que la thermique ou l’hygrométrie. En revanche, leurs performances structurelles sont généralement inférieures. Ils sont adaptés à la construction de maisons individuelles mais pas encore à celle d’ouvrages plus imposants tels des ponts ou des tunnels par exemples. La recherche avance sur ces sujets.

N. Leklou Il paraît difficile d’abandonner totalement le béton. Par contre, nous pouvons réduire son impact environnemental en utilisant des granulats recyclés ou des additions. Nous accompagnons par exemple la start-up Néolithe qui fabrique des granulats à partir de déchets non-inertes, c’est-à-dire des déchets ménagers ou du BTP non-recyclables. Nous suivons l’évolution de leurs propriétés mécaniques et physico-chimiques à travers des essais de durabilité et de vieillissement, afin d’identifier d’éventuelles pathologies. Nous accompagnons également l’entreprise de travaux publics Charier, qui envisage d’utiliser des sédiments de dragage dans la formulation de béton. Des tonnes de sables et d’argiles sont draguées dans les ports et rejetées dans les océans, entrainant une perturbation des écosystèmes marins. Nous avons mis au point une formulation de béton à partir de ces sédiments.

Comment accompagnez-vous les industriels dans le développement de nouveaux matériaux ?

L. Guihéneuf Nous avons une expertise reconnue sur la formulation d’écomatériaux, de matériaux granulaires, cimentaires ou à liant hydraulique (chaux, plâtre…) ainsi que sur les pathologies des bétons. Nous intervenons de la phase de recherche et développement d’un nouveau matériau jusqu’au suivi après sa mise en œuvre.

Souvent, nos clients ont pour projet de valoriser un type de déchets particulier. Nous réalisons des études de faisabilité pour vérifier leur compatibilité avec les contraintes de fabrication et d’usage. Si l’étude de faisabilité est positive, nous formulons puis caractérisons le nouveau matériau : caractérisations mécaniques, thermiques, physico-chimiques… Nous identifions ses usages possibles afin d’orienter le client dans le positionnement de son matériau sur le marché.

SPIE Batignolles nous a par exemple demandé de mettre au point un processus de valorisation des matériaux excavés lors du creusement de tunnels en boucle fermée. Ils ont besoin de disposer d’une méthode d’analyse utilisable facilement sur chantier, afin d’analyser sur place les matériaux excavés, les trier et les réemployer dans la construction du tunnel.

Quel est le degré de complexité de la formulation d’un nouveau matériau ?

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Quels types d’essais réalisez-vous pour connaître les propriétés des matériaux ?

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Parfois, l’utilisation de déchets impose également la réalisation d’essais de lixiviation. Ceux-ci permettent de voir si des polluants sont dégagés lors de l’incorporation des déchets dans du béton. Dans le cadre du projet national « Recybéton », nous avons formulé des bétons à partir de granulats recyclés issus de la déconstruction de bâtiments. Ces déchets contenaient beaucoup de sulfates : des polluants susceptibles de causer des pathologies au béton. Nous avons mesuré leur impact à long terme sur le matériau.

Justement, comment évaluez-vous la durabilité d’un nouveau matériau ?  

N. Leklou Nous créons une base de données à partir des résultats de nos différents essais et caractérisations. Puis, nous modélisons le comportement mécanique d’un matériau grâce à des essais expérimentaux accélérés. Bien sûr, nul ne peut garantir la viabilité d’un matériau sur des dizaines d’années, mais ces essais nous donnent déjà de précieuses indications. Celles-ci peuvent être comparées à des données issues d’études antérieures ou à des données existantes sur des matériaux déjà connus.

 

Vous souhaitez évaluer les performances mécaniques et thermiques de vos bétons et matériaux cimentaires ? Contactez-nous.

 

(1) Les bétons avec additions intègrent des fillers calcaires (i.e. poudre de calcaire) ou des laitiers (i.e. déchets dégagés par les hauts fourneaux). Les additions permettent de réduire la part de ciment.

(2) Un liant géopolymère est formulé avec des additions siliceuses (laitier ou métakaolin) mixées à des solutions basiques de potassium ou sodium, auxquelles sont parfois ajoutés des sables ou granulats.

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Le laboratoire PiLeJe distribue des produits de santé dans quatre domaines d’expertise : la micronutrition, les microbiotes, la phytonutrition et la nutrition.

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Lactalis Ingrédients a confié une étude préclinique aux experts en exploration fonctionnelle de CAPACITÉS.

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Bétons à faible impact écologique : sont-ils aussi performants ?

Faute de tests standardisés, l’industrie cosmétique ne peut évaluer précisément la biodégradabilité des substances en mélange. L’attente d’une méthode simple et fiable est forte ; du côté des industriels, qui désirent optimiser l’évaluation de l’impact environnemental de leurs produits ; et du côté des institutions européennes, qui souhaitent rassurer et protéger les populations. Face à ce vide méthodologique, des experts de CAPACITÉS et du laboratoire GEPEA ont développé une nouvelle méthode d’évaluation de la biodégradabilité des matrices complexes, avec le soutien de Tronico et L’Oréal. L’enjeu est de la standardiser, afin de répondre aux exigences économiques, de rapidité et de fiabilité des industriels. Un nouvel équipement de mesure, conçu pour automatiser les tests, est déjà à l’essai. Cette approche innovante est scrutée avec attention par l’ECHA, l’agence européenne des produits chimiques.

Explications avec deux experts de CAPACITÉS : le Pr. Gérald Thouand, chercheur au laboratoire GEPEA, et Mickaël Crégut, ingénieur R&D en biodégradabilité et écotoxicité.

Un bioréacteur automatisé pour faciliter l’évaluation de la biodégradabilité

En résumé

Mots Clés :

ÉCO-MATÉRIAUXFORMULATIONgénie civiléco-constructiongranulats recyclésbétons alternatifsliants géopolymères

Expertises Associées :

Quelles sont les alternatives au béton et au ciment « classiques » ?

N. Leklou Les alternatives au béton sont ce qu’on appelle des écomatériaux. Il s’agit de matériaux fabriqués à partir de ressources renouvelables et qui sont eux-mêmes renouvelables ou recyclables en fin de vie. Parmi les écomatériaux, on trouve d’abord la terre crue additionnée de différents types de fibres végétales. On trouve également les nouveaux bétons : des bétons de chanvre, des bétons formulés avec des additions(1) ou encore des bétons fabriqués avec des granulats recyclés issus de la valorisation de déchets de déconstruction.

Le ciment, quant à lui, peut être remplacé par des liants géopolymères(2)  pour certaines applications.

Quels défis technologiques pose l’utilisation de ces bétons alternatifs ?

L. Guihéneuf Les acteurs du génie civil attendent des écomatériaux les mêmes performances structurelles et de durabilité qu’un béton classique, à un coût compétitif. Les écomatériaux peuvent présenter des performances comparables au béton classique sur certaines propriétés, telle que la thermique ou l’hygrométrie. En revanche, leurs performances structurelles sont généralement inférieures. Ils sont adaptés à la construction de maisons individuelles mais pas encore à celle d’ouvrages plus imposants tels des ponts ou des tunnels par exemples. La recherche avance sur ces sujets.

N. Leklou Il paraît difficile d’abandonner totalement le béton. Par contre, nous pouvons réduire son impact environnemental en utilisant des granulats recyclés ou des additions. Nous accompagnons par exemple la start-up Néolithe qui fabrique des granulats à partir de déchets non-inertes, c’est-à-dire des déchets ménagers ou du BTP non-recyclables. Nous suivons l’évolution de leurs propriétés mécaniques et physico-chimiques à travers des essais de durabilité et de vieillissement, afin d’identifier d’éventuelles pathologies. Nous accompagnons également l’entreprise de travaux publics Charier, qui envisage d’utiliser des sédiments de dragage dans la formulation de béton. Des tonnes de sables et d’argiles sont draguées dans les ports et rejetées dans les océans, entrainant une perturbation des écosystèmes marins. Nous avons mis au point une formulation de béton à partir de ces sédiments.

Comment accompagnez-vous les industriels dans le développement de nouveaux matériaux ?

L. Guihéneuf Nous avons une expertise reconnue sur la formulation d’écomatériaux, de matériaux granulaires, cimentaires ou à liant hydraulique (chaux, plâtre…) ainsi que sur les pathologies des bétons. Nous intervenons de la phase de recherche et développement d’un nouveau matériau jusqu’au suivi après sa mise en œuvre.

Souvent, nos clients ont pour projet de valoriser un type de déchets particulier. Nous réalisons des études de faisabilité pour vérifier leur compatibilité avec les contraintes de fabrication et d’usage. Si l’étude de faisabilité est positive, nous formulons puis caractérisons le nouveau matériau : caractérisations mécaniques, thermiques, physico-chimiques… Nous identifions ses usages possibles afin d’orienter le client dans le positionnement de son matériau sur le marché.

SPIE Batignolles nous a par exemple demandé de mettre au point un processus de valorisation des matériaux excavés lors du creusement de tunnels en boucle fermée. Ils ont besoin de disposer d’une méthode d’analyse utilisable facilement sur chantier, afin d’analyser sur place les matériaux excavés, les trier et les réemployer dans la construction du tunnel.

Quel est le degré de complexité de la formulation d’un nouveau matériau ?

N. Leklou Il faut envisager la formulation comme une recette de cuisine. Aux ingrédients de base, nous ajoutons des ingrédients originaux pour développer des recettes innovantes. Comme en cuisine, certaines associations ne fonctionnent pas : les sables, gravillons et ciments ne sont pas tous compatibles par exemples. Tout l’art consiste à trouver les dosages et ingrédients adéquats pour obtenir un matériau avec des propriétés mécaniques, de maniabilité et de durabilité satisfaisantes.

Quels types d’essais réalisez-vous pour connaître les propriétés des matériaux ?

L. Guihéneuf Une palette complète d’essais mécaniques, thermiques, physico-chimiques… Par exemple, le cabinet d’étude EffiCite souhaitait valoriser des déchets de mousse polyuréthane issue de réfrigérateurs recyclés. Nous avons réalisé pour ce client des essais de caractérisation des propriétés thermiques, mécaniques (compression et flexion), des essais de porosité accessible à l’eau et de mesure du retrait volumique.

Parfois, l’utilisation de déchets impose également la réalisation d’essais de lixiviation. Ceux-ci permettent de voir si des polluants sont dégagés lors de l’incorporation des déchets dans du béton. Dans le cadre du projet national « Recybéton », nous avons formulé des bétons à partir de granulats recyclés issus de la déconstruction de bâtiments. Ces déchets contenaient beaucoup de sulfates : des polluants susceptibles de causer des pathologies au béton. Nous avons mesuré leur impact à long terme sur le matériau.

Justement, comment évaluez-vous la durabilité d’un nouveau matériau ?  

N. Leklou Nous créons une base de données à partir des résultats de nos différents essais et caractérisations. Puis, nous modélisons le comportement mécanique d’un matériau grâce à des essais expérimentaux accélérés. Bien sûr, nul ne peut garantir la viabilité d’un matériau sur des dizaines d’années, mais ces essais nous donnent déjà de précieuses indications. Celles-ci peuvent être comparées à des données issues d’études antérieures ou à des données existantes sur des matériaux déjà connus.

 

Vous souhaitez évaluer les performances mécaniques et thermiques de vos bétons et matériaux cimentaires ? Contactez-nous.

 

(1) Les bétons avec additions intègrent des fillers calcaires (i.e. poudre de calcaire) ou des laitiers (i.e. déchets dégagés par les hauts fourneaux). Les additions permettent de réduire la part de ciment.

(2) Un liant géopolymère est formulé avec des additions siliceuses (laitier ou métakaolin) mixées à des solutions basiques de potassium ou sodium, auxquelles sont parfois ajoutés des sables ou granulats.

Partager cet Article avec le #CapaOupasCap

Bétons à faible impact écologique : sont-ils aussi performants ?

Les cyclodextrines sont un oligosaccharide cyclique issus de l’amylose. Dotées d’une cavité hydrophobe et d’une surface extérieure hydrophile, cette famille de molécules outil sont une réponse pertinente à deux problématiques rencontrées dans le développement des médicaments et plus généralement des principes actifs : la solubilité et la stabilisation des molécules d’intérêt. Les cyclodextrines génèrent des bénéfices évidents, à condition de disposer de compétences particulières dans les glycosciences pour optimiser leur affinité avec le composé d’intérêt.

Explications avec deux experts CAPACITÉS : Sébastien Gouin, DR CNRS au sein du laboratoire CEISAM, et Dimitri Alvarez-Dorta, docteur en chimie organique et ingénieur R&D.

En résumé

Mots Clés :

ÉCO-MATÉRIAUXFORMULATIONgénie civiléco-constructiongranulats recyclésbétons alternatifsliants géopolymères

Expertises Associées :

Quelles sont les alternatives au béton et au ciment « classiques » ?

N. Leklou Les alternatives au béton sont ce qu’on appelle des écomatériaux. Il s’agit de matériaux fabriqués à partir de ressources renouvelables et qui sont eux-mêmes renouvelables ou recyclables en fin de vie. Parmi les écomatériaux, on trouve d’abord la terre crue additionnée de différents types de fibres végétales. On trouve également les nouveaux bétons : des bétons de chanvre, des bétons formulés avec des additions(1) ou encore des bétons fabriqués avec des granulats recyclés issus de la valorisation de déchets de déconstruction.

Le ciment, quant à lui, peut être remplacé par des liants géopolymères(2)  pour certaines applications.

Quels défis technologiques pose l’utilisation de ces bétons alternatifs ?

L. Guihéneuf Les acteurs du génie civil attendent des écomatériaux les mêmes performances structurelles et de durabilité qu’un béton classique, à un coût compétitif. Les écomatériaux peuvent présenter des performances comparables au béton classique sur certaines propriétés, telle que la thermique ou l’hygrométrie. En revanche, leurs performances structurelles sont généralement inférieures. Ils sont adaptés à la construction de maisons individuelles mais pas encore à celle d’ouvrages plus imposants tels des ponts ou des tunnels par exemples. La recherche avance sur ces sujets.

N. Leklou Il paraît difficile d’abandonner totalement le béton. Par contre, nous pouvons réduire son impact environnemental en utilisant des granulats recyclés ou des additions. Nous accompagnons par exemple la start-up Néolithe qui fabrique des granulats à partir de déchets non-inertes, c’est-à-dire des déchets ménagers ou du BTP non-recyclables. Nous suivons l’évolution de leurs propriétés mécaniques et physico-chimiques à travers des essais de durabilité et de vieillissement, afin d’identifier d’éventuelles pathologies. Nous accompagnons également l’entreprise de travaux publics Charier, qui envisage d’utiliser des sédiments de dragage dans la formulation de béton. Des tonnes de sables et d’argiles sont draguées dans les ports et rejetées dans les océans, entrainant une perturbation des écosystèmes marins. Nous avons mis au point une formulation de béton à partir de ces sédiments.

Comment accompagnez-vous les industriels dans le développement de nouveaux matériaux ?

L. Guihéneuf Nous avons une expertise reconnue sur la formulation d’écomatériaux, de matériaux granulaires, cimentaires ou à liant hydraulique (chaux, plâtre…) ainsi que sur les pathologies des bétons. Nous intervenons de la phase de recherche et développement d’un nouveau matériau jusqu’au suivi après sa mise en œuvre.

Souvent, nos clients ont pour projet de valoriser un type de déchets particulier. Nous réalisons des études de faisabilité pour vérifier leur compatibilité avec les contraintes de fabrication et d’usage. Si l’étude de faisabilité est positive, nous formulons puis caractérisons le nouveau matériau : caractérisations mécaniques, thermiques, physico-chimiques… Nous identifions ses usages possibles afin d’orienter le client dans le positionnement de son matériau sur le marché.

SPIE Batignolles nous a par exemple demandé de mettre au point un processus de valorisation des matériaux excavés lors du creusement de tunnels en boucle fermée. Ils ont besoin de disposer d’une méthode d’analyse utilisable facilement sur chantier, afin d’analyser sur place les matériaux excavés, les trier et les réemployer dans la construction du tunnel.

Quel est le degré de complexité de la formulation d’un nouveau matériau ?

N. Leklou Il faut envisager la formulation comme une recette de cuisine. Aux ingrédients de base, nous ajoutons des ingrédients originaux pour développer des recettes innovantes. Comme en cuisine, certaines associations ne fonctionnent pas : les sables, gravillons et ciments ne sont pas tous compatibles par exemples. Tout l’art consiste à trouver les dosages et ingrédients adéquats pour obtenir un matériau avec des propriétés mécaniques, de maniabilité et de durabilité satisfaisantes.

Quels types d’essais réalisez-vous pour connaître les propriétés des matériaux ?

L. Guihéneuf Une palette complète d’essais mécaniques, thermiques, physico-chimiques… Par exemple, le cabinet d’étude EffiCite souhaitait valoriser des déchets de mousse polyuréthane issue de réfrigérateurs recyclés. Nous avons réalisé pour ce client des essais de caractérisation des propriétés thermiques, mécaniques (compression et flexion), des essais de porosité accessible à l’eau et de mesure du retrait volumique.

Parfois, l’utilisation de déchets impose également la réalisation d’essais de lixiviation. Ceux-ci permettent de voir si des polluants sont dégagés lors de l’incorporation des déchets dans du béton. Dans le cadre du projet national « Recybéton », nous avons formulé des bétons à partir de granulats recyclés issus de la déconstruction de bâtiments. Ces déchets contenaient beaucoup de sulfates : des polluants susceptibles de causer des pathologies au béton. Nous avons mesuré leur impact à long terme sur le matériau.

Justement, comment évaluez-vous la durabilité d’un nouveau matériau ?  

N. Leklou Nous créons une base de données à partir des résultats de nos différents essais et caractérisations. Puis, nous modélisons le comportement mécanique d’un matériau grâce à des essais expérimentaux accélérés. Bien sûr, nul ne peut garantir la viabilité d’un matériau sur des dizaines d’années, mais ces essais nous donnent déjà de précieuses indications. Celles-ci peuvent être comparées à des données issues d’études antérieures ou à des données existantes sur des matériaux déjà connus.

 

Vous souhaitez évaluer les performances mécaniques et thermiques de vos bétons et matériaux cimentaires ? Contactez-nous.

 

(1) Les bétons avec additions intègrent des fillers calcaires (i.e. poudre de calcaire) ou des laitiers (i.e. déchets dégagés par les hauts fourneaux). Les additions permettent de réduire la part de ciment.

(2) Un liant géopolymère est formulé avec des additions siliceuses (laitier ou métakaolin) mixées à des solutions basiques de potassium ou sodium, auxquelles sont parfois ajoutés des sables ou granulats.

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Réalisations

Les défis relevés

Une étude de CAPACITÉS démontre…

Le laboratoire PiLeJe distribue des produits de santé dans quatre domaines d’expertise : la micronutrition, les microbiotes, la phytonutrition et la nutrition.

Découvrir

Valider scientifiquement les bienfaits d’un…

Lactalis Ingrédients a confié une étude préclinique aux experts en exploration fonctionnelle de CAPACITÉS.

Découvrir

Batteries, supercondensateurs, piles à combustibles : tester leurs performances

Les entreprises manquent de garanties sur la qualité des batteries importées. Aussi, CAPACITÉS lance une offre de conseil et d’analyse pour accompagner les industriels dans leurs acquisitions de batteries, supercondensateurs, piles à combustibles et piles à hydrogène. Les prestations de CAPACITÉS permettent notamment de contrôler le rendement en fonctionnement initial ou hors-norme, l’élévation de leur température en fonctionnement, les éventuels gonflements et déformations.

Conseil

  • Etat de l’art sur les technologies des batteries, des supercondensateurs, des piles à combustibles et nouveaux systèmes
  • Analyses des brevets et des articles technologiques et/ou scientifiques
  • Aide au choix
  • Mise en relation avec les fournisseurs
  • Dispositifs spéciaux/marché de niches

Tests de batteries ou de supercondensateurs

  • Cyclage de batteries de toutes dimensions : quelques Ah à quelques μAh (sur cycleurs de pointe de l’Institut des Matériaux Jean Rouxel, UMR CNRS/Université de Nantes)
  • Cyclage en enceinte climatique
  • Analyses de défaillances
  • Détermination de la capacité (Ah), de la puissance (W), de l’énergie (Wh)
  • Analyses par spectroscopie d’impédance
  • Vieillissement accéléré

Tests de composants de batteries ou de supercondensateurs

  • Mise en forme d’électrodes à partir de nouveaux matériaux
  • Tests de composants : collecteurs de courant, séparateurs, électrolytes, …
  • Assemblage de prototypes (de la piles boutons à la pouchcells)
  • Tests des prototypes assemblés
  • Utilisation de différentes méthodes électrochimiques pour déterminer les performances

Analyses des matériaux constitutifs des batteries ou des supercondensateurs

  • Analyse de la composition
  • Imagerie : microscopie électronique & optique
  • Détermination des propriétés mécaniques

Caractérisations et modélisations thermiques de systèmes de stockage et de conversion de l’énergie

  • Caractérisation thermique de cellules unitaires
  • Cyclage et vieillissement de packs batterie
  • Simulation thermique à l’échelle de la cellule ou de la batterie

 

Photo : champ de température simulé lors de la décharge d’une cellule unitaire

Piles à combustibles et piles à hydrogène

  • Utilisation de différentes méthodes électrochimiques pour déterminer les performances
  • Analyse des matériaux et composants
  • Analyses de défaillances
  • Caractérisation thermique

Batteries, supercondensateurs, piles à combustibles : tester leurs performances

Le groupe d’ingénierie mondial SEGULA Technologies innove dans le stockage des énergies renouvelables, avec la technologie brevetée REMORA : une solution non polluante de stockage massif d’énergie en mer par air comprimé permettant de garantir une disponibilité continue de l’électricité produite par des éoliennes offshore. Après des tests concluants menés sur un démonstrateur terrestre à taille réduite (ODySEA), SEGULA développe un prototype à plus grande échelle, installé en mer. CAPACITÉS, associé aux chercheurs du laboratoire de Recherche en Génie civil et Mécanique (GeM-UMR CNRS 6183) de l’Université de Nantes, accompagne le Groupe dans la conception de ce prototype, à travers l’identification et la validation d’une formulation de béton adapté aux cycles air comprimé-eau en environnement marin et aux contraintes mécaniques associées à ces cycles.

Conseil

  • Etat de l’art sur les technologies des batteries, des supercondensateurs, des piles à combustibles et nouveaux systèmes
  • Analyses des brevets et des articles technologiques et/ou scientifiques
  • Aide au choix
  • Mise en relation avec les fournisseurs
  • Dispositifs spéciaux/marché de niches

Début 2020, le premier démonstrateur terrestre de REMORA a permis de valider les hypothèses de fonctionnement de la solution. Développé dans le cadre du projet collaboratif ODySEA, ce démonstrateur a mobilisé des partenaires techniques de haut niveau tels que le CETIM, les laboratoires IMT Atlantique et IREENA de l’Université de Nantes. Financé par l’ADEME, il a été labellisé par le pôle de compétitivité́ S2E2 Smart Electricity Cluster.

SEGULA entame à présent une nouvelle étape du développement de REMORA : la création d’un prototype à plus grande échelle, installé en conditions réelles. A nouveau, le Groupe s’associe à des experts techniques reconnus. CAPACITÉS et le laboratoire GeM participent au développement des réservoirs sous-marins en béton, utilisés pour le stockage d’énergie.

Valider une formulation de béton résistant aux cycles air-eau en environnement marin

Retenus pour leur expertise des matériaux et ouvrages exposés à l’environnement marin, les experts en matériaux de CAPACITÉS et du laboratoire GeM sont chargés d’identifier et de valider une formulation de béton capable de supporter les cycles air-eau auxquels seront soumis les réservoirs.

Les réservoirs sous-marins vont subir de fortes contraintes mécaniques, l’alternance des cycles air-eau impliquant des densités différentes, ainsi que des contraintes de traction, notamment, importantes.

Cette sollicitation mécanique, couplée aux risques de pathologies internes telles que le transfert du sel au sein de la porosité du matériau, risque de provoquer l’oxydation des armatures en acier et d’engendrer des ruptures dans le béton.

CAPACITÉS et le laboratoire GeM testent la résistance aux cycles air-eau de plusieurs formulations de bétons adaptés au milieu marin. Pour cela, une campagne d’essais spécifiques est en cours, couplant des essais de traction à des essais de durabilité en environnement marin. L’objectif est d’étudier l’effet de l’endommagement mécanique sur les indicateurs de durabilité (perméabilité au gaz, porosité accessible à l’eau, coefficient de migration des ions-chlorures) pour des niveaux de chargement différents.

A l’issue de la campagne d’essais, SEGULA disposera d’un descriptif exhaustif des propriétés des bétons testés. Le prototype devrait aboutir en 2023 et ouvrir la voie à l’installation à taille réelle de la solution REMORA.

© SEGULA Technologies

En savoir plus sur SEGULA Technologies

SEGULA Technologies est un groupe d’ingénierie mondial, au service de la compétitivité de tous les grands secteurs industriels : automobile, aéronautique, énergie, ferroviaire, naval, pharmacie et pétrochimie. Présent dans plus de 30 pays, fort de ses 140 implantations dans le monde, le Groupe privilégie une relation de proximité avec ses clients grâce aux compétences de ses 10000 collaborateurs. Ingénieriste de premier plan plaçant l’innovation au cœur de sa stratégie, SEGULA Technologies mène des projets d’envergure, allant des études jusqu’à l’industrialisation et la production. Pour plus d’informations : www.segulatechnologies.com.  

Bétons à faible impact écologique : sont-ils aussi performants ?

Les cyclodextrines sont un oligosaccharide cyclique issus de l’amylose. Dotées d’une cavité hydrophobe et d’une surface extérieure hydrophile, cette famille de molécules outil sont une réponse pertinente à deux problématiques rencontrées dans le développement des médicaments et plus généralement des principes actifs : la solubilité et la stabilisation des molécules d’intérêt. Les cyclodextrines génèrent des bénéfices évidents, à condition de disposer de compétences particulières dans les glycosciences pour optimiser leur affinité avec le composé d’intérêt.

Explications avec deux experts CAPACITÉS : Sébastien Gouin, DR CNRS au sein du laboratoire CEISAM, et Dimitri Alvarez-Dorta, docteur en chimie organique et ingénieur R&D.

En résumé

Mots Clés :

ÉCO-MATÉRIAUXFORMULATIONgénie civiléco-constructiongranulats recyclésbétons alternatifsliants géopolymères

Expertises Associées :

Quelles sont les alternatives au béton et au ciment « classiques » ?

N. Leklou Les alternatives au béton sont ce qu’on appelle des écomatériaux. Il s’agit de matériaux fabriqués à partir de ressources renouvelables et qui sont eux-mêmes renouvelables ou recyclables en fin de vie. Parmi les écomatériaux, on trouve d’abord la terre crue additionnée de différents types de fibres végétales. On trouve également les nouveaux bétons : des bétons de chanvre, des bétons formulés avec des additions(1) ou encore des bétons fabriqués avec des granulats recyclés issus de la valorisation de déchets de déconstruction.

Le ciment, quant à lui, peut être remplacé par des liants géopolymères(2)  pour certaines applications.

Quels défis technologiques pose l’utilisation de ces bétons alternatifs ?

L. Guihéneuf Les acteurs du génie civil attendent des écomatériaux les mêmes performances structurelles et de durabilité qu’un béton classique, à un coût compétitif. Les écomatériaux peuvent présenter des performances comparables au béton classique sur certaines propriétés, telle que la thermique ou l’hygrométrie. En revanche, leurs performances structurelles sont généralement inférieures. Ils sont adaptés à la construction de maisons individuelles mais pas encore à celle d’ouvrages plus imposants tels des ponts ou des tunnels par exemples. La recherche avance sur ces sujets.

N. Leklou Il paraît difficile d’abandonner totalement le béton. Par contre, nous pouvons réduire son impact environnemental en utilisant des granulats recyclés ou des additions. Nous accompagnons par exemple la start-up Néolithe qui fabrique des granulats à partir de déchets non-inertes, c’est-à-dire des déchets ménagers ou du BTP non-recyclables. Nous suivons l’évolution de leurs propriétés mécaniques et physico-chimiques à travers des essais de durabilité et de vieillissement, afin d’identifier d’éventuelles pathologies. Nous accompagnons également l’entreprise de travaux publics Charier, qui envisage d’utiliser des sédiments de dragage dans la formulation de béton. Des tonnes de sables et d’argiles sont draguées dans les ports et rejetées dans les océans, entrainant une perturbation des écosystèmes marins. Nous avons mis au point une formulation de béton à partir de ces sédiments.

Comment accompagnez-vous les industriels dans le développement de nouveaux matériaux ?

L. Guihéneuf Nous avons une expertise reconnue sur la formulation d’écomatériaux, de matériaux granulaires, cimentaires ou à liant hydraulique (chaux, plâtre…) ainsi que sur les pathologies des bétons. Nous intervenons de la phase de recherche et développement d’un nouveau matériau jusqu’au suivi après sa mise en œuvre.

Souvent, nos clients ont pour projet de valoriser un type de déchets particulier. Nous réalisons des études de faisabilité pour vérifier leur compatibilité avec les contraintes de fabrication et d’usage. Si l’étude de faisabilité est positive, nous formulons puis caractérisons le nouveau matériau : caractérisations mécaniques, thermiques, physico-chimiques… Nous identifions ses usages possibles afin d’orienter le client dans le positionnement de son matériau sur le marché.

SPIE Batignolles nous a par exemple demandé de mettre au point un processus de valorisation des matériaux excavés lors du creusement de tunnels en boucle fermée. Ils ont besoin de disposer d’une méthode d’analyse utilisable facilement sur chantier, afin d’analyser sur place les matériaux excavés, les trier et les réemployer dans la construction du tunnel.

Quel est le degré de complexité de la formulation d’un nouveau matériau ?

N. Leklou Il faut envisager la formulation comme une recette de cuisine. Aux ingrédients de base, nous ajoutons des ingrédients originaux pour développer des recettes innovantes. Comme en cuisine, certaines associations ne fonctionnent pas : les sables, gravillons et ciments ne sont pas tous compatibles par exemples. Tout l’art consiste à trouver les dosages et ingrédients adéquats pour obtenir un matériau avec des propriétés mécaniques, de maniabilité et de durabilité satisfaisantes.

Quels types d’essais réalisez-vous pour connaître les propriétés des matériaux ?

L. Guihéneuf Une palette complète d’essais mécaniques, thermiques, physico-chimiques… Par exemple, le cabinet d’étude EffiCite souhaitait valoriser des déchets de mousse polyuréthane issue de réfrigérateurs recyclés. Nous avons réalisé pour ce client des essais de caractérisation des propriétés thermiques, mécaniques (compression et flexion), des essais de porosité accessible à l’eau et de mesure du retrait volumique.

Parfois, l’utilisation de déchets impose également la réalisation d’essais de lixiviation. Ceux-ci permettent de voir si des polluants sont dégagés lors de l’incorporation des déchets dans du béton. Dans le cadre du projet national « Recybéton », nous avons formulé des bétons à partir de granulats recyclés issus de la déconstruction de bâtiments. Ces déchets contenaient beaucoup de sulfates : des polluants susceptibles de causer des pathologies au béton. Nous avons mesuré leur impact à long terme sur le matériau.

Justement, comment évaluez-vous la durabilité d’un nouveau matériau ?  

N. Leklou Nous créons une base de données à partir des résultats de nos différents essais et caractérisations. Puis, nous modélisons le comportement mécanique d’un matériau grâce à des essais expérimentaux accélérés. Bien sûr, nul ne peut garantir la viabilité d’un matériau sur des dizaines d’années, mais ces essais nous donnent déjà de précieuses indications. Celles-ci peuvent être comparées à des données issues d’études antérieures ou à des données existantes sur des matériaux déjà connus.

 

Vous souhaitez évaluer les performances mécaniques et thermiques de vos bétons et matériaux cimentaires ? Contactez-nous.

 

(1) Les bétons avec additions intègrent des fillers calcaires (i.e. poudre de calcaire) ou des laitiers (i.e. déchets dégagés par les hauts fourneaux). Les additions permettent de réduire la part de ciment.

(2) Un liant géopolymère est formulé avec des additions siliceuses (laitier ou métakaolin) mixées à des solutions basiques de potassium ou sodium, auxquelles sont parfois ajoutés des sables ou granulats.

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Réalisations

Les défis relevés

Une étude de CAPACITÉS démontre…

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Bétons à faible impact écologique : sont-ils aussi performants ?

Le projet PIAN, porté par la Société Anonyme de Raffinage des Antilles (SARA) et le laboratoire GEPEA, est lauréat d’un appel à projet du Programme d’Investissement d’Avenir (PIA). Ce projet d’écologie industrielle vise à déployer la culture de microalgues en Guyane, en utilisant des microalgues endémiques pour valoriser du CO2 en biomatériaux et biocarburants troisième génération. L’installation d’un démonstrateur sur un site industriel de la SARA débute en février 2021. Coordinatrice du projet, celle-ci a choisi le laboratoire GEPEA comme partenaire de recherche, associé à CAPACITÉS. La société AlgoSource prend également part au projet, en tant que sous-traitant.

Initier une bioéconomie autour des microalgues en Guyane

Le projet PIAN vise à développer la filière microalgues dans les DOM-TOM, à commencer par la Guyane française. Ses conditions climatiques sont particulièrement favorables à la culture micro-algale. Il devrait être possible de déployer des systèmes de culture simples, à grande échelle et fort rendement, générateurs d’emplois locaux.

Le Programme d’Investissement d’Avenir (PIA) est piloté par le Secrétariat général pour l’investissement (SGPI). Mis en place par l’État il y a 10 ans, il finance des investissements innovants et prometteurs sur le territoire, l’objectif étant d’augmenter le potentiel de croissance et d’emplois en France.

Ce financement permettra l’installation d’un démonstrateur sur un site industriel de la SARA – le plus grand jamais construit en France sur ce sujet – qui permettra de définir, valider et optimiser les procédés et protocoles intégrés de deux souches de microalgues endémiques, encore jamais cultivées sur de grandes surfaces sur ce territoire.

Monter en échelle un procédé de culture mis au point en 2017

La collaboration entre la SARA et le GEPEA n’est pas nouvelle. Leur premier projet commun remonte à 2017. CAPACITÉS et AlgoSource y avaient déjà participé en tant que sous-traitants.

Les ingénieurs CAPACITÉS avaient prélevé une dizaine de souches d’algues dans leur milieu naturel. Ils avaient ensuite réalisé un criblage en phase de croissance en photobioréacteur, sur la plateforme de R&D AlgoSolis. Trois souches étaient apparues comme particulièrement prometteuses pour la production de biocarburant.

Grâce aux financements du PIA, la SARA peut lancer la montée en échelle de la culture des deux souches de microalgues finalement retenues. Elle a renouvelé sa confiance dans le GEPEA, qui s’associe de nouveau à CAPACITÉS et AlgoSource pour mener à bien le projet.

Ce projet d’envergure concrétise pour le laboratoire GEPEA plusieurs années de recherche et de collaboration avec CAPACITÉS sur l’utilisation de microalgues en écologie industrielle, la culture solaire à grande échelle et les biocarburants de troisième génération.

Bétons à faible impact écologique : sont-ils aussi performants ?

L’Académie nationale américaine des arts et des sciences de la télévision (NATAS) vient de décerner l’Emmy® Award de la technologie et de l’ingénierie à l’Université de Nantes. Ce prix prestigieux récompense le travail mené par les chercheurs nantais sur le développement d’outils « ouverts » permettant d’optimiser la qualité perceptuelle de la compression vidéo. Les équipes de CAPACITÉS ont pris part à cette contribution majeure dans le domaine des sciences de l’audiovisuel.

« Nous sommes très heureux et surtout très fiers. Cet Emmy Award récompense une démarche d’open innovation qui est le fruit d’une collaboration exemplaire entre acteurs industriels et institutions académiques », explique Patrick Le Callet, professeur à Polytech Nantes, chercheur au Laboratoire des sciences du numérique de Nantes (LS2N) et responsable scientifique au sein de CAPACITÉS. « L’articulation subtile, intelligente et agile de tous les acteurs, en particulier la Fondation de l’Université de Nantes et CAPACITES, a été décisive dans la réussite de cette aventure. »

Le Laboratoire des sciences du numérique de Nantes (LS2N) est reconnu internationalement pour son expertise dans le domaine de la perception visuelle pour les applications multimédias. Ses chercheurs travaillent depuis plusieurs années sur l’évaluation automatique de la qualité des images et des vidéos, et l’amélioration de cette qualité.

Depuis 2017, ils développent avec les équipes de CAPACITÉS et deux universités américaines un système d’encodage spécifique (le « dynamic optimizer ») pour l’un des géants de la vidéo à la demande : Netflix. Objectif ? Préserver la qualité d’une vidéo, même lorsque celle-ci est visionnée à bas débit sur un smartphone. Il s’agit d’une contribution majeure dans le domaine des nouvelles technologies.

Retrouvez l’article complet sur le site de l’Université de Nantes.
Découvrez en détail les algorithmes d’encodage vidéo développés pour Netflix dans nos réalisations.

Bétons à faible impact écologique : sont-ils aussi performants ?

CAPACITÉS rejoint le réseau Precend, labellisé Plateforme Régionale d’Innovation (PRI) en 2011 par la Région des Pays de la Loire. Au service de l’industrie, ce cluster regroupe des moyens humains et matériels autour des Essais non destructifs (END), ou Contrôles non destructifs (CND), et du Structural health monitoring (SHM).

Quel est le rôle de Precend ?

La PRI Precend a pour mission de promouvoir au niveau national les Contrôles non destructifs (CND) et le Structural health monitoring (SHM) via le réseau SHM-France :

– Les CND permettent de contrôler si une pièce fabriquée est conforme au cahier des charges et aux exigences de son utilisation. Ils visent notamment à rechercher des anomalies.
– Utilisé pour la maintenance, le SHM ou CSI (Contrôle de Santé Intégré) permet de surveiller l’évolution d’une structure et de détecter ses dommages, avant qu’ils n’atteignent un état critique.

Precend s’appuie sur son réseau d’adhérents pour proposer une offre de services aux industriels :

– Essais comparatifs
– Essais de faisabilité
– Assistance technique
– Expertises
– R&D
– Et autres…

Notre apport : une forte expertise en SHM

CAPACITÉS contribuera au réseau en apportant son savoir-faire spécifique en SHM des structures innovantes et de très grande dimension. De grands noms tels qu’Airbus Helicopter, les Chantiers de l’Atlantique ou EDF nous font déjà confiance pour assurer le monitoring de leurs structures. L’objectif : s’assurer de la résistance mécanique, de la durabilité et du comportement en vieillissement de leurs structures et matériaux.

Pour cela, nos équipes développent des campagnes d’essais sur-mesure pour solliciter les structures au plus proche de leurs conditions d’usage. Les experts de CAPACITÉS se distinguent par leur aptitude à développer des essais complexes couplant les sollicitations hygro-thermo-mécaniques et par leur expérience des structures en milieu maritime. Ils développent des stratégies de monitoring spécifiques mêlant avec ingéniosité capteurs existants et capteurs développés ou adaptés à façon. Ils ont notamment adopté cette approche « agile » pour instrumenter la voile rigide Solid Sail, conçue par les Chantiers de l’Atlantique.

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