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A la découverte des labos

Béton : la revanche du laitier

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Co-produit de l’industrie métallurgique, refroidi et broyé, le laitier de hauts-fourneaux permet de fabriquer des bétons aux hautes qualités environnementales. Mais le temps de durcissement de ces bétons, plus long que les concurrents, ralentit les chantiers. Comment accélérer le rythme ? C’est tout l’enjeu des travaux de Martin Cyr, professeur à l’université Toulouse III – Paul Sabatier et chercheur au Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions de Toulouse (LMDC). A partir du 1er juillet prochain, il participera à un projet européen de grande ampleur, initié par ArcelorMittal et Ecocem Materials pour renforcer l’attractivité économique de ces bétons très durables.

C’est un liquide visqueux et orange, qui glisse en fusion dans les tuyaux à la sortie des hauts fourneaux. Refroidi très brutalement, le voilà quasiment blanc. Broyé, on dirait une poudre claire. Ce laitier, résidu non ferreux de l’industrie sidérurgique, contient du calcium quasiment pour moitié, du silicium pour un gros tiers, avec quelques pincées d’aluminium et de magnésium.

L’incorporer au béton ? L’idée n’est pas neuve. Le Palais de Chaillot a été construit ainsi, bâtiment très pâle harmonisé aux immeubles haussmanniens. De manière générale, la couleur du laitier est appréciée par les architectes conscients que les bétons gris habituels peuvent difficilement être blanchis dans la masse.

La durabilité de ce béton au laitier est également un de ses atouts. Il résiste beaucoup mieux aux attaques du sel ou de l’acide. Pour des ouvrages situés à proximité des océans ou dans des territoires froids où l’on déneige avec du sel, l’enjeu est important. Il ne l’est pas moins pour les dalles de béton des fermes d’élevage, soumises à l’action corrosive du lisier. Plus généralement, la durée de vie des bâtiments réalisés avec ce type de béton est sensiblement plus longue que pour ceux construits avec des bétons traditionnels. Son risque de fissuration est moins élevé.

Son utilisation a par ailleurs l’avantage de limiter les émissions de CO2 des cimenteries. Pas besoin, en effet, de cuire à très haute température le laitier comme on le fait pour les ingrédients habituels du béton. Sorti des hauts-fourneaux de la sidérurgie, il suffit de le broyer. L’opération est très sensiblement moins polluante. Le secteur de la construction étant le deuxième émetteur de CO2 à l’échelle mondiale, l’information n’est pas anecdotique.

Pourquoi dans un tel contexte, l’usage de ce béton ne s’est-il pas généralisé ? Doté de qualités esthétiques, peu polluant, et par ailleurs moins coûteux à l’achat que ces concurrents, on aurait pu imaginer que le laitier devienne un ingrédient majeur des bétons.

« Le problème est en réalité le temps de durcissement. Sur un chantier classique, les ouvriers préparent le matin un coffrage, coulent le béton l’après-midi, et peuvent décoffrer le lendemain matin pour repartir sur une nouvelle dalle ou un nouveau mur. Or, le béton contenant une forte proportion de laitier ne permet pas de décoffrer dans de tels délais. Il prend à un rythme normal mais durcit plus lentement, grosso modo en deux jours au lien d’un. Or, la vitesse de construction est un objectif central  pour les industriels du bâtiment d’aujourd’hui », explique Martin Cyr, ingénieur en génie civil de formation, devenu chercheur au Laboratoire Matériaux Durabilité et Constructions.

Accroître la vitesse de réaction du laitier pour que son usage puisse se développer, tel est aujourd’hui le but des recherches de ce spécialiste de la physico-chimie des liants. « Nous suivons plusieurs pistes à la fois d'activation autant physique que chimique », précise-t-il.

Martin Cyr mène des essais sur le sujet depuis plusieurs mois, avec de premiers résultats prometteurs. Une expertise scientifique remarquée par les industriels. A partir de juillet 2017, ses travaux bénéficieront d’un soutien financier européen dans le cadre d’un projet partenarial doté de près de 3 millions d’euros. ArcelorMittal, entreprise sidérurgique soucieuse de mieux valoriser le laitier qu’elle produit, est le porteur de ce projet, avec à ses côtés, l’irlandais Ecocem, spécialiste du  broyage et de l’activation du laitier. Leur défi : produire un laitier de nouvelle génération, pour des constructions à la fois rapides et durables.

Ce projet est financé dans le cadre du programme Horizon 2020 (Grant Agreement 749809).
 
  • Pour aller plus loin
Le site internet du LMDC (équipe d’accueil UT3 Paul Sabatier)
 

Dates
le 31 mai 2017

Date de mise à jour 19 juin 2017


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