Approche performantielle durabilité du béton à forte teneur en cendres volantes

Abstract

L'industrie du ciment est une importante source de gaz à effet de serre. En effet, la fabrication d'une tonne de ciment Portland nécessite environ quatre gigajoules d'énergie et émet une tonne de CO2, une quantité phénoménale. Le calcaire est l’une des matières premières qui entrent dans la fabrication du ciment : or, sa transformation en clinker (produit intermédiaire à la fabrication de ciment) génère une quantité importante de CO2. Cette production massive ne se fait pas sans un impact sur l’environnement. Nous rappelons que le procédé de fabrication du ciment produit du CO2 durant les différentes étapes de fabrication. Cette production est de trois types :  CO2 matière provenant de la décarbonatation de la farine,  CO2 thermique provenant de la combustion, du coke de pétrole lors de la cuisson,  CO2 électricité correspondant aux émissions lors de la production de l’électricité consommée au niveau de la cimenterie. Au Maroc, plusieurs usines de cimenteries ont vu le jour ces dernières années pour répondre au besoin croissant de cette matière indispensable pour la construction. Le secteur produit plus de 300kg de ciment par habitant par an. Il présente plus de 10% d’investissements industriels globaux et une consommation énergétique supérieure à 8% de la production nationale. L’émission globale du CO2 du secteur est de l’ordre de 12% des émissions de Gaz à Effet de Serre au Maroc. De ce fait, tous les groupes cimentiers ont pour objectif la réduction de GES. Dans le cas du ciment, les solutions les plus souvent proposées sont l’optimisation des structures, des compositions et la multiplication des sources d’approvisionnement en clinker. Au Maroc, la production de cendres volantes par les centrales thermiques est estimée à 570 000 tonnes par an (dont 400 000 tonnes sont récupérables à l'état sec). Ces cendres étaient généralement rejetées à la mer ou stockées dans des barrages de retenue. Or, elles sont polluantes pour les sols et les nappes phréatiques et altèrent la faune et la flore marine. 5 Les cendres volantes sont souvent utilisées comme additif au cru pour la fabrication du ciment ou comme matière première de substitution. Ces matières premières de substitution sont reconnues pour leur propriété de liants hydrauliques. L’optimisation des structures vise à réduire les quantités de béton, et ceci se traduit par le recours aux bétons à hautes performances (Béton Hautes Performances et Béton Fibrés à Ultra-hautes Performances). Le développement des bétons autoplaçants peut être également envisagé comme une tentative de réduire l’impact environnemental de la construction, par la réduction des maladies professionnelles dû au bruit lié à la vibration du béton. Mais ces deux familles de bétons – autoplaçants et à hautes performances – se caractérisent par des compositions difficiles à mettre en oeuvre et donc des problématiques différentes à celles des bétons traditionnels. Dans ce contexte, il est impératif d’utiliser une approche performentielle pour déterminer les paramètres agissant sur les propriétés du matériau, afin de répondre aux exigences environnementales et d’assurer la durabilité des ouvrages élaborés à partir de ces matériaux. Pour être en mesure d’y parvenir, il est nécessaire de bien connaître les mécanismes de dégradation des bétons exposés aux actions environnementales. Les travaux de recherches menés sur ce sujet permettent de mieux comprendre les phénomènes en jeu. L’objectif de notre étude, est de valoriser les cendres volantes comme matières premières de substitution. Nous avons cherché à améliorer la résistance mécanique à jeune âge et d’augmenter le taux de substitution tout en préservant des propriétés mécaniques acceptables. De ce fait, l’Etat marocain doit prendre des actions préventives et prendre les dispositions nécessaires pour rechercher l’équilibre adéquat entre les impératifs légitimes qui peuvent s’exprimer de manière forte et contradictoire sur le terrain notamment l’impact sur l’environnement. Il existe donc de véritables défis, économiques et scientifiques, pour proposer demain au citoyen de nouveaux produits permettant de réaliser le même type de construction mais avec un coût environnemental le plus faible possible.