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Economie circulaire dans la construction : introduction de granulats recyclés lavés dans les bétons préfabriqués

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Academic year: 2021

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Texte intégral

(1)

Economie circulaire dans la construction :

introduction de granulats recyclés lavés dans

les bétons préfabriqués

Luc COURARD, Urban and Environmental Engineering, Université de Liège Thibault MARIAGE, Tradecowall

(2)

Constatation

Nous avons besoin de matériaux

la construction au sens large consomme entre 40 et 50%

des ressources naturelles sous forme de matériaux,

la construction utilise et consomme 40% de l’énergie

utilisée et produit près de 40% du CO

2

(3)

Constatation

Nous avons besoin de matériaux

Béton: plus de 9 milliards de tonnes ( = 30000 arches de

La Défense)

Gravier: 4,7 milliards de tonnes (670 pyramides de Chéops)

Sable: 2,2 milliards de tonnes (22 millions de wagons = train de 264000

km)

Ciment: 1,3 milliards de tonnes (17000 paquebots Norway = 2,34

milliards de tonnes de calcaire et argile)

Eau: 800 milliards de litres (23 fois le débit journalier de la Seine)

(4)

Constatation

Nous produisons des déchets

UE28: 1725 kg par habitant

(5)

Constatation

Nous produisons des déchets de construction et de démolition

Recyclés mixtes: béton, brique, céramique, pierres naturelles,

tuiles etc.

Béton recyclé composé de plus de 90% de béton.

Bitume/asphalte recyclé provenant des voiries.

(6)

Eco-bénéficience

SOURCE: S. BECKERS (d’après M. BRAUNGART –EPEA, Cradle to Cradle)

(7)

Eco-bénéficience

SOURCE: S. BECKERS (d’après M. BRAUNGART –EPEA, Cradle to Cradle)

(8)

Partnership:

11 Partners

3 Sub-Partners

3 Associated Partners

17 Partners from 5 EU

countries (Germany, France, Netherlands, Belgium,

(9)
(10)

Crushing and preparation methods Aggregates Structural Elements Non-str. Elements

Cement 3 pilot projects

WP T1 WP T2 WP T3

Project core Idea

C&DW of unkwon

origin C&DW of known origin

Sand Concrete mixes

Cement mixes

(11)

De ceci…

Recyclage des C&DW

(12)

Recyclage de déchets de construction/démolition

A ceci !

(13)

 Etape 1: Bande transporteuse EDGE Processus par voie

humide

(14)

 Etape 2: Crible laveur Terex Finlay 683 3 rôles: - Partie crible - Overband - Partie laveuse ZOOM

(15)

• 1erlavage 63+ mm  rejetée 0/63m m • 2ème lavage 0/4 mm  hydrocyclones (étape 7) 4/63 mm  débourdeur à palettes (étape 3)

 Etape 2: Crible laveur Terex Finlay 683 (suite)

(16)

 Etape 3: Débourdeur à palettes: Logwasher 206 Terex Finlay • 3ème lavage Eaux de lavage chargées en boue

4/63mm  Crible rinceur Mogensen (étape 4)

Crible essoreur Sotrès (étape 6)

Recyclage des C&DW

(17)

 Etape 4: Crible rinceur Mogensen

• 4ème

lavage

 Etape 5: Crible Warrior 1400

3 granulométries différentes en sortie: - 4/20mm - 20/31,5mm - 31,5/63mm 0/4mm  hydrocyclones (étape 7) 4/63mm  crible warrior (étape 5)

Recyclage des C&DW

(18)

 Etape 6: Crible essoreur Sotrès

 Etape 7: Hydrocyclones Sand master Terrex C15

• Eaux de lavage

Matière flottante  Valorisée dans filière adaptée

Matière précipitante  hydrocyclones (étape 7)

• Fraction 0/4mm + eaux de lavage

Sables  Crible essoreur haute fréquence

Boues  bassin collecteur (étape 8)

(19)

 Etape 8: Containers de clarification

• Eaux boueuses

Particules floculées  lit de sable

Eau claire  bassin de réserve

Recyclage des C&DW

(20)

 Etape 9: Lit de sable et bassin de réserve

(21)
(22)
(23)

Sables : - 0/4 mm mixte - 0/4 mm béton Granulats: - 4/6 mm mixte - 4/6 mm béton - 6/14 mm mixte - 6/14 mm béton - 14/20 mm mixte - 14/20 mm béton  Produits finis

(24)

Expectations of washing aggregates:

Constrain grain size distribution

Decrease fine content

Decrease the quantity of unwished components (floating, clay, plaster...)

Increase resistance to fragmentation

Effect of washing on aggregates

quality

Methodology

Washed

Unwashed

Concrete aggregate 0/20 Mixed aggregate 4/20 Concrete aggregate 4/20 Mixed aggregate 0/20

(25)

0/4 fraction comprises nearly 50% of the unwashed aggregates

composition

0/4 fraction a bit higher in mixed aggregates

Washing significantly reduces the sand fraction of the aggregates

Grain size distribution - aggregates

Washed Unwashed

(26)

Fine content (< 63µm) higher in mixed aggregates and significantly

reduced by washing

Fine fraction higher in mixed aggregates

Washed aggregates respect regulations in all considered countries

Grain size distribution - aggregates

(27)

36 34 43 42 20 25 30 35 40 45 50 Washed concrete

4/20 Unwashed concrete0/20 Washed mixed 4/20 Unwashed mixed0/20

LA

Resistance to fragmentation

Concrete recycled aggregates have better resistance to fragmentation

No effect of washing

Max. allowed for mixed aggregates

Max. allowed for concrete aggregates

(28)

Aggregates washing conclusion

Expectations of washing aggregates:

Constrain grain size distribution

Decrease fine content

Decrease the quantity of unwished components (floating, clay, plaster...)

Increase resistance to fragmentation

(29)

Influence of the crushing method

Impact crusher Jaw crusher

Methodology

Production of 0/25

(30)

Grain size distribution

The jaw crusher produces aggregates with a more constrained grain

size range (for all the tested composition)

0 20 40 60 80 100 1 10 100 P er ce n t fi n er [ % ] Particle size [mm]

Impact crusher - Reference Impact crusher - CEM III Impact crusher

-Sandstone

Impact crusher - Low cement

Impact crusher -Low W/C Jaw crusher - Reference Jaw crusher - CEM III Jaw crusher - Sandstone Jaw crusher - Low cement Jaw crusher -Low W/C

(31)

Flakiness index

The flakiness index decreases with increasing granular fraction and the

jaw crusher produces flakier aggregates

No influence of the concrete composition

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 4 7 10 13 16 19 22 25 Fl ak in es s in d ex [ % ] Granular fraction [mm]

Jaw crusher - Reference Jaw crusher - CEM III Jaw crusher - Sandstone Jaw crusher - Low cement Jaw Crusher - Low W/C Impact crusher - Reference Impact crusher - CEM III Impact crusher - Sandstone Impact crusher - Low cement Impact crusher - Low W/C

(32)

Jaw crusher Impact crusher

(a) Running power (kW) 1,8-2,0 6,5-6,6

(b) Mean net power (kW) 1,9-2,1 0,5-0,8

(c) Mean crushing duration (s) 200 252

(d) Crushed mass of material per hour (t/h) 2,0-2,3 1,6-1,7

(e) Net specific energy consumption (kWh/t) (b/d) 0,9-1,0 0,30-0,50

(f) Total specific energy consumption (kWh/t)

((a+b)/d) 1,8-1,9 4,1-4,5

(g) Percentage of energy consumed for crushing (=b/(a+b))

~50 ~10

Crushing energy consumption

analysis

(33)

• Requirements

• Slump 0 (earth-moist concrete)

• High early age strength

• Resulting concrete fulfilling standards of EN 1338

(34)

Concrete for paving blocks

Parameter Influence

Water content Most important

Concrete composition Increasing with increasing cement

content and specific surface

Grading curve of aggregates Minor influence

Admixtures/additives Depends on individual case

(mixing ratio, added amount)

(35)
(36)
(37)

1. Hollow Core Floor Slab 2. Urban SeRaMCo Elements 3. Sound Absorbing L-Wall 4. Façade Cladding

5. Salty Concrete 6. Rammed Concrete 7. Energy Sound Barrier

8. Foam Concrete Insulated Wall 9. Cooling Wall

10. Energy Bench

(38)

1. Hollow Core Floor Slab 2. Urban SeRaMCo Elements 3. Sound Absorbing L-Wall 4. Façade Cladding

5. Salty Concrete 6. Rammed Concrete 7. Energy Sound Barrier

8. Foam Concrete Insulated Wall 9. Cooling Wall

10. Energy Bench

(39)

1. Hollow Core Floor Slab 2. Urban SeRaMCo Elements 3. Sound Absorbing L-Wall 4. Façade Cladding

5. Salty Concrete 6. Rammed Concrete 7. Energy Sound Barrier

8. Foam Concrete Insulated Wall 9. Cooling Wall

10. Energy Bench

(40)

1. Hollow Core Floor Slab

2. Urban SeRaMCo Elements 3. Sound Absorbing L-Wall 4. Façade Cladding

5. Salty Concrete 6. Rammed Concrete 7. Energy Sound Barrier

8. Foam Concrete Insulated Wall 9. Cooling Wall

10. Energy Bench

(41)

1. Hollow Core Floor Slab 2. Urban SeRaMCo Elements 3. Sound Absorbing L-Wall 4. Façade Cladding

5. Salty Concrete 6. Rammed Concrete 7. Energy Sound Barrier

8. Foam Concrete Insulated Wall 9. Cooling Wall

10. Energy Bench

(42)

1. Hollow Core Floor Slab 2. Urban SeRaMCo Elements 3. Sound Absorbing L-Wall 4. Façade Cladding

5. Salty Concrete 6. Rammed Concrete 7. Energy Sound Barrier

8. Foam Concrete Insulated Wall 9. Cooling Wall

10. Energy Bench

(43)

1. Hollow Core Floor Slab 2. Urban SeRaMCo Elements 3. Sound Absorbing L-Wall 4. Façade Cladding

5. Salty Concrete 6. Rammed Concrete 7. Energy Sound Barrier

8. Foam Concrete Insulated Wall 9. Cooling Wall

10. Energy Bench

10 Product designs

< 100km from coast ca. 35% of total EU area < 200km from coast ca. 60% of total EU area

(44)

1. Hollow Core Floor Slab 2. Urban SeRaMCo Elements 3. Sound Absorbing L-Wall 4. Façade Cladding

5. Salty Concrete

6. Rammed Concrete 7. Energy Sound Barrier

8. Foam Concrete Insulated Wall 9. Cooling Wall

10. Energy Bench

(45)

1. Hollow Core Floor Slab 2. Urban SeRaMCo Elements 3. Sound Absorbing L-Wall 4. Façade Cladding

5. Salty Concrete 6. Rammed Concrete

7. Energy Sound Barrier

8. Foam Concrete Insulated Wall 9. Cooling Wall

10. Energy Bench

(46)

Dry connection (for re-use) Recycled aggregates Concrete Added feature/property Insulation has no glue/cohesion with concrete

1. Hollow Core Floor Slab 2. Urban SeRaMCo Elements 3. Sound Absorbing L-Wall 4. Façade Cladding

5. Salty Concrete 6. Rammed Concrete 7. Energy Sound Barrier

8. Foam Concrete Insulated Wall 9. Cooling Wall

10. Energy Bench

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1. Hollow Core Floor Slab 2. Urban SeRaMCo Elements 3. Sound Absorbing L-Wall 4. Façade Cladding

5. Salty Concrete 6. Rammed Concrete 7. Energy Sound Barrier

8. Foam Concrete Insulated Wall 9. Cooling Wall

10. Energy Bench

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Backrest

Exposed aggregates

Polished concrete (all sides)

Peltier element

LED light strip (on Peltier-energy)

Metal wireless charging surface

1. Hollow Core Floor Slab 2. Urban SeRaMCo Elements 3. Sound Absorbing L-Wall 4. Façade Cladding

5. Salty Concrete 6. Rammed Concrete 7. Energy Sound Barrier

8. Foam Concrete Insulated Wall 9. Cooling Wall

10.Energy Bench

(49)
(50)
(51)

Projet soutenu par l’Union Européenne dans le

cadre de Interreg NWE SeRaMCo

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