Le béton. Un matériau incontournable, qui s'adapte aux époques (une de plus...)
Par Henri Van Damme et mis à jour par Jean-Michel Torrenti, Directeur du Département MAST
MAJ le 05/11/2018,
Difficile d’imaginer une France sans béton…
Avec environ 7.000 km d’autoroutes, 12.000 km de routes nationales et un réseau de routes secondaires approchant le million de km, notre réseau routier est un gigantesque entrelaçage. De son côté, le réseau ferré de lignes à grande vitesse approche désormais les 2.000 km, tandis que le réseau ferroviaire électrifié classique dépasse les 15.000 km. Ces infrastructures de transport s’enchevêtrent grâce à 230.000 ponts routiers et 50.000 ponts ferroviaires. Elles requièrent plus de 50.000 murs de soutènement et sont rendues plus directes grâce au percement de près de 1.000 km de tunnels. Par ailleurs, avec 10 % de notre électricité d’origine hydraulique et près de 80 % d’origine nucléaire, nous possédons également plus d’un millier de barrages de toute taille et une soixantaine de réacteurs nucléaires. Et le réseau d’assainissement de nos eaux usées, quasi-totalement enfoui, est aussi dense que la France de surface. Ce patrimoine énorme est primordial pour la bonne marche du pays. Il repose essentiellement, à l’exception de la route, sur l’utilisation du béton et de l’acier (lesquels sont étroitement liés). Retirer le béton de notre pays annoncerait un retour instantané à l’âge pré-industriel.
Les caractéristiques du béton
Véritable roche artificielle, le béton est d’une commodité d’usage incomparable. Il résulte d’un mélange de cailloux (appelés « granulats » en termes technique), de sable, d’une colle (le ciment) et d’eau. Initialement assez liquide pour pouvoir épouser toutes les formes, il durcit spontanément en un temps raisonnable, même sous l’eau, sans qu’il ne soit nécessaire de le chauffer ou de le refroidir. Cette commodité explique son usage toujours croissant à l’échelle mondiale. Près d’un m³ par an et par habitant est utilisé à l’heure actuelle. Suite au développement des pays émergents, il est probable que cette consommation double d’ici 2050.
Des contraintes identifiées
Cet usage universel se heurte malgré tout à certaines limites. D’une part, la fabrication du ciment actuel (dit « Portland »), par réaction de l’argile avec les roches calcaires à haute température, est une source non négligeable de CO2 (5 à 7 % des émissions mondiales1). D’autre part, les granulats, qui constituent l’ossature du béton, sont des ressources inéquitablement réparties et loin d’être inépuisables. Enfin, utiliser des granulats recyclés sur place pour reconstruire est également vertueux d'un point de vue des émissions de CO2.
Un usage à optimiser
L’idée de recycler les bétons de déconstruction peut donc être une solution à envisager.
Réutiliser des granulats et des grains plus fins, obtenus par broyage de gravats de déconstruction, est moins simple qu’il n’y paraît. La solidité d’un béton dépend, de manière très sensible et selon, des lois précises, de l’empilement des grains de différentes tailles. Tout changement de taille, de forme ou même simplement de rugosité conduit à changer la structure de l’empilement et sa résistance. Comprendre et maîtriser ces changements, pour pouvoir malgré tout réobtenir un béton aussi performant que le béton de première génération, est un premier sujet sur lequel les chercheurs de l’Ifsttar travaillent.
Mais plutôt que de recycler directement les granulats, le sable et éventuellement le ciment pour refaire un nouveau béton frais, il peut être préférable de réutiliser les gravats après les avoir laissés à l’air pendant quelque temps ou en leur faisant subir un traitement de carbonatation accélérée. Ce faisant, le CO2 est réabsorbé par les constituants du ciment qui se recarbonatent. Les gravats durcissent aussi par la même occasion, pour former des granulats de bien meilleure qualité. Le bilan global s’en trouve nettement amélioré, que ce soit sur le plan des émissions de CO2 ou sur celui des économies de ressources naturelles. Beau et simple dans son principe, mais plus compliqué qu’il n’y paraît, comme précédemment.
1 Ce qui est à la fois beaucoup et peu car aucun autre matériau aussi commode et disponible en de telles quantités n’aurait un impact aussi faible.
