Matériaux de construction bas carbone
L’utilisation de déchets ou de matières recyclées comme ressources, pour la conception de matériaux de construction, constitue une solution de choix face aux défis de réduction des émissions carbone dans le secteur BTP et face à la raréfaction de certaines matières premières utilisées dans les bétons traditionnels : granulats, sables, eaux…
Pour maîtriser les risques à chaque étape de formulation de ces matériaux bas carbone, CAPACITES collabore avec les chercheurs de l’Institut de recherche en Génie-civil et Mécanique de Nantes Université (GeM) et mène les essais de qualifications adaptés à différentes échelles (bloc, parois ou bâtiment).
Nos prestations d’ingénierie sur Nantes et Saint-Nazaire
Nos chercheurs-ingénieurs accompagnent les bureaux d’études techniques, les entreprises de construction, les maîtres d’ouvrage et les collectivités publiques dans l’évaluation du potentiel de chaque matériau bas carbone tout au long de leurs projets (définition du cahier des charges, rédaction des appels d’offres, réalisation du projet, suivi du projet).
Stratégie d’éco-conception
Confier à un tiers de confiance le soin d’identifier et de comparer les différentes voies possibles de valorisation de déchets.
En savoir plus sur la certification des éco-matériaux dans le BTP.
- Etat de l’art : Bibliographie, benchmark…
- Connaissances des normes du bâtiment en vigueur.
- Aide à la décision : Impact environnemental sur la base d’ACV.
- Accompagnement dans les démarches ATEx (appréciation technique d’expérimentation) ou ATec (avis technique).
- Consommation énergétique de bâtiments avec enveloppe bas carbone.
Modélisation comportementale multi-échelle des matériaux bas carbone
Prédire le comportement des matériaux bas-carbone et leurs propriétés mécaniques et physico-chimiques.
- Modélisation prédictive des propriétés mécaniques (résistance à la compression, module de Young) ainsi que des propriétés de rétention d’eau (isothermes de sorption/désorption d’eau) et de transport (perméabilité, coefficients de diffusion)
- Modélisation numérique du transport couplé humidité-espèces ioniques (profils de saturation en eau, de concentrations en espèces ioniques…)
- Modélisation hygrothermique du comportement à l’échelle du matériau et de la paroi
Formulation des matériaux bas carbones
Exploiter le potentiel de matériaux de réemploi, recyclés, ou d’origine végétale en les intégrant à la conception de nouveaux bétons bas carbones ou d’éco-matériaux : Géopolymères, terre crue, terre cuite, bétons de bois etc…
- Etudier la faisabilité de l’usage de nouvelles matières dans les matériaux de construction.
- Valoriser le réemploi de matériaux y compris sur site : granulats recyclés, déchets ultimes, déchets PMCB, déchets inertes, terres excavées, sédiments de dragage, plastiques, tuiles…
- Réduire l’usage de certains composants à fort impact environnemental : additifs, clinker…
- Rendre les matériaux les plus inertes possibles par la neutralisation de polluants éventuels.
- Améliorer les temps de prise.
Caractérisation mécanique et physico-chimique
Qualifier les matières premières et les formulations à différents stades de maturation pour définir leurs conditions d’utilisations.
Pour aller plus loin sur le choix des essais selon la famille de matériau, consultez notre guide : Éco-matériaux dans le BTP : quels essais pour garantir performance et conformité ?
- Mesurer les propriétés mécaniques : résistance à la compression, à la flexion, à la traction, au cisaillement sur éprouvette et assemblage
- Mesurer les propriétés hygro-thermiques : conductivité, flux de chaleur, capacité calorifique, perméabilité
- Essai de sorption – désorption pour définir les propriétés de régulation en eau du matériau
- Etat frais pour s’assurer de la maniabilité et de la mise en œuvre : rhéologie, durcissement des liants.
- Définir, tester et valider des méthodes d’analyses sur site.
Durabilité des matériaux bas-carbones et ouvrages associés
Garantir la résistance et la performance dans le temps des matériaux et structures dans des conditions proches de leur exploitation et prévenir leur dégradation face à des attaques d’origines chimiques ou environnementales.
- Retrait et gonflement des matériaux dans différentes conditions d’humidité et de température.
- Essais de vieillissement : enceinte climatique, brouillard salin, gel/dégel
- Pathologie internes et externes des matériaux : carbonatation, attaque des ions chlorures, RSI, RAG
- Erosion interne et de surface des matériaux constituants les digues et barrages
Performance et impact sur les milieux
Identifier et maîtriser les risques potentiels pour l’homme et l’environnement associés à l’exploitation de nouveaux matériaux bas carbone.
- Mesurer les propriétés d’absorption du son (isolation phonique)
- Mesurer, modéliser et comparer les propriétés de transfert hygrothermique : chambre biclimatique à deux échelles, corrélation essais/modélisation
- Evaluer le relargage de polluants organiques et métaux lourds dans l’environnement, air, sols, eaux : essais de lixiviation, mesure de COV…
Livre blanc : Transformer les déchets en matériaux de construction
Guide à l’usage des professionnels de la construction BTP & Génie Civil
Que vous soyez déjà sensibilisé à la valorisation des déchets ou que vous souhaitiez en savoir plus sur les conditions de transformation et de réemploi, ce guide vous apportera des éléments clés pour préparer vos futurs projets :
- Un état des lieux sur les gisements de déchets à valoriser
- Le cadre réglementaire pour transformer les déchets en ressources utiles
- Des exemples concrets d’applications
L’appui des laboratoires de recherche
Pour mener à bien vos projets d’innovation, nos équipes bénéficient de l’appui et des moyens techniques des laboratoires de Nantes Université.
Pathologies béton et éco-matériaux
Nordine LEKLOU
Professeur à Nantes Université dans l’équipe du laboratoire GeM. Enseignant chercheur en génie civil, Nordine LEKLOU est conseiller scientifique au sein de CAPACITÉS.
Les travaux de recherche de N. LEKLOU portent sur la compréhension des pathologies qui apparaissent dans les matériaux de construction, en particulier sur les réactions sulfatiques des matériaux cimentaires. Depuis plusieurs années, il étudie également les matériaux de construction à faible impact environnemental.
Brevets et publications
Plus de 35 articles publiés en revues internationales, 3 brevets déposés, 28 communications en congrès nationaux et internationaux.
Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (GeM)
Le laboratoire GeM réunit l’ensemble des compétences de la métropole Nantes Saint-Nazaire dans le domaine du génie civil, de la mécanique des matériaux et des procédés, de la modélisation et de la simulation en mécanique des structures.
Les chercheurs du GeM sont présents dans de nombreux projets nationaux en lien avec la circularité des matériaux de construction et leurs durabilités : PN Terre, PN Recybéton, PN FastCarb, PN Perfdub.
Publications scientifiques de référence
- LAIBI A., POULLAIN P., LEKLOU N., GOMINA M., SOHOUNHLOUE D.K.C., Influence of the length of Kenaf fibers on the mechanical and thermal properties of compressed earth blocks (CEB), KSCE Journal of Civil Engineering, Vol. 22, No.2, 2018.
- BARNAURE M., BONNET S., POULLAIN P., Earth buildings with local materials: assessing the variability of properties measured using non-destructive methods, Construction and Building Material, Vol. 281, 2021.
- HAMDADOU M.N.E., BIGNONNET F., DEBOUCHA W., RANAIVOMANANA H., LEKLOU N., ARROUDJ K., Hydration, mechanical and transfer properties of blended cement pastes and mortars prepared with recycled powder or limestone filler, Journal of Building Engineering, Vol. 78, 2023.
Les défis relevés
Valorisation innovante des sédiments pour un port durable
Analyser et valoriser les terres excavées directement sur site
Un nouveau matériau de construction à base de déchets
Des matériaux de construction à base de polyuréthane recyclé
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