Matériaux source et caractérisation

Dans ce chapitre, le matériau béton concassé + roche non liée sera dénommé BC et tout matériau composé de BC, brique et enrobé sera dénommé GBR (cette notation change donc du sens donné jusqu’à ce point). Le premier granulat recyclé utilisé pour composer le lot de GBR sera dénommé GBC puisqu’il comporte en majorité du béton concassé.

II.2.1. Origine des matériaux source

Le granulat de béton concassé initial est fourni par la plateforme de recyclage de Gonesse, située en région parisienne. Les gravillons de béton recyclé de Gonesse sont obtenus en recomposant des coupures 4/10mm et 10/20mm utilisées lors du Projet National Recybéton. La Figure 17 montre ces granulats lors de la prise des échantillons.

- Brique (B)

Les granulats 4/20mm en brique sont obtenus par concassage de briques de terre cuite entières et pleines d’épaisseur 6 cm, de largeur 10.5cm et de longueur 22 cm. La Figure 18 montre la prise des échantillons du lot de brique concassée.

Figure 18. Elaboration de la brique concassée et prise d’échantillons.

- Enrobé (E)

Le fraisât d’enrobés bitumineux provient du rabotage de la chaussée (couche de roulement) du manège de fatigue de l’Ifsttar- Nantes. Ce matériau est criblé afin d’obtenir la fraction granulaire 4/20. La Figure 19 montre le fraisât d’enrobé.

Figure 19. Fraisât d’enrobés.

II.2.2. Caractérisation des matériaux source

Une réduction de l’échantillon initial de chaque matériau est tout d’abord réalisée par

pelletages alternés puis à partir d’un diviseur à couloirs, conformément à la norme [NF EN 932-1], pour former des sous-échantillons. La granulométrie [NF EN 933-1],

l’absorption d’eau et la masse volumique [NF EN 1097-6] sont déterminées pour les trois matériaux d’origine BC, E et B. De plus, des essais de classification [NF EN 933-11] pour le

II.2.2.1. Granulométrie

Les courbes et les résultats des analyses granulométriques sont présentés dans la Figure 20 et le Tableau 5. Ces résultats montrent les différences entre les trois composants. Le diamètre D50 des trois matériaux est de 11.19 mm pour la brique, 10.45 mm pour le GBC et 8.63 mm pour l’enrobé. Cette information est à prendre en compte pour la caractérisation des prélèvements dans la suite du projet mais à nuancer en fonction de l’évolution de la granulométrie qui peut intervenir suite aux manipulations telles la chargeuse, dans le malaxeur et lors de la réalisation des essais.

Figure 20. Courbes granulométriques des matériaux sources.

Tableau 5. Résultats des essais granulométriques réalisés sur les composants sources, GBC, B et E.

Composant D50 (mm) %4/8 %8/12.5 %12.5/20

GBC 10.45 33.41 36.61 29.98

B 11.19 25.31 35.22 39.47

E 8.63 45.01 34.16 20.83

II.2.2.2. Masse volumique réelle et coefficient d’absorption d’eau

La dimension des granulats ayant une incidence sur leur absorption, les échantillons sont séparés en 3 fractions élémentaires : 4/8mm, 8/12.5mm, 12.5/20mm. Chaque essai est répété trois fois. Les résultats de masse volumique réelle et d’absorption de GBC, des enrobés et des briques sont regroupés dans le Tableau 6.

Tableau 6. Caractérisation des matériaux source – composants.

Composants Fraction Densité réelle (g/cm3) WA24 (%)

GBC 4/8mm 2.295 ± 0.002 5.49 ± 0.02 8/12.5mm 2.303 ± 0.012 4.99 ± 0.21 12.5/20mm 2.279 ± 0.009 5.13 ± 0.14 Brique 4/8mm 1.923 ± 0.003 12.91 ± 0.01 8/12.5mm 1.922 ±0.002 11.90 ± 0.09 12.5/20mm 1.925 ± 0.007 11.10 ± 0.02 Enrobé 4/8mm 2.377 ± 0.004 1.06 ± 0.05 8/12.5mm 2.430 ± 0.006 0.74 ± 0.02 12.5/20mm 2.413 ± 0.005 0.65 ± 0.02

Les différences d’absorption sont faibles entre les trois fractions granulaires de chaque composant, toutefois des différences plus importantes sont obtenues entre les fractions 4/8 et 12.5/20. Ceci peut être expliqué par le fait que la fraction la plus fine des BC possède un taux de pâte cimentaire plus important que les deux plus grossières, ce qui est en partie responsable du coefficient d’absorption plus grand pour la fraction 4/8mm que pour la fraction 12.5/20mm. Par contre cette hypothèse n’est pas confirmée entre la fraction 8/12.5 et 12.5/20mm pour lesquelles les valeurs d’absorption sont statistiquement équivalemment. Une explication possible peut être que la pâte adhérente se concentre sans doute beaucoup plus dans la fraction inférieure à 4mm, donc il y a des différences notables entre sable et gravillon mais pas tellement entre gravillons de dimensions légèrement différentes.

La provenance des briques étant unique et leur qualité homogène (masse volumique quasiment identique pour l’ensemble des échantillons), la variabilité de l’absorption en fonction de la taille des grains pourrait provenir d’une augmentation de la surface accessible à l’eau avec la diminution de taille des particules. Une partie de la porosité inaccessible à l’eau dans le temps de saturation peut se retrouver près de la surface nouvellement créée pour les granulats de plus petite taille. Autrement dit, l’essai d’absorption selon la norme [NF EN 1097-6] préconise un temps d’immersion de 24h (+/- 30min) ce qui ne permet sans doute pas à l’eau de s’infiltrer dans l’ensemble des pores d’un grain de brique, les plus petits grains étant moins sujets à ce phénomène que les gros.

Le mode opératoire de l’essai pour l’identification de l’état « saturé surface sèche » pourrait également être responsable des variations dans les résultats, le nombre plus important

Pour les enrobés également, les fractions les plus fines absorbent plus que les fractions les plus grossières mais à une échelle moins importante étant donnée l’absorption moins élevée des granulats d’enrobés. L’absorption des particules 4/20 est estimée à 0.9%. Les résultats montrent que le BC et l’enrobé ont des masse volumiques réelles relativement proches, entre 2.28 pour le BC 12.5/20mm jusqu’à 2.41 pour l’enrobé 12.5/20mm, tandis que la brique à une masse volumique plus faible de 1.92 pour l’ensemble des fractions. En ce qui concerne l’absorption, la brique absorbe le plus avec 11.9% en moyenne, tandis que le BC se situe entre 5% et 5.5% et l’enrobé autour de 1%.

II.2.2.3. Classification des GBC de Gonesse

L’essai de classification est réalisé selon la norme [NF EN 933-11] sur les granulats de béton concassé GBC après réduction de l’échantillon au diviseur à couloir. Le résultat est présenté dans le Tableau 7. Les données à retenir dans le cadre de notre projet sont donc : béton concassé (BC) = 97.7%, brique (B) = 0.7%, enrobé (E) = 1.2%, et X = 0.4%. X inclut les autres éléments : cohésifs, métaux, bois, plastique, caoutchouc, plâtre. Afin de simplifier la réalisation de l’essai et en raison du très faible pourcentage d’éléments flottants dans l’échantillon et de l’altération de l’échantillon après les essais de granulométrie et masse volumique, les flottants sont ici intégrés dans la composition X.

Tableau 7. Proportion de béton concassé %(BC), brique %(B), enrobé %(E), autres éléments (X) dans le GBC.

Echantillon M(totale) M(BC) % (BC) M(B) % (B) M(E) %(E) M(X) % (X)

GBC 6183.1 6042.3 97.72 45.3 0.73 73.4 1.19 22 0.36