Procédure expérimentale

II.3.1. Constitution et homogénéisation du mélange par chargeur (C1) et

ré-homogénéisation (C2)

La première étape consiste à réaliser une première homogénéisation d’un stock de 1m3

hétérogène. Les matériaux source, réservés dans des big bags, sont chargés les uns après les autres sans mélange spécifique dans le godet d’un chargeur puis déchargés au sol, étalés et rechargés trois fois de suite. Le protocole de constitution du mélange et de l’homogénéisation est présenté dans la Figure 21.

Figure 21. Formation du mélange global hétérogène - Stock homogénéisé par chargeur – C1.

Les quantités respectives de chaque constituant sont : - 1250 kg de GBC avec une humidité initiale de 5%, - 108 kg de brique avec une humidité initiale de 1%,

- 12 kg d’enrobé bitumineux avec une humidité initiale de 0.1%.

Les matériaux source sont utilisés comme à leur état initial pour constituer le mélange. La masse totale est de 1370 kg (masse humide).

Compte tenu du résultat de l’essai de classification et des masses totales de chaque matériau source dans le mélange, on estime la composition du mélange en proportion massique de matériau sec : Béton concassé+ roche non liée = 88.8%, Brique = 8.8%, Enrobé = 2.0%,

et X = 0.4%.

Cette composition a été choisie afin de disposer d’un matériau hétérogène dont la composition est proche de celle d’un granulat typique décrit dans la norme [NF EN 206-1/CN] qui peut être utilisé dans la formulation de béton.

II.3.2. Prélèvement des échantillons élémentaires de C1 et de C2

Une fois les 3 cycles de chargement/déchargement effectués, le tas de granulats est étalé à l’aide de la lame de godet du chargeur, afin de former une galette au sol la plus circulaire possible et d’une épaisseur de 12 cm environ, comme le montre la Figure 22.

Figure 22. Etalement du mélange hétérogène- stock homogénéisé par chargeur.

Une fois étalé, un quadrillage de la galette est effectué en tirant des cordeaux espacés de 30 cm, voir Figure 23.

Figure 23. Quadrillage de la galette de mélange hétérogène - stock homogénéisé par chargeur.

Puis 50 échantillons (C1) sont prélevés à l’aide d’une cloche de 24 cm de diamètre. La localisation des prélèvements est décidée de manière à être repartie uniformément sur l’ensemble de la galette, comme le montre la Figure 24.

Une fois les échantillons prélevés, l’ensemble du mélange restant est rechargé dans le godet du chargeur et toute l’opération précédente est répétée avec le même mode opératoire afin de réaliser un mélange « plus homogène ». Le stock subit ensuite 3 cycles de chargement / déchargement supplémentaires et 50 nouveaux échantillons (C2) sont prélevés sur la galette de ce nouveau mélange.

50 échantillons de chaque galette sont prélevés mais seulement 12 échantillons de chacune des deux phases C1 et C2 sont caractérisés.

La Figure 25 présente les échantillons choisis de la phase C1. Les échantillons 2, 5, 10, et 18 sont prélevés au centre (notés Cc), les échantillons 1, 11, 14, 20, 25, 31, 45, et 46 sont prélevés en périphérie (notés Cp).

Figure 25. Répartition des prélèvements du mélange homogénéisé après 3 cycles de chargement / déchargement avec chargeur – C1. Les échantillons de Cc sont : 2, 5, 10, et 18. Et ceux de Cp sont : 1,

La Figure 26 présente les échantillons choisis de la phase C2 : les échantillons 25, 27, et 35 sont prélevés au centre (Cc) et 1, 11, 13, 15, 17, 24, 48, 49, et 50 en périphérie (Cp).

Figure 26. Répartition des prélèvements du mélange homogénéisé après 6 cycles de chargement / déchargement avec chargeur – C2. Les échantillons de Cc sont : 25, 27, et 35. Et ceux de Cp sont : 1,

11, 13, 15, 17, 24, 48, 49, et 50.

II.3.3. Homogénéisation en malaxeur à béton (C3) et prélèvement des

échantillons élémentaires

Après prélèvement des échantillons élémentaires du mélange C2, le reste des matériaux est homogénéisé à nouveau et plus fortement dans un malaxeur planétaire de capacité de 1.5 m3 dans le laboratoire GPEM/ IFSTTAR-Nantes. La procédure consiste à malaxer les matériaux pendant 40 secondes à 60% de la vitesse nominale du malaxeur. Une fois malaxés, les granulats sont vidangés à l’aide d’une trappe sous le malaxeur puis déposés sur un tapis convoyeur.

L’échantillonnage est ensuite réalisé à l’aide d’un cadre échantillonneur, c’est-à-dire que sur une zone délimitée du tapis l’intégralité des granulats sont prélevés. En fonction de la hauteur de nappe, la longueur de la zone est calculée afin d’obtenir des échantillons de 12 kg minimum qui sont ensuite réduits à l’aide d’un diviseur à couloir selon la norme [NF EN 932-1] et la norme [NF EN 932-2] en 8 sous échantillons, d’environ 1.5 kg chacun. Huit échantillons de 12 kg chacun sont prélevés.

La Figure 27 présente le malaxeur et la disposition des 8 zones de prélèvement sur le tapis.

Figure 27. Malaxeur et disposition des 8 zones de prélèvement sur tapis.

La Figure 28 présente des photos de la distribution du granulat sur le tapis et le mode de prélèvement.

Figure 28. Distribution du granulat sur le tapis et prélèvement.

64 échantillons sont récupérés. Sur ces 64 échantillons 16 sont choisis de manière aléatoire et sont soumis aux essais de granulométrie [NF EN 933-1], masse volumique [NF EN 1097-6] et classification [NF EN 933-11].

Pour les échantillons prélevés sur le tapis du malaxeur et qui seront caractérisés, nous distinguons ceux obtenus au début de la vidange (Tdébut) et ceux à la fin de la vidange (Tfin), Figure 29.

II.3.4. Echantillon global homogénéisé en laboratoire - L

Cette phase consiste à reconstruire un échantillon global de 80 kg avec la même composition massique (90% GBC, 9% B et 1% E) que le stock de 1 m³. L’échantillon global reconstitué (noté L dans la suite) est homogénéisé en deux phases (Figure 30).

Tout d’abord les trois matériaux sont introduits dans un bidon étanche puis roulés. Le résultat n’est pas jugé satisfaisant. Le mélange est donc homogénéisé avec un pelletage « intensif » qui consiste à mélanger à nouveau l’échantillon global avec une pelle.

Figure 30. Homogénéisation échantillon global en laboratoire – L.

La réduction de l’échantillon de 80 kg en 64 sous échantillons est effectuée à l’aide d’un diviseur à couloir. Afin de caractériser ce mélange, les essais de granulométrie, masse volumique/absorption et classification sont réalisés sur 16 des 64 échantillons produits. Ces 16 échantillons sont déterminés de manière aléatoire.

II.3.5. Caractérisation des échantillons prélevés pour chaque phase (C1, C2,

C3 et L)

La caractérisation de l’hétérogénéité aux différentes étapes d’homogénéisation est réalisée à travers des essais de granulométrie [NF EN 933-1] sur chaque échantillon (granulométrie 1) et sur chaque composant de ces échantillon après les essais de classification [NF EN 933-11] (granulométrie 2), des essais de détermination des masses volumiques et des coefficients d’absorption [NF EN 1097-6]. Il est à noter que la température de séchage des échantillons pour l’ensemble du projet est de 75°C afin de ne pas altérer les granulats de béton concassé (BC) et les agrégats d’enrobé bitumineux (E). La température de 75 °C est choisie au lieu de 110 °C pour éviter la perte d'eau liée chimiquement à la pâte de ciment collée [33].

- Granulométrie 1, par échantillon

Les essais de granulométrie sont réalisés sur chaque échantillon élémentaire prélevé de C1, C2, C3, et L en se référant à la norme [NF EN 933-1]. Et pour mieux analyser et interpréter les résultats de la granulométrie, le D50 pour chaque échantillon est déterminé. En

addition les pourcentages des fractions 4/8, 8/12.5 et 12.5/20 sont calculés pour chaque échantillons élémentaires.

- Granulométrie 2, par composant

Après les essais de classification, les composants béton concassé (BC), brique (B) et les enrobés (E) sont réservés séparément afin de réaliser de nouveau des essais de granulométrie et déterminer le D50 et les pourcentages des fractions granulaires (4/7, 8/12.5 et 12.5/2) pour chaque composant de chaque échantillon.

- Détermination des masses volumiques réelles (MVr) et des coefficients d’absorption (WA)

En se référant à la norme [NF EN 1097-6], les MVr et les WA24 sont mesurés pour chaque échantillon de C1, C2, C3 et L comme le montre la Figure 31 .

Figure 31. Détermination de WA24 et des densités réelles selon NF EN 1097-6.

- Classification

La Figure 32 présente un essai de classification selon la norme [NF EN 933-11]. Cet essai est réalisé pour chaque échantillon prélevé de C1, C2, C3 et L.