EP4727705A1 - Procede de recyclage de dechets de beton de construction et/ou de demolition - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de recyclage de déchets de béton issus de la construction et/ou de la déconstruction mettant en œuvre au moins une étape de traitement micro-ondes de blocs de béton, au moins une étape de traitement mécanique, et éventuellement au moins une étape de carbonatation des fines de béton, et des granulats de béton recyclé obtenus selon les étapes de traitement micro-ondes de blocs de béton et de traitement mécanique.

Description

Procédé de recyclage de déchets de béton de construction et/ou de démolition

La présente invention concerne un procédé de recyclage de déchets de béton issus de la construction et/ou de la déconstruction mettant en œuvre au moins une étape de traitement micro-ondes de blocs de béton, au moins une étape de traitement mécanique, et éventuellement au moins une étape de carbonatation de fines de béton, et des granulats de béton recyclé obtenus selon les étapes de traitement micro-ondes de blocs de béton et de traitement mécanique.

Le béton fait partie des matériaux fabriqués les plus consommés au monde. Il comprend majoritairement des granulats (graviers, gravillons), en mélange avec du ciment, du sable, et de l’eau. En particulier, la consommation annuelle de granulats en France est de 350 millions de tonnes, soit 6 tonnes par habitant par an et 17 kg par habitant par jour. Les projections montrent que la demande en granulats ne cesse d’augmenter, notamment pour la réalisation de nouveaux bâtiments. Les granulats naturels (GN) sont généralement obtenus en exploitant des gisements de sables et de graviers d’origine alluvionnaire, terrestre ou marine. Les granulats naturels (GN) ne sont pas une ressource renouvelable et bien qu’ils soient techniquement illimités, ils sont de moins en moins accessibles pour des raisons sociétales et environnementales. En particulier, il s’avère de plus en plus difficile d’ouvrir de nouvelles carrières pour satisfaire la demande en granulats naturels (GN), celles-ci induisant des nuisances pour les habitants à proximité (bruit, poussières, circulation accrue...).

En parallèle, le volume des matériaux de déconstruction ou démolition des bâtiments et infrastructures augmente et va devenir de plus en plus important dans les prochaines années. En effet, les bâtiments édifiés pendant la reconstruction dans les années 1950 arrivent peu à peu en fin de vie, ce qui signifie que les volumes de béton à recycler vont devenir considérables.

Par ailleurs, la calcination des ressources minérales naturelles calcaires nécessaires à la fabrication du ciment est responsable de près de la moitié des émissions de CO2 associées à la fabrication du béton, l’un des matériaux les plus émetteurs de CO2 produits par l’homme. Le recours au recyclage du béton ou des ouvrages de maçonnerie (e.g. déchets de construction et de démolition) a été proposé afin d’éviter leur enfouissement en décharge, de réduire la dépendance à l'égard des gisements naturels, et de fabriquer de nouvelles structures de béton en préservant les ressources naturelles de granulats.

Le recyclage des déchets de béton de construction et de démolition est généralement effectué par concassage de blocs de béton pour former des granulats de béton recyclé (GBR). Un criblage peut également être effectué pour séparer les GBR des fines. Cependant, les procédés de recyclage actuellement proposés ne donnent pas entière satisfaction. La séparation des GN du mortier résiduel est loin d’être optimisée. Les GBR généralement obtenus sont composés de GN majoritairement associés à une quantité significative de mortier résiduel provenant du béton d’origine. En particulier, le mortier résiduel se retrouve en grande partie parmi les GN soit adhérant à ceux-ci, soit sous la forme de granulats de taille au moins équivalente à celle des granulats naturels, empêchant alors l’obtention de GN propres. Compte-tenu du fort taux de pâte de ciment adhérente, de tels GBR ont une qualité médiocre par rapport à des GN : ils ont une absorption d’eau plus élevée et des propriétés mécaniques plus faibles (résistance aux chocs moindre et/ou friabilité plus élevée) que les GN. Un béton fabriqué à partir de GBR malaxés dans des conditions usuelles voit son aptitude à la mise en œuvre chuter lors du transport en toupie, et cela peut aller parfois jusqu’à le rendre impropre à l’usage une fois arrivé à destination. La norme béton NF EN 206/CN actuelle impose d’ailleurs une proportion maximale de GBR pour substituer les GN lors de la fabrication d’un nouveau béton, et cette proportion varie selon le type de GBR et notamment de leurs constituants, ainsi que selon la classe d’exposition des ouvrages à construire. De par la mauvaise qualité de ces GBR, ils sont actuellement principalement utilisés dans les ouvrages à faible valeur ajoutée, notamment dans les terrassements routiers comme remblai à faible valeur ajoutée, comme sous-couches routières, ou comblement de carrières. Or, les capacités de recyclage dans la filière routière ne sont pas illimitées, et cette forme de recyclage en matériaux de moindre valeur (bien connue sous l’anglicisme « downcycling ») ne répond pas de manière satisfaisante aux critères du développement durable.

Par ailleurs, le concassage peut fracturer significativement les GN, contribuant une réduction de la taille des GN par rapport à leur distribution granulométrique initiale et un enrichissement des fines en fragments de GN. Ainsi, les fines recyclées obtenues présentent une composition qui les rend plus difficilement valorisables et/ou recyclables. Enfin, comme une grande partie de la pâte de ciment adhère ou est associée aux GBR, la quantité de fines produite est faible par rapport à la quantité de mortier présente dans le béton. Les installations industrielles en place actuellement ne valorisent généralement pas la fraction fine qui est considérée comme un déchet.

Quelques publications envisagent l’utilisation des fines de béton directement dans le cru de cimenterie, en tant que matière première pour la fabrication de clinker. À titre d’exemple, Schoon ét al. [Cement and Concrete Composites, 58, 2015, 70-80] décrivent l’incorporation de fines de béton recyclés (5-15%) dans un cru cimentier en remplacement des matériaux classiques siliceux. Différentes configurations techniques ont été utilisées pour séparer la fraction de mortier des granulats, et pour séparer les fines générées du sable recyclé. Ceci étant, Schoon et al. indiquent qu’il est difficile de collecter une grande quantité de fines.

Par conséquent, il existe toujours un besoin en procédés de recyclage qui permettent à la fois d’obtenir une plus grande quantité de fines de béton recyclé de bonne qualité, afin de pouvoir les rendre valorisables et d’obtenir des granulats de béton recyclé les plus propres possibles (i.e. avec le moins de mortier résiduel possible) et/ou ayant une qualité améliorée, afin de pouvoir les utiliser en plus grande proportion pour former une nouvelle structure de béton. Il existe ainsi un besoin en un procédé qui permette de recycler toutes les parties du béton qui sont valorisables, à savoir aussi bien les GN que le mortier qui les entoure.

Le but de la présente invention est par conséquent de pallier les inconvénients de l’art antérieur et notamment de fournir un procédé de recyclage de déchets de béton issus de la construction et/ou de la déconstruction permettant à la fois d’accéder à des fines recyclées en plus grande quantité et/ou de meilleure qualité, notamment en termes d’activité pouzzolanique et/ou hydraulique, et de produire des GBR à taux de propreté élevé, qui soit simple, industrialisable, utilisant des matières premières abondantes, et qui soit bénéfique sur le plan environnemental.

L’invention a pour premier objet un procédé de recyclage d’un béton issu de la construction et/ou de la démolition, caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes : i) une ou plusieurs étape(s) de traitement par micro-ondes de blocs de béton de construction et/ou de démolition ayant une taille centimétrique, pour former des blocs de béton micro-fracturés, ii) une ou plusieurs étape(s) de traitement mécanique permettant d’extraire à partir desdits blocs de béton micro-fracturés, des granulats de béton recyclé (GBR) comprenant des granulats naturels nus et des granulats naturels associés à un mortier résiduel adhérent ; et des fines recyclées, et iii) une ou plusieurs étape(s) de carbonatation des fines recyclées, en présence de dioxyde de carbone, pour former des fines recyclées carbonatées, ledit procédé étant exempt d’étape(s) de carbonatation des granulats de béton recyclé (GBR).

Le procédé de l’invention est simple, facile à mettre en œuvre, et conduit à des fines recyclées carbonatées, les fines recyclées carbonatées comprenant une grande quantité de pâte de ciment et/ou présentant une meilleure qualité, notamment en termes d’activité pouzzolanique suite à la production par l’étape de carbonatation iii) de silice amorphe particulièrement réactive en milieu cimentaire.

Par ailleurs, le procédé est industrialisable, utilise des matières premières abondantes (déchets de béton de construction ou de démolition) et réduit l’impact environnemental puisqu’il permet de recycler le béton de construction non utilisé ou le béton de démolition, tout en garantissant l’utilisation ou la valorisation du CO2. Le procédé de l’invention est un procédé de recyclage intégral du béton en ce qu’il permet de recycler tout le béton initial, i.e. les fines d’un côté, et les granulats naturels (GN) d’un autre côté.

Le procédé est un procédé de recyclage d’un béton issu de la construction et/ou de la démolition, notamment dans la filière du bâtiment et des travaux publics. En d’autres termes, le béton peut être un déchet de béton de construction de bâtiments et/ou de structures de chaussées, un rebus de production de béton, un béton de démolition de bâtiments ou de structures de chaussées, ou un de leurs mélanges.

Définitions

Le terme "ciment" désigne dans l’invention un liant hydraulique, c’est-à-dire un matériau minéral finement moulu qui, gâché avec de l’eau, forme une pâte qui fait prise et durcit par suite de réactions et de processus d’hydratation et qui, après durcissement, conserve sa résistance et sa stabilité même sous l’eau (définition selon la norme EN 197-1 ) ;

Le terme "pâte de ciment" (également dénommé ci-après « PdC ») désigne dans l’invention un mélange de ciment et d’eau, qui durcit grâce à la réaction d’hydratation. La pâte de ciment peut éventuellement contenir un ou plusieurs additifs. La quantité de pâte de ciment qui adhère aux GBR est un critère de propreté des GBR.

Le terme "béton" désigne dans l’invention un mélange de ciment, de granulats (sable et gravillons) et d’eau. Il s’agit du matériau initial qui contient l’ensemble des constituants (granulats et pâte de ciment), que l’on cherche à récupérer.

Le terme "granulats naturels (GN)" désigne dans l’invention des particules de sable et de gravillons naturels produits par exploitation des gisements de sables et graviers d’origine alluvionnaire, terrestre ou marine.

Le terme "granulats de béton recyclé (GBR)" désigne dans l’invention des particules de sable et gravillons produites à partir d’un béton et réutilisées en remplacement de GN, pour fabriquer un béton ou pour toute autre application.

Le terme "mortier résiduel" désigne dans l’invention un mélange de pâte de ciment et de GN de taille inférieure à la maille granulométrique du GBR considéré. Le mortier résiduel se retrouve principalement adhérent à la surface du GBR considéré. Ainsi, la définition de mortier résiduel varie selon la fraction granulométrique du GBR considéré. Soient GM la maille supérieure et G_m la maille inférieure d’une fraction granulométrique GM-Gm de GBR, alors le mortier résiduel associé à cette fraction granulométrique de GBR contient un mélange de pâte de ciment et de GN de taille < G_m. Dans l’invention, le terme "mortier résiduel" est également dénommé « matrice cimentaire résiduelle ».

Le terme "fines" désigne dans l’invention un mélange de pâte de ciment et de GN de taille inférieure à la plus petite taille Gm de la fraction la plus fine des GBR produits par le procédé de recyclage du béton.

Le terme "carbonatation accélérée" désigne dans l’invention un procédé de carbonatation qui opère à une concentration en CO2 250 à 12000 fois supérieure à celle de l’atmosphère terrestre (415 ppm), ce qui conduit à une cinétique de carbonatation de l’échelle de quelques minutes contre celle d’années pour la carbonatation naturelle. Dans les fines, seule la pâte de ciment se carbonate, les GN contenus dans les fines ne se carbonatant pas. Dans cette invention, le terme "carbonatation" utilisé seul est synonyme de "carbonatation accélérée". Le terme « carbonatation accélérée » ou « carbonatation » s’oppose donc au terme « carbonatation naturelle ».

Dans les GBR de l’invention, les termes « granulats naturels nus » et « granulats naturels propres » et « GBR propres » sont synonymes. Les granulats naturels nus dans les GBR de l’invention comprennent de préférence moins de 5% en masse de PdC, de façon particulièrement préférée au plus 4% en masse de PdC, et de façon plus particulièrement préférée au plus 3% en masse de PdC, par rapport à la masse totale des granulats naturels nus.

Dans les GBR de l’invention, les termes « granulats naturels associés à un mortier résiduel adhérent » et « granulats naturels non propres » et « GBR non propres » sont synonymes. Les granulats naturels associés à un mortier résiduel adhérent dans les GBR de l’invention comprennent de préférence de 5% à 30% en masse de PdC, de façon particulièrement préférée de 7 à 25% en masse de PdC, et de façon plus particulièrement préférée de 10 à 20% en masse de PdC, par rapport à la masse totale des granulats naturels associés à un mortier résiduel adhérent.

Etape i)

Les blocs de béton de construction et/ou de démolition centimétriques mis en œuvre dans l’étape i) comprennent des GN (sable et/ou gravillons) et de la PdC. Au sein des blocs de béton de construction et/ou de démolition centimétriques, les GN sont associés à de la PdC pour former lesdits blocs centimétriques.

L’étape i) permet la formation d’un réseau primaire de fractures au sein des blocs de béton, et plus particulièrement autour des GN (libération texturale des GN) ; puis la formation d’un réseau secondaire de fractures dans la PdC. Cela conduit à une fracturation sélective du béton, permettant de séparer les GN de la majeure partie de la PdC du béton initial, sans endommagement significatif des GN.

Parallèlement, le réseau secondaire dense de microfractures qui innerve la PdC permet la libération et la concentration de la majeure partie de la PdC du béton initial dans une fraction granulométrique fine, ce qui favorise l’étape d’extraction ii) suivante. La microfracturation de la PdC favorise également l’étape iii) de carbonatation des fines recyclées. La formation des réseaux de fractures primaires et secondaires mentionnés ci-dessus permet ainsi de favoriser l’étape suivante ii) de libération sélective des GN contenus dans le béton de construction et/ou de démolition, et par conséquent de favoriser la séparation des GN d’un côté, et des fines de l’autre sans toutefois dégrader les GN.

En d’autres termes, plus le nombre de microfractures par unité de volume dans la PdC est important, plus les GBR obtenus sont propres (i.e. fort taux de GN et faible taux de mortier résiduel adhérent), plus les fines comprennent une grande quantité de PdC, et plus le procédé est performant, et notamment les étapes ii) et ill) suivantes.

À la différence d’un concasseur qui fracture le béton de manière aléatoire (comme explicité ci-après dans la figure 1 ), le traitement micro-ondes permet de fragiliser sélectivement la PdC, sans altération significative de la structure des GN. L’intégrité des GN est par conséquent préservée, et au moins 75% en masse de la PdC des blocs de béton de construction et/ou de démolition centimétriques peut alors se retrouver dans les fines recyclées grâce à la combinaison des étapes i) et ii).

Le traitement micro-ondes de l’étape i) peut être effectué à une puissance incidente suffisante pour induire la fracturation des blocs de béton.

De préférence, le traitement micro-ondes de l’étape i) est effectué à une puissance allant de 1 kW à 50 kW, de préférence allant de 5 kW à 40 kW et de façon particulièrement préférée de 5 kW à 10 kW.

Ces puissances sont particulièrement appropriées pour traiter 1 t/h de blocs de béton.

De préférence, le traitement micro-ondes de l’étape i) (durée d’exposition) est effectué pendant une durée allant de 30 s à 10 min environ, et de façon particulièrement préférée de 1 min à 5 min environ.

Dans l’invention, le terme « taille centimétrique » relatif aux blocs de béton de construction et/ou de démolition signifie préférentiellement que les blocs de béton de construction et/ou de démolition ont une taille d’au plus 10 cm environ, de façon particulièrement préférée d’au plus 7 cm, et de façon plus particulièrement préférée d’au plus 5 cm environ.

De préférence, les blocs de béton de construction et/ou de démolition ont une taille d’au moins 1 cm environ, de façon particulièrement préférée d’au moins 2 cm environ, et de façon plus particulièrement préférée d’au moins 3 cm environ. L’étape i) peut être réalisée en faisant passer les blocs de béton dans un tunnel microondes.

Le traitement micro-ondes i) peut être effectué à une fréquence allant de 915 MHz à 2450 MHz environ, et de façon particulièrement préférée à une fréquence de 915 MHz ou de 2450 MHz environ. Ces fréquences sont des fréquences moyennes dont les bornes sont respectivement de 902-928 MHz et de 2400-2500 MHz.

Le traitement micro-ondes i) peut être effectué en mode continu ou par impulsions (par exemple avec des impulsions en créneaux symétriques de 1 seconde minimum).

Les modes de propagation en ondes progressives ou stationnaires peuvent être utilisés suivant la taille des morceaux de béton à traiter (morceaux de béton à traiter de taille inférieure à 5 cm : ondes stationnaires, morceaux de béton à traiter de taille supérieure à 5 cm : ondes progressives).

Le traitement micro-ondes i) peut être opéré via des ondes guidées ou des antennes à l’intérieur de cavités réfléchissantes.

Le traitement micro-ondes i) entraine un séchage de la matière, et l’eau évaporée peut avantageusement être récupérée, notamment pour être réutilisée lors des étapes ii) à ill) suivantes.

À l’issue de l’étape i), les blocs de béton sont dits « micro-fracturés », de par le fait que la pâte de ciment contenue dans lesdits blocs de béton est massivement microfracturée. Lesdits blocs de béton obtenus à l’issue de l’étape i) comprennent par conséquent une pâte de ciment microfracturée.

Etape ii)

Au cours de l’étape ii), lesdits blocs de béton micro-fracturés issus de l’étape i) subissent une ou plusieurs étape(s) de traitement mécanique.

Grâce à l’étape i), une contrainte mécanique qui privilégie les efforts de cisaillement lors de l’étape ii) permet de propager les fractures, fragmenter les blocs de béton micro-fracturés tout en limitant la fracture des GN, et libérer d’une part des GBR comprenant des granulats naturels nus et des granulats naturels associés à un mortier résiduel adhérent, et d’autre part des fines recyclées.

L’étape ii) permet d’extraire à partir desdits blocs de béton micro-fracturés, des GBR comprenant des granulats naturels nus et des granulats naturels associés à un mortier résiduel adhérent d’une part ; et des fines recyclées d’autre part. À l’issue de l’étape ii), les GBR sont séparés des fines recyclées, et au moins 75% en masse de la PdC contenue dans le béton initial à recycler se retrouve dans les fines recyclées.

À l’issue de l’étape ii), on obtient alors une fraction Fi de GBR comprenant des granulats naturels nus et des granulats naturels associés à un mortier résiduel adhérent ; et une fraction F2 de fines recyclées.

Les GBR ont de préférence une granulométrie supérieure ou égale à 1 mm environ.

Les granulats naturels nus ont de préférence une granulométrie supérieure ou égale à 1 mm environ.

Les granulats naturels associés à un mortier résiduel adhérent ont de préférence une granulométrie supérieure ou égale à 1 mm environ.

Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, les granulats naturels nus (respectivement les granulats naturels associés à un mortier résiduel adhérent) sont choisis parmi des gravillons, des sables de granulométrie supérieure ou égale à 1 mm environ, et un de leurs mélanges.

Les gravillons sont généralement définis comme ayant une granulométrie supérieure à 4 mm environ.

Les sables sont généralement définis comme ayant une granulométrie inférieure ou égale à 4 mm environ.

Dans la présente invention, la granulométrie des GBR, gravillons, et sables est déterminée par des méthodes bien connues de l’homme du métier, et notamment par tamisage (par exemple selon la norme NF EN 933-1 ) (méthode de laboratoire) ou par criblage (méthode industrielle).

Le mortier résiduel adhérent aux GBR contient des GN de préférence de granulométrie inférieure à 1 mm environ.

Les fines recyclées (fraction F2) comprennent (ou sont constitués) généralement (d’)un mélange de PdC et de GN de granulométrie inférieure à 1 mm environ.

Les fines recyclées (fraction F2) ont de préférence une granulométrie inférieure à 1 mm. Dans la fraction F2, les GN et la PdC peuvent être séparés dans des particules libérées (contenant des GN ou de la PdC), ou bien associés dans des particules mixtes (contenant un mélange de GN et de PdC).

Etape ii-1 )

L’étape ii) comprend de préférence au moins une étape ii-1 ) de broyage des blocs de béton micro-fracturés.

L’étape ii-1 ) de broyage des blocs de béton micro-fracturés peut être effectuée à l’aide d’au moins un concasseur percussif (e.g. un concasseur à mâchoires, un concasseur giratoire, un concasseur à cône, ou un concasseur à percussion), ou un concasseur non percussif (e.g. broyeur à cylindres tel qu’un broyeur à simple ou double cylindres ou broyeur à rouleaux à haute pression).

De préférence, l’étape ii-1 ) de broyage des blocs de béton micro-fracturés est une étape de broyage non percussif. Dans ce mode de réalisation, l’étape ii-1 ) de broyage des blocs de béton micro-fracturés met de préférence en œuvre au moins un concasseur non percussif.

Un concasseur non percussif présente l’avantage de mettre en œuvre une action continue de cisaillement compressif. Il évite ainsi l’endommagement excessif des GN et/ou préserve l’intégrité de leurs propriétés granulométriques et mécaniques.

Le concasseur non percussif est de préférence un broyeur à cylindres tel qu’un broyeur à simple ou double cylindres. Le broyeur à cylindres peut être à cylindres lisses ou crantés.

Le concasseur de type broyeur à cylindres permet de produire une granulométrie maximale particulière correspondant à celle des GN présents dans le béton initial à recycler, par un réglage adapté de ses paramètres opératoires, en particulier le débit d’alimentation, la vitesse de rotation du ou des cylindres, l’écartement entre les cylindres et/ou la pression hydraulique appliquée.

L’écartement des cylindres est adaptée à la granulométrie maximale des GN du béton initial à recycler, de manière à minimiser leur fragmentation.

Le procédé peut comprendre plusieurs étapes de broyage ii-1 ), en particulier en effectuant :

- plusieurs étapes de broyage ii-1 ) après l’étape i) de traitement micro-ondes, ou - plusieurs séquences successives d’une étape i) de traitement micro-ondes et d’une étape de broyage ii-1 ).

Lorsque plusieurs étapes de broyage ii-1 ) sont effectuées après l’étape i), une série de concasseurs non percussifs tels que des broyeurs à cylindres peut être mise en œuvre, et permettre de produire successivement des granulométries maximales de GBR de plus en plus fines, par un réglage adapté des paramètres opératoires des concasseurs successifs, en particulier le débit d’alimentation, la vitesse de rotation du ou des cylindres, l’écartement des cylindres et/ou la pression hydraulique appliquée.

L’écartement des cylindres peut décroitre continûment, de manière à produire une granulométrie de GBR de plus en plus resserrée et obtenir les GBR les plus propres possibles (i.e. fort taux de GN et faible taux de mortier résiduel adhérent), et optimiser la production de fines recyclées.

Lorsque plusieurs séquences successives d’étapes i) et ii-1 ) sont effectuées, un seul concasseur non percussif tel qu’un broyeur à cylindres peut être mis en œuvre après chaque étape i), et permet de produire successivement des granulométries maximales de GBR de plus en plus fines, par un réglage adapté de ses paramètres opératoires, en particulier le débit d’alimentation, la vitesse de rotation du ou des cylindres, l’écartement des cylindres et/ou la pression hydraulique appliquée.

L’étape de broyage ii-1 ) est avantageusement réalisée en voie sèche. La voie sèche est particulièrement adaptée du fait que l’étape i) précédente de traitement microondes contribue au séchage de la matière.

Grâce à une ou plusieurs étape(s) de broyage ii-1 ), on obtient des GBR (granulats naturels avec ou sans mortier résiduel adhérent) qui présentent de préférence une granulométrie GM (qui correspond à la granulométrie maximale des GN du béton initial à recycler) d’au plus 45 mm environ, ou d’au plus 25 mm environ, ou d’au plus 11 ,2 mm environ, ou d’au plus 8 mm, ou d’au plus 4 mm, notamment selon l’application envisagée et/ou la granulométrie des GN présents dans le béton initial à recycler (i.e. GM < 45 mm, ou GM < 25 mm, ou GM < 11,2 mm ou GM < 4 mm).

De préférence, les GBR obtenus à l’issue de l’étape de broyage (granulats naturels avec ou sans mortier résiduel adhérent) ont une granulométrie minimale G_m d’au moins 1 mm environ. Etape ii-2)

L’étape ii) peut comprendre en outre, notamment après l’étape ii-1 ), au moins une étape ii-2) de criblage (également appelée tamisage). Cette étape ii-2) permet un tri granulométrique des GBR et des fines.

L’étape de criblage ii-2) peut être effectuée en voie sèche ou en voie humide, et de préférence en voie humide.

L’étape de criblage ii-2) peut être effectuée à l’aide de tout type de crible ou tamiseur vibrant, giratoire ou rotatif, et de préférence à l’aide d’un crible rotatif ou d’un tamiseur giratoire. Un crible rotatif est également connu sous le nom de cribleur rotatif ou de tamis rotatif ou de crible à trommel ou de trommel cribleur.

L’étape de criblage ii-2) permet de séparer la fraction Fi de GBR de la fraction F2 de fines recyclées ; et éventuellement de séparer lesdits GBR selon leur granulométrie au sein de la fraction F1. Séparer lesdits GBR selon leur granulométrie au sein de la fraction F1 permet de récupérer des fines recyclée supplémentaires au cours de chacune des étapes de criblage ii-2).

Le procédé comprend de préférence plusieurs étapes de criblage ii-2). Cela permet ainsi de maximiser la fraction de fines recyclables riches en pâte de ciment.

Le(s) crible(s) utilisé(s) lors de(s) l’étape(s) de criblage ii-2) comprend (comprennent) une maille d’ouverture adaptée pour permettre une (de) telle(s) séparation(s).

Le crible (la série de cribles) a de préférence une maille adaptée au concasseur (à la série des concasseurs) utilisé(e) dans l’étape ii-1 ) ou les étapes ii-1 ).

Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, l’étape ii-2) comprend une première étape de criblage ii-2a) permettant d’isoler des GBR ayant une granulométrie G1 telle que G_m G1 < GM, OU une fraction granulométrique G1 -G1 telle que G_m Gr < G1 GM.

À titre d’exemple, les GBR séparés au cours de la première étape de criblage ii-2a) ont une granulométrie G1 d’au moins 4 mm environ.

À titre d’exemple, les GBR séparés au cours de la première étape de criblage ii-2a) ont une granulométrie G1 d’au plus 45 mm environ, ou d’au plus 25 mm environ, ou d’au plus 11 ,2 mm environ, ou d’au plus 8 mm, notamment selon l’application envisagée et/ou la granulométrie des GN présents dans le béton initial à recycler. À titre d’exemple, la première étape de criblage ii-2a) peut permettre de séparer des GBR ayant une fraction granulométrique donnée : 4-8 mm, ou 8-11 ,2 mm ou 11 ,2-25 mm ou 25-45 mm.

Les bornes des fractions granulométriques sont données à titre indicatif uniquement et toute autre borne peut être utilisée selon l’application envisagée et/ou la granulométrie des GN présents dans le béton initial à recycler.

Au cours de la première étape de criblage ii-2a), les GBR de granulométrie Gi (Fraction Fia) sont séparés des fines recyclées (Fraction F2a), et éventuellement de GBR de granulométrie inférieure (Fraction Fib, Fraction Fie, etc...).

Les GBR de granulométrie Gi comprennent des granulats naturels nus et des granulats naturels associés à un mortier résiduel adhérent.

L’étape ii-2) peut comprendre en outre une deuxième étape de criblage ii-2b) permettant d’isoler des GBR ayant une granulométrie G2 telle que G_m G2 < G1, ou une fraction granulométrique G2-G2 telle que G_m G2’ < G2 Gr < G1 < GM.

À titre d’exemple, les GBR séparés au cours de la deuxième étape de criblage ii-2b) ont une granulométrie G2 d’au plus 4 mm environ.

Par exemple, lorsque la première étape de criblage ii-2a) a permis d’isoler des GBR ayant une fraction granulométrique 4-8 mm, la deuxième étape de criblage ii-2a) peut permettre d’isoler des GBR ayant une fraction granulométrique 1 -4 mm ; lorsque la première étape de criblage ii-2a) a permis d’isoler des GBR ayant une fraction granulométrique 8-11 ,2 mm, la deuxième étape de criblage ii-2a) peut permettre d’isoler des GBR ayant une fraction granulométrique 4-8 mm ; lorsque la première étape de criblage ii-2a) a permis d’isoler des GBR ayant une fraction granulométrique 11 ,2-25 mm, la deuxième étape de criblage ii-2a) peut permettre d’isoler des GBR ayant une fraction granulométrique 8-11 ,2 mm ; lorsque la première étape de criblage ii-2a) a permis d’isoler des GBR ayant une fraction granulométrique 25-45 mm, la deuxième étape de criblage ii-2a) peut permettre d’isoler des GBR ayant une fraction granulométrique 11 ,2-25 mm.

De préférence, les GBR séparés au cours de la deuxième étape de criblage ii-2b) ont une granulométrie G2 d’au moins 1 mm environ. Au cours de la deuxième étape de criblage ii-2b), les GBR de granulométrie G2 (Fraction F ) sont séparés des fines recyclées (fraction F2b), et éventuellement de granulats de béton recyclé GBR de granulométrie inférieure (Fraction Fie, etc...).

Les granulats de béton recyclé de granulométrie G2 comprennent des granulats naturels nus et des granulats naturels associés à une mortier résiduel adhérent.

L’étape ii) peut ainsi comprendre une ou plusieurs étapes de criblage ii-2). En particulier, une ou plusieurs étapes de criblage [étapes ii-2a), ii-2b), ii-2c) etc...] peuvent être requises pour séparer au maximum les GBR des fines recyclées. Cela peut notamment dépendre de la dispersion granulométrique des GN utilisés dans le béton de construction et/ou de démolition initial à recycler.

Le procédé de l’invention, et notamment l’étape ii), peut comprendre plusieurs étapes de broyage ii-1 ) et plusieurs étapes de criblage ii-2).

Dans ce mode de réalisation, l’étape ii) peut comprendre :

- plusieurs étapes de broyage ii-1 ) suivies de plusieurs étapes de criblage ii-2), ou

- plusieurs séquences successives, d’une étape de broyage ii-1 ) et d’une étape de criblage ii-2).

L’étape ii) comprend de préférence plusieurs séquences successives, d’une étape de broyage ii-1 ) et d’une étape de criblage ii-2).

Le procédé de l’invention résultant des étapes i) et ii) permet ainsi d’une part d’obtenir des granulats GBR ayant un taux de propreté élevé et d’autre part d’obtenir une grande quantité de fines puisque la grande majorité des GBR a été débarrassée du mortier résiduel (et par conséquent de la pâte de ciment PdC que le mortier contient) adhérant aux GN.

Le procédé peut comprendre en outre après l’étape ii), lorsque le procédé comprend plusieurs étapes de criblage ii-2), une étape au cours de laquelle les différentes fractions de fines issues des différentes étapes de criblage (F2a, F2b, F2c, etc...) sont rassemblées.

La réutilisation de cette grande quantité de fines de déchets de construction et de démolition de béton, comme addition minérale pour réduire la demande du béton en ciment et/ou comme constituant du cru utilisé pour produire le ciment, est un vecteur potentiel de réduction des émissions de CO2 et de demande en ressources naturelles du béton pour sa fabrication.

À l’issue de l’étape ii), et notamment des étapes ii-1 ) et ii-2), les fines recyclées sont séparées ou récupérées. Elles comprennent préférentiellement au moins 75% en masse de la PdC contenue dans le béton initial à recycler, là où une étape de concassage éventuellement suivie d’étape(s) de criblage de l’art antérieur conduit à des fines recyclées qui contiennent moins de 25% en masse de la PdC contenue dans le béton initial à recycler.

De préférence, les fines recyclées comprennent en outre des GN de granulométrie inférieure à 1 mm.

Dans les fines recyclées, les GN de granulométrie inférieure à 1 mm et la pâte de ciment peuvent être dissociés, associés, ou associés partiellement, et généralement associés partiellement.

Les fines recyclées sont sous la forme de particules de granulométrie très fine (au moins 45% en masse, et de préférence au moins 50% en masse, par rapport à la masse totale des fines recyclées récupérées ont une granulométrie < 0,25 mm) et sont entièrement accessibles pour la carbonatation.

Les étapes i) et ii) du procédé de l’invention sont tellement performantes que la grande majorité de la pâte de ciment se retrouve dans les fines recyclées sous forme granulométrique très fine et bien innervée de microfractures. Cela permet ainsi d’optimiser l’étape suivante iii) de carbonatation des fines en favorisant notamment l’accès et la diffusion du dioxyde de carbone dans la PdC qui contient les phases réactives carbonatables, en particulier de la portlandite, de la chaux et des silicates de calcium hydratés (C-S-H).

Corollairement, les granulats de béton recyclé isolés ou récupérés GBR, plus particulièrement les GBR avec une granulométrie supérieure ou égale à 1 mm, à l’issue de l’étape ii), et notamment des étapes ii-1 ) et ii-2), ont une structure au plus proche de celle des granulats naturels GN du béton initial de démolition et/ou de construction.

Ils présentent un tel taux de propreté qu’ils ne nécessitent pas d’étape(s) de carbonatation en présence de dioxyde de carbone et peuvent être directement utilisés dans la production d’un nouveau béton. Par conséquent, le procédé conforme au premier objet de l’invention ne comprend pas d’étape(s) de carbonatation des granulats de béton recyclé (GBR).

En effet, les étapes i) et ii) permettent d’obtenir des GBR très propres.

Le procédé de l’invention est sélectif en ce qu’il permet de bien séparer les différentes fractions granulométriques des GBR ainsi que les fines.

En particulier, les GBR obtenus d’une fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, comprennent au plus 10% en masse de PdC, préférentiellement au plus 8% en masse de PdC, et encore plus préférentiellement au plus 5% en masse de PdC, par rapport à la masse totale des GBR de ladite fraction granulométrique donnée.

À l’issue de l’étape ii), et notamment des étapes ii-1 ) et ii-2), les granulats de béton recyclé GBR obtenus d’une fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, comprennent préférentiellement de 65 à 95% en masse de GN de ladite fraction granulométrique donnée, plus préférentiellement de 70 à 90% en masse de GN de ladite fraction granulométrique donnée, et encore plus préférentiellement de 75 à 85% en masse de GN de ladite fraction granulométrique donnée, par rapport à la masse totale des GBR de ladite fraction granulométrique donnée. On parle également de taux de récupération.

De préférence, les granulats de béton recyclé GBR obtenus d’une fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, comprennent de 5 à 20% en masse de GN de granulométrie inférieure à ladite fraction granulométrique donnée, et plus préférentiellement de 7 à 15% en masse de GN de granulométrie inférieure à ladite fraction granulométrique donnée, par rapport à la masse totale des GBR de ladite fraction granulométrique donnée.

En particulier, les granulats de béton recyclé GBR obtenus d’une fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, comprennent de 5 à 35% en masse de mortier résiduel, préférentiellement de 10 à 30% en masse, et encore plus préférentiellement de 15 à 25% en masse de mortier résiduel, par rapport à la masse totale des GBR de ladite fraction granulométrique donnée.

Les GBR obtenues à l’issue de l’étape ii) peuvent être utilisées directement dans la préparation de nouveaux bétons. Ils comprennent une proportion de mortier résiduel si faible que leurs propriétés d’absorption d’eau et d’abrasion sont 2 à 3 fois meilleures que celles des GBR obtenus par les procédés de l’art antérieur.

Les teneurs des GBR obtenus d’une fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, en PdC, GN de ladite fraction granulométrique donnée, GN de granulométrie inférieure à ladite fraction granulométrique donnée, et de mortier résiduel, telles que définies ci-dessus sont obtenues par dissolution sélective de la PdC présente dans lesdits GBR avec de l’acide chlorhydrique, pesée et mesure des différents constituants précités.

Le procédé de l’invention est performant en ce qu’il permet d’obtenir pour chaque fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, des GBR ayant un taux de propreté élevé.

Dans les GBR de l’invention, le mortier (PdC + GN de granulométrie inférieure à la dite fraction granulométrique donnée) est réparti/adhère de manière hétérogène autour des GN de ladite fraction granulométrique donnée. Cela conduit alors en pratique à l’obtention de GBR propres majoritaires (i.e. granulats naturels nus ou granulats naturels propres) et de GBR non propres minoritaires (i.e. granulats naturels associés à un mortier adhérant ou granulats non propres).

En particulier, à l’issue de l’étape ii), et notamment des étapes ii-1 ) et ii-2), les granulats de béton recyclé GBR obtenus d’une fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, comprennent préférentiellement au moins 50% en masse de granulats naturels propres de ladite fraction granulométrique donnée (i.e. granulats naturels nus ou GBR propres de ladite fraction granulométrique donnée), plus préférentiellement de 55 à 85% en masse de granulats naturels propres de ladite fraction granulométrique donnée (i.e. granulats naturels nus ou GBR propres de ladite fraction granulométrique donnée), et encore plus préférentiellement de 60 à 75% en masse de granulats naturels propres de ladite fraction granulométrique donnée (i.e. granulats naturels nus ou GBR propres de ladite fraction granulométrique donnée), par rapport à la masse totale des GBR de ladite fraction granulométrique donnée.

Corollairement, à l’issue de l’étape ii), et notamment des étapes ii-1 ) et ii-2), les granulats de béton recyclé GBR obtenus d’une fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, comprennent de préférence une teneur inférieure à 50% en masse de granulats naturels non propres de ladite fraction granulométrique donnée (i.e. granulats naturels associés à du mortier résiduel adhérant ou GBR non propres de ladite fraction granulométrique donnée), plus préférentiellement de 15 à 45% en masse de granulats naturels non propres de ladite fraction granulométrique donnée (i.e. granulats naturels associés à du mortier résiduel adhérant ou GBR non propres de ladite fraction granulométrique donnée), et encore plus préférentiellement de 25 à 40% en masse de granulats naturels non propres de ladite fraction granulométrique donnée (i.e. granulats naturels associés à du mortier résiduel adhérant ou GBR non propres de ladite fraction granulométrique donnée), par rapport à la masse totale des GBR de ladite fraction granulométrique donnée.

Les teneurs des GBR obtenus d’une fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, en GBR propres et GBR non propres telles que définies ci-dessus sont obtenues par tri optique et/ou visuel pour séparer les GBR propres et les GBR non propres, puis vérification de la proportion de PdC dans les GBR propres et les GBR non propres par dissolution sélective de la PdC présente dans lesdits GBR propres et non propres avec de l’acide chlorhydrique, pesée et mesure.

Le procédé de l’invention peut comprendre plusieurs étapes de traitement microondes i), plusieurs étapes de broyage ii-1 ) et plusieurs étapes de criblage ii-2), et de préférence plusieurs séquences successives, d’une étape de traitement micro-ondes, d’une étape de broyage ii-1 ) et d’une étape de criblage ii-2).

Etape a)

Le procédé peut comprendre en outre au moins une étape a) de nettoyage des GBR. Cela permet ainsi de réduire la proportion de mortier résiduel des GBR, de contribuer à un taux de propreté encore supérieur des GBR et d’augmenter le taux de récupération des fines recyclées.

L’étape a) est de préférence effectuée par abrasion, notamment à l’aide d’un crible rotatif ou d’un tamiseur giratoire.

L’abrasion est un procédé mécanique connu de nettoyage de surface.

L’étape a) est préférentiellement effectuée après l’étape de broyage ii-1 ).

L’étape a) peut être effectuée en même temps que (i.e. de manière concomitante avec) l’étape ii-2) de criblage, avant ou après l’étape de criblage ii-2), et de préférence en même temps que l’étape de criblage ii-2). Dans le cas où les étapes a) et ii-2) sont concomitantes, elles peuvent être mises en œuvre à l’aide d’un crible rotatif ou d’un tamiseur giratoire.

Dans le cas où les étapes a) et ii-2) ne sont pas concomitantes, l’étape d’abrasion a) peut être mise en œuvre dans un tambour rotatif, avec ou sans releveurs.

Dans le cas où plusieurs étapes de criblage sont effectuées (e.g. étape ii-2a) et ii-2b)), le procédé peut comprendre plusieurs étapes a) de nettoyage, notamment concomitantes avec chacune des étapes de criblage, avant ou après ou chacune des étapes de criblage.

Afin de faciliter l’étape a), et notamment de faciliter l’abrasion du mortier résiduel, des GN peuvent être ajoutés aux GBR avant l’étape a).

Les GN ajoutés peuvent représenter jusqu’à 99,5% en masse, de préférence jusqu’à 95% en masse, et de façon particulièrement préférée jusqu’à 50% en masse, par rapport à la masse totale des granulats (GN + GBR) mis en œuvre dans l’étape a).

Etape b)

Le procédé peut comprendre en outre au moins une étape b) de lavage des GBR. Cela permet ainsi de réduire la proportion de fines qui pourraient adhérer à la surface des GBR.

L’étape b) est de préférence effectuée par lavage avec de l’eau, et de façon particulièrement préférée par aspersion ou pulvérisation d’eau.

L’étape b) peut être effectuée en même temps que (i.e. de manière concomitante avec) l’étape a) de nettoyage ou d’abrasion, et/ou en même temps que l’étape ii-2) de criblage, et/ou entre l’étape a) de nettoyage ou d’abrasion et l’étape de criblage ii-2), et de préférence en même temps que l’étape de criblage ii-2) et éventuellement en même temps que l’étape a) de nettoyage ou d’abrasion.

Cela permet ainsi de favoriser l’entrainement des fines recyclées et leur séparation des GBR.

Dans le cas où plusieurs étapes de criblage sont effectuées (e.g. étape ii-2a) et ii-2b)), le procédé peut comprendre plusieurs étapes b) de lavage, notamment concomitantes avec chacune des étapes de criblage ii-2) et/ou de nettoyage a), ou entre chacune des étapes de nettoyage a) et de criblage ii-2). Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, les étapes ii-2) et a) sont mises en œuvre en même temps, notamment à l’aide d’un crible rotatif ou tamiseur giratoire, et de façon particulièrement préférée en voie humide. La voie humide est de préférence mise en œuvre par aspersion ou pulvérisation d’eau (e.g. spray d’eau, qui peut réutiliser l’eau évaporée puis condensée de l’étape i). En d’autres termes, dans ce mode de réalisation en voie humide, les étapes ii-2), a) et b) sont mises en œuvre en même temps. Cela permet ainsi d’éliminer les fines recyclées qui pourraient adhérer à la surface des GBR et ainsi de les concentrer dans la fraction finale des fines recyclées.

Les fines recyclées obtenues à l’issue de l’étape ii) peuvent être utilisées directement dans le cru de cimenterie, par exemple pour la fabrication de clinker calcique, moyennant des ajustements de composition (e.g. pour atteindre des modules siliciques ou hydrauliques particuliers) par l’ajout d’autres sources de matériaux utilisés dans le cru. En se substituant à une fraction du calcaire naturel utilisé dans le cru de cimenterie, l’utilisation des fines recyclées en cru de cimenterie contribue à la préservation des ressources naturelles de calcaire, et réduit l’empreinte carbone du clinker en n’émettant pas de CO2 additionnel lors de l’étape de clinkérisation, par comparaison à l’utilisation (calcination) de calcaire naturel.

Etape iii)

Le procédé comprend en outre une ou plusieurs étapes iii) de carbonatation en présence de dioxyde de carbone des fines recyclées [correspondant à la fraction F2 récupérée à l’issue de l’étape ii), ii-1 ), ii-2), ii-2a), ou ii-2b)].

La carbonatation concerne les phases réactives, i.e. la PdC présente dans les fines recyclées. À l’issue de l’étape iii), on obtient par conséquent des fines recyclées carbonatées comprenant un mélange de GN < 1 mm et de PdC carbonatée.

La carbonatation des fines recyclées permet d’une part de pouvoir stocker du dioxyde de carbone, et d’autre part d’obtenir des fines carbonatées présentant potentiellement une activité pouzzolanique et/ou hydraulique. Elles peuvent alors être utilisées comme addition minérale dans un béton en remplacement d’un ciment (par exemple CEM I ou CEM II), ou comme constituant d’un ciment en vue de fabriquer des ciments composés. En se substituant par exemple au ciment Portland utilisé dans la formulation de bétons structuraux (constructions) ou de bétons non structuraux (parpaings, blocs, dalles, margelles, mortiers techniques), l’utilisation des fines carbonatées comme addition minérale permet de réduire l’empreinte carbone du béton. Cette réduction provient de la réduction de la proportion de ciment Portland dans le béton, et de la quantité de carbone piégée dans les fines carbonatées qui jouent alors un rôle de puits de carbone.

En d’autres termes, les fines recyclées carbonatées obtenues selon le procédé de l’invention peuvent être utilisées comme moyen de stockage du CO2 et/ou en remplacement de tout ou partie d’un ciment. Cette utilisation des fines carbonatées comme addition minérale réactive dans la formulation du béton est un vecteur de réduction de l’empreinte carbone du béton en proportion du taux de remplacement du ciment par les fines carbonatées.

Lorsque les fines recyclées issues de l’étape ii) sont utilisées comme addition minérale, elles sont de préférence broyées avant l’étape iii) de carbonatation, par exemple jusqu’à obtenir des particules de granulométrie inférieure à 80 pm environ, de préférence allant de 5 à 20 pm environ.

L’étape iii) est de préférence effectuée en présence d’un gaz contenant du CO2, de préférence comprenant au moins 5% en volume de CO2, et de façon particulièrement préférée au moins 10% en volume de CO2, par rapport au volume total de gaz.

Le dioxyde de carbone peut provenir de fumées contenant du CO2, par exemple provenir d’un flux de biogaz riche en CO2 généré par un méthaniseur ou une centrale thermique à biomasse, ou par exemple provenir d’une fumée produite par un émetteur industriel comme une cimenterie ou une centrale thermique ; ou être préparé à partir d’une source de CO2. La source de CO2 peut être préalablement stockée ou non.

Les fumées contenant du CO2 contiennent de préférence au moins 10% en volume de CO2, par rapport au volume total de gaz présent dans les fumées.

Les fumées contenant du CO2 peuvent contenir en outre d’autres éléments, en particulier du diazote N2, du dioxygène O2, et éventuellement de l’eau.

Le flux de biogaz peut contenir de 70% à 90% en volume environ de CO2, par rapport au volume total de biogaz. Lors de l’étape iii), les fines recyclées peuvent être introduites dans un tambour rotatif ou tout autre réacteur au sein duquel elles peuvent être mises en contact avec le gaz contenant du dioxyde de carbone.

L’étape iii) peut être effectuée à une pression partielle de CO2 allant de 0,1 à 100 bar environ, et de préférence allant de 0,1 à 5 bar environ (soit 240 à 12000 fois la pression partielle de CO2 dans l’atmosphère - 0,415 millibar).

L’étape iii) peut être effectuée à une température allant de 18°C à 100°C environ, et de préférence allant de 20 à 80°C environ.

L’étape iii) peut être effectuée avec une humidité relative allant de 0% à 100% environ, et de préférence allant de 10% à 90% environ.

Grâce à la carbonatation accélérée des fines, on obtient des fines recyclées carbonatées pouvant stocker jusque environ 15% en masse de CO2, soit environ jusque 150 kg de CO2 par tonne de fines.

Etape io)

Le procédé peut comprendre en outre avant l’étape i), une étape io) de concassage d’un béton de construction et/ou de démolition pour former les blocs de béton de construction et/ou de démolition ayant une taille centimétrique telle que celle mise en œuvre dans l’étape i).

L’étape io) de concassage peut être effectuée à l’aide d’un concasseur tel qu’un concasseur à mâchoires, un concasseur à cône, giratoire, un concasseur à percussion, un concasseur à impact, un concasseur à marteau ou un concasseur à rotor centrifuge.

Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, l’étape i) est directement effectuée après l’étape io) (pas d’étape(s) intermédiaire(s)).

Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le procédé ne comprend pas d’étape(s) mettant en œuvre une phase liquide entre les étapes io) et i).

Le procédé de l’invention permet d’obtenir à partir de blocs de béton de construction et/ou de démolition une répartition entre granulats et fines proche de la répartition initiale du béton d’origine, soit environ 70 à 90% en masse de GBR (fraction F1 non carbonatée), et de 10 à 30% en masse de fines (fraction F2 carbonatée), par rapport à la masse totale de blocs de béton de construction et/ou de démolition. En particulier, l’utilisation combinée de micro-ondes, du traitement mécanique, et de la carbonatation des fines en présence de dioxyde de carbone permet le recyclage intégral de déchets de béton issus de la construction et/ou de la déconstruction.

L’invention a pour deuxième objet un procédé de recyclage d’un béton issu de la construction et/ou de la démolition, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : i) une ou plusieurs étape(s) de traitement par micro-ondes de blocs de béton de construction et/ou de démolition ayant une taille centimétrique, pour former des blocs de béton micro-fracturés, et ii) une ou plusieurs étape(s) de traitement mécanique permettant d’extraire à partir desdits blocs de béton micro-fracturés, des granulats de béton recyclé (GBR) comprenant des granulats naturels nus et des granulats naturels associés à un mortier résiduel adhérent ; et des fines recyclées, ledit procédé étant exempt d’étape(s) de carbonatation des granulats de béton recyclé (GBR) et des fines recyclées obtenus à l’étape ii).

Le procédé conforme au deuxième objet de l’invention résultant des étapes i) et ii) permet ainsi d’une part d’obtenir des granulats GBR ayant un taux de propreté élevé et d’autre part d’obtenir une grande quantité de fines puisque la grande majorité des GBR a été débarrassée du mortier résiduel (et par conséquent de la pâte de ciment que le mortier contient) adhérant aux GN.

Les étapes i) et ii) du procédé conforme au deuxième objet de l’invention sont tellement performantes qu’il reste une quantité très faible de pâte de ciment adhérente aux GN dans les GBR. De la même manière, les étapes i) et ii) du procédé conforme au deuxième objet de l’invention sont tellement performantes que la grande majorité de la pâte de ciment se retrouve dans les fines recyclées sous forme granulométrique très fine.

L’étape ii) comprend de préférence au moins une étape ii-1 ) de broyage des blocs de béton micro-fracturés. Le procédé peut comprendre plusieurs étapes de broyage ii-1 ).

L’étape ii) peut comprendre en outre, notamment après l’étape ii-1 ), au moins une étape ii-2) de criblage. L’étape ii) peut comprendre une ou plusieurs étapes de criblage ii-2). Le procédé de l’invention, et notamment l’étape ii), peut comprendre plusieurs étapes de broyage ii-1 ) et plusieurs étapes de criblage ii-2).

Le procédé peut comprendre en outre au moins une étape a) de nettoyage des GBR.

Le procédé peut comprendre en outre au moins une étape b) de lavage des GBR.

Le procédé peut comprendre en outre avant l’étape i), une étape io) de concassage d’un béton de construction et/ou de démolition pour former les blocs de béton de construction et/ou de démolition ayant une taille centimétrique telle que celle mise en œuvre dans l’étape i).

Les étapes i), ii), ii-1 ), ii-2), a), b), et io) sont telles que définies dans le premier objet de l’invention.

Ledit procédé permet par conséquent d’isoler les GBR directement obtenus à l’étape ii). En d’autres termes, il correspond à un procédé de fabrication de GBR.

Les fines recyclées obtenues à l’issue de l’étape ii) du procédé conforme au deuxième objet peuvent être utilisées directement dans le cru de cimenterie, par exemple pour la fabrication de clinker calcique, moyennant des ajustements de composition (e.g. pour atteindre des modules siliciques ou hydrauliques particuliers) par l’ajout d’autres sources de matériaux utilisés dans le cru. En se substituant à une fraction du calcaire naturel utilisé dans le cru de cimenterie, l’utilisation des fines recyclées en cru de cimenterie contribue à la préservation des ressources naturelles de calcaire, et réduit l’empreinte carbone du clinker en n’émettant pas de CO2 additionnel lors de l’étape de clinkérisation, par comparaison à l’utilisation (calcination) de calcaire naturel.

Les GBR obtenues à l’issue de l’étape ii) du procédé conforme au deuxième objet peuvent être utilisées directement dans la préparation d’un nouveau béton.

L’invention a pour troisième objet des granulats de béton recyclé GBR obtenus selon un procédé conforme au premier objet de l’invention ou obtenu selon un procédé conforme au deuxième objet de l’invention, caractérisés en ce que les GBR d’une fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, comprennent au moins 50% en masse de granulats naturels propres de ladite fraction granulométrique donnée (i.e. granulats naturels nus ou GBR propres de ladite fraction granulométrique donnée), plus préférentiellement de 55 à 85% en masse de granulats naturels propres de ladite fraction granulométrique donnée (i.e. granulats naturels nus ou GBR propres de ladite fraction granulométrique donnée), et encore plus préférentiellement de 60 à 75% en masse de granulats naturels propres de ladite fraction granulométrique donnée (i.e. granulats naturels nus ou GBR propres de ladite fraction granulométrique donnée), par rapport à la masse totale des GBR de ladite fraction granulométrique donnée.

Corollairement, les granulats de béton recyclé GBR, supérieure ou égale à 1 mm, comprennent de préférence une teneur inférieure à 50% en masse de granulats naturels non propres de ladite fraction granulométrique donnée (i.e. granulats naturels associés à du mortier résiduel adhérant ou GBR non propres de ladite fraction granulométrique donnée), plus préférentiellement de 15 à 45% en masse de granulats naturels non propres de ladite fraction granulométrique donnée (i.e. granulats naturels associés à du mortier résiduel adhérant ou GBR non propres de ladite fraction granulométrique donnée), et encore plus préférentiellement de 25 à 40% en masse de granulats naturels non propres de ladite fraction granulométrique donnée (i.e. granulats naturels associés à du mortier résiduel adhérant ou GBR non propres de ladite fraction granulométrique donnée), par rapport à la masse totale des GBR de ladite fraction granulométrique donnée.

En particulier, les GBR d’une fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, comprennent au plus 10% en masse de PdC, préférentiellement au plus 8% en masse de PdC, et encore plus préférentiellement au plus 5% en masse de PdC, par rapport à la masse totale des GBR de ladite fraction granulométrique donnée.

Les granulats de béton recyclé GBR d’une fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, comprennent préférentiellement de 65 à 95% en masse de GN de ladite fraction granulométrique donnée, plus préférentiellement de 70 à 90% en masse de GN de ladite fraction granulométrique donnée, et encore plus préférentiellement de 75 à 85% en masse de GN de ladite fraction granulométrique donnée, par rapport à la masse totale des GBR de ladite fraction granulométrique donnée.

De préférence, les granulats de béton recyclé GBR d’une fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, comprennent de 5 à 20% en masse de GN de granulométrie inférieure à ladite fraction granulométrique donnée, et plus préférentiellement de 7 à 15% en masse de GN de granulométrie inférieure à ladite fraction granulométrique donnée, par rapport à la masse totale des GBR de ladite fraction granulométrique donnée.

En particulier, les granulats de béton recyclé GBR d’une fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, comprennent de 5 à 35% en masse de mortier résiduel, préférentiellement de 10 à 30% en masse, et encore plus préférentiellement de 15 à 25% en masse de mortier résiduel, par rapport à la masse totale des GBR de ladite fraction granulométrique donnée.

Brève description des dessins

Les dessins annexés illustrent l’invention :

La figure 1 représente la fracturation du béton selon un procédé de l’art antérieur, et comparativement selon le procédé de l’invention.

La figure 2 représente un diagramme schématique des différentes étapes du procédé de l’invention.

La figure 3 représente la mesure de la propreté des GBR au travers de la variation du taux de PdC résiduelle (% en masse) en fonction de la taille des GBR ; et la mesure de l’absorption d’eau des GBR (en %) en fonction de la taille des GBR, selon le procédé de l’invention, et comparativement selon un procédé de référence.

La figure 4 représente l’analyse de spéciation des constituants du béton initial et des GBR à l’issue du procédé de l’invention, et comparativement d’un procédé d’un procédé de référence.

La figure 5 permet de visualiser la performance du procédé de l’invention par rapport à un procédé de référence, et par rapport à la limite théorique.

La figure 6 permet de visualiser la performance du procédé de l’invention par rapport à un procédé de référence, et par rapport à la limite théorique.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description d’exemples non limitatifs du procédé selon l’invention.

Exemples

Exemple 1 : représentations du procédé conforme à l’invention et d’un procédé de l’art antérieur non conforme à l’invention Tl

La figure 1 comprend une représentation de la fracturation d’un béton selon un procédé de l’art antérieur (figure 1a)) et une représentation de la fracturation d’un béton selon le procédé de l’invention (figure 1 b)).

Dans la figure 1 a), la fracturation est aléatoire et non sélective entre GN et mortier. Elle produit des GBR à faible taux de GN (< 60% en masse de GN par rapport à la masse totale des GBR) et à taux élevé de PdC (> 10% en masse de PdC par rapport à la masse totale des GBR), avec un potentiel élevé de fracturation transgranulaire des GN d’origine. Corollairement, elle produit peu de fines recyclées dans lesquelles ne se concentre pas plus que 25% de la PdC du béton initial à recycler.

Dans la figure 1 b), la fracturation est sélective entre GN et mortier. Elle favorise à la fois la concentration des GN dans des GBR à faible taux de mortier adhérent sans altérer les propriétés granulométriques et mécaniques des GN, et la récupération de la PdC contenue dans le béton initial à recycler dans une fraction de fines. La microfracturation de la PdC permet de concentrer la majorité de la PdC du béton initial à recycler dans les fines, et favorise la carbonatation de la PdC des fines.

La figure 2 montre l’étape i) de traitement micro-ondes au sein d’un tunnel microondes de blocs de béton de construction et/ou de la démolition pour former des blocs de béton micro-fracturés. Ceux-ci sont ensuite broyés selon une étape ii-1 ) dans un broyeur à cylindres pour former un mélange de GBR de différentes granulométries ; et de fines recyclées. Le broyage ii-1 ) permet d’obtenir une granulométrie par exemple inférieure ou égale à 8 mm. Une première étape de criblage ou tamisage ii-2a) est alors effectuée à l’aide d’un crible rotatif pour extraire des GBR ayant une fraction granulométrique G1 -G1 d’une part (e.g. fraction granulométrique de 4 à 8 mm) ; et un mélange de fines recyclées et de GBR ayant une granulométrie < Gi d’autre part (granulométrie inférieure à 4 mm).

Les fines recyclées et les GBR de granulométrie < Gi subissent une nouvelle étape de criblage ou tamisage ii-2b) à l’aide d’un crible rotatif pour extraire des GBR ayant une fraction granulométrique G2-G2 d’une part (e.g. fraction granulométrique de 1 à 4 mm) ; et des fines recyclées d’autre part (granulométrie inférieure à 1 mm). Les fines recyclées récupérées au cours l’étape ii-2b) sont carbonatées dans un réacteur de carbonatation selon une étape iii). De manière optionnelle, les blocs de béton mis en œuvre dans l’étape i) et ayant une taille centimétrique (e.g. < 30 mm) peuvent être obtenus à partir du concassage d’un béton de construction et/ou de démolition, de préférence à l’aide d’un concasseur à mâchoires [étape io)].

Lors des étapes ii-2a) et ii-2b), des étapes d’abrasion a) et de lavage b) (aspersion d’eau) sont de préférence effectuées de manière concomitantes avec chacune des étapes ii-2a) et ii-2b).

Exemple 2 : recyclage d’un béton issu de la construction et/ou de la démolition selon un procédé conforme à l’invention

2.1 Fabrication des échantillons de béton et caractéristiques

Un béton a été formulé à partir de ciment et de granulats naturels (GN) siliceux concassés de granulométrie inférieure à 8 mm, avec un ratio eau/ciment = 0,6.

2.1 .1 Le ciment utilisé est un ciment de type CEM I de chez Lafarge, de l’usine du Teil. Sa classe de résistance est 52, 5R, c’est-à-dire à prise rapide. Il répond aux exigences européennes de la norme EN 197-1 .

Les caractéristiques physiques et mécaniques du ciment utilisé sont les suivantes :

- Surface spécifique Blaine = 4160 cm²/g, et

- Masse volumique = 3,15 g/cm³.

2.1 .2 Les granulats naturels utilisés (GN) sont un mélange de sable (S) et de graviers (G) de la sablière Palvadeau (St Christophe du Ligneron) de type concassé siliceux. Les caractéristiques de ces granulats sont les suivantes :

- Masse volumique = 2640 kg/m³,

- Coefficient d’absorption = 0,7%,

- Chlorures < 0,001 %,

- Sulfates solubles dans l’eau <0,01 %, et

- Teneur en alcalins actifs = 0,0022%.

Le tableau 1 ci-dessous représente la distribution granulométrique des GN utilisés pour formuler le béton, et plus particulièrement le % en poids (fractions massiques) de 5 différentes fractions granulométriques, à savoir 4/8 mm, 2/4 mm, 1/2 mm, 0,25/1 mm et 0/0,25 mm, par rapport au poids total des granulats naturels GN utilisés pour formuler le béton.

TABLEAU 1

Ces fractions massiques s’interprètent comme les valeurs moyennes de la composition réelle en GN du béton utilisé ci-après. La dernière ligne de ce tableau 1 définit la fraction granulométrique de GN 0/1 mm à laquelle il sera fait référence ci- après. Cette fraction agrège les fractions 0,25/1 mm et 0/0, 25mm de GN.

2.1 .3 Formulation du béton

Les proportions de liant (ciment et superplastifiant), d’eau et de GN mises en œuvre pour produire le béton sont indiquées dans le tableau 2 ci-dessous :

TABLEAU 2

Plusieurs échantillons de béton sont préparés par malaxage des constituants dans un malaxeur à mortier pendant 60 secondes à petite vitesse (62 tr/min), 40 secondes à grande vitesse (125 tr/min), 90 secondes de pause puis 60 secondes à grande vitesse (125 tr/min) pour former un mélange ; puis coulage du mélange dans des moules cylindriques en polypropylène gris de diamètre 25 mm et de hauteur 30 mm. Les moules sont vibrés 2x10 secondes sur table vibrante. Cela conduit à la formation de plusieurs cylindres de béton de composition et de forme contrôlée de taille 30 mm environ dans leur plus grande dimension.

Ces cylindres de béton sont ensuite stockés sous cellophane dans une pièce tempérée à 19°C pendant 28 jours pour la cure du béton.

Après leur cure de 28 jours en pièce tempérée, les échantillons de béton cylindriques sont séchés en étuve à 80°C pendant 48h. Cette durée a été déterminée suite à un essai sur un lot de granulats pesés à intervalles réguliers jusqu’à atteindre une masse constante (Am<0,1 %). Ce séchage assure une reproductibilité des échantillons de béton produits, en leur conférant un taux d’humidité contrôlé et comparable à celui d’un béton vieilli naturellement.

La composition du béton dans les échantillons, après cure et stockage, est mesurée par dissolution de la PdC dans de l’acide chlorhydrique à 19% en masse. Les valeurs reprises dans le tableau 3 ci-dessous donnent l’étendue des valeurs de composition mesurée sur plusieurs échantillons de 30 mm de béton, chaque échantillon étant dissous individuellement. Cela permet de juger de la variabilité de composition des échantillons de béton utilisés.

TABLEAU 3

2.2 Mise en œuyre du procédé de l’invention

2.2.1 Etape i) de fracturation micro-onde

Le banc micro-ondes utilisé est un guide d’ondes à cavité monomode fabriqué par SAIREM dont les caractéristiques sont les suivantes : - fréquence = 2450 ± 25 MHz,

- Puissance de sortie = 2000 ± <0,1 % W,

- Puissance d’usage maximum = 1700 W,

- Guide d’onde = WR340 (section rectangulaire 86x43mm),

- Ondulation des ondes < 0,3% RMS, et

- Système de refroidissement du magnétron : eau.

Ce banc micro-ondes permet de traiter un échantillon de béton de 30 mm à la fois, à une puissance et durant un temps donnés. Un échantillon cylindrique de béton est déposé dans un tube de quartz servant de porte échantillon, le tube étant placé dans la cheminée du banc micro-ondes. Chaque échantillon est traité pendant 4 minutes à une puissance micro-ondes incidente de 1 ,5 kW. Les températures atteintes en surface du béton vont de 450°C à plus de 600°C (limite mesurable par le thermomètre infrarouge utilisé).

2.2.2 Etape ii) de traitement mécanique

2.2.2.1 Concassage non percussif (étape i-1 )j

Le concassage non percussif qui suit le traitement micro-ondes est réalisé au moyen d’une presse hydraulique manuelle (Atlas 15T de marque Specac). Les échantillons de béton sont comprimés individuellement. La course de la presse hydraulique s’arrête à 8 mm de la surface sur laquelle sont posés les GBR, ce qui correspond à la taille maximum des GN des échantillons de béton.

L’échantillon concassé est ensuite criblé en voie sèche sur des tamis standards à mailles carrées 8 mm, 4 mm, 2 mm, 1 mm et 0,25 mm pour produire les fractions granulométriques 4/8 mm, 2/4 mm, 1/2 mm, 0,250/1 mm et 0/0,25 mm.

2.2.2.3 Abrasion (étape a).)

Les fractions de granulats de béton recyclé (GBR) 1/4 mm et 4/8 mm produites par concassage puis criblage sont abrasées pendant un temps court de 2 minutes séparément dans une jarre métallique cylindrique de diamètre interne 10 cm, tournant à une vitesse de 100 tours/min. La charge abrasive se compose de 336 g de billes d’alumine de 20 mm de diamètre et 200 ml d’eau. Les produits sont ensuite recriblés à 8 mm et 4 mm afin de séparer les GBR de 8 mm et 4 mm respectivement des fines d’abrasion.

A l’issue des étapes ii-1 ), ii-2) et a), plusieurs fractions de fines sont récupérées et rassemblées.

2.2.3 Carbonatation des fines (étape iii))

Les fines obtenues sont broyées à 80 pm avec un mortier-pilon automatique, avec une taille moyenne dso = 10 pm environ, cette finesse se justifiant pour l’utilisation de fines carbonatées comme addition minérale. L’étape de carbonatation des fines broyées est réalisée en suspension dans un réacteur agité de volume utile 300 ml. La suspension utilisée consiste en un mélange de 15 g de fines de béton recyclé et de 150 ml d’eau distillée. Le mélange est assuré par un mobile d’agitation tournant à 800 tour/min. Le réacteur de carbonatation opère sous une pression partielle de CO2 de 5 bar à une température contrôlée de 60°C. Un essai de carbonatation dure 20 heures, durant lesquelles la consommation du CO2 par les fines est mesurée en continu. Le taux de carbonatation final des fines carbonatées est obtenu par analyse thermogravimétrique (ATG) ou par mesure du carbone total (analyse CHNS).

Exemple 3 comparatif : recyclage d’un béton issu de la construction et/ou de la démolition selon un procédé non conforme à l’invention

Le procédé de l’invention a été comparé à un procédé de concassage non percussif, qui représente la technologie actuelle de production de granulats de béton recyclé la plus performante. Ce procédé comparatif, intitulé par la suite ‘procédé de référence’, a été mis en œuvre avec les mêmes échantillons de béton que ceux décrits au point 2.1 . La mise en œuvre du procédé de référence consiste en un traitement mécanique via des étapes de concassage non percussif et de criblage dans les mêmes conditions que celles décrites au point 2.2.

Une étape de carbonatation des fines est effectuée comme décrit dans l’exemple 2, partie 2.2.3.

Exemple 4 : performances du procédé de l’invention

4.1 Critères d’évaluation de performance Les critères de performance utilisés pour caractériser la performance du procédé portent sur la qualité et les propriétés d’usage des granulats de béton recyclé (GBR) et des fines de béton recyclé.

Pour les granulats de béton recyclé (GBR) :

• Qualité :

❖ Taux (% massique) de PdC dans une fraction granulométrique de GBR donnée,

❖ Taux de GBR propres (i.e. GBR présentant un taux de PdC < 5% en masse) dans une fraction granulométrique de GBR donnée, et

❖ Taux (% massique) de granulats naturels (GN) de même fraction granulométrique que les GBR.

• Propriétés d’usage :

❖ Absorption d’eau des GBR par la méthode WA24. Cet essai mesure la teneur en eau des GBR après séchage selon la norme NF EN 1097-5. Elle s’exprime en pourcentage massique.

❖ Résistance à l’usure des GBR mesurée par l’essai Micro Deval (MDE). Cet essai mesure la résistance à l’usure par frottement entre les GBR et une charge abrasive de billes d’acier selon la norme NF EN 1097-1 . Le résultat de l’essai s’exprime en % et représente le pourcentage massique de particules de taille < 1 ,6 mm produites pendant l’essai.

Pour les Fines de béton recyclé (< 1 mm) :

• Qualité :

❖ Taux (% massique) de mortier que le procédé concentre dans les fines (< 1 mm) produites

❖ Taux (% massique) de PdC que le procédé concentre dans les fines (< 1 mm) produites

❖ Taux (% massique de CO2 capté) de carbonatation des fines.

4.2 Propreté des granulats de béton recyclé

La figure 3 annexée montre la mesure de propreté des GBR au travers de la variation du taux de PdC résiduelle (% en masse) (à gauche) en fonction de la taille des GBR pour le procédé de l’invention (ronds pleins) et pour le procédé de référence (ronds vides). Ce taux est mesuré par dissolution des GBR de fractions granulométriques 4/8 mm, 2/4 mm, 1/2 mm, 0,250/1 mm et 0/0,25 mm par une solution d’acide chlorhydrique 19% en masse.

L’absence de chevauchement des intervalles de confiance à 95% du taux massique de PdC résiduelle jusqu’à une granulométrie de GBR de 0,5 mm démontre que le procédé de l’invention permet de produire des GBR significativement plus propres que les GBR produits par le procédé de référence jusqu’à des GBR de taille 0,5 mm.

La figure 3 annexée montre également la mesure de l’absorption d’eau des GBR (en %) (à droite) en fonction de la taille des GBR pour le procédé de l’invention (courbes pointillées longs) et pour le procédé de référence (courbes pointillées courts). Ce taux est mesuré par dissolution des GBR de fractions granulométriques 4/8 mm, 2/4 mm, 1/2 mm, 0,250/1 mm et 0/0,25 mm par une solution d’acide chlorhydrique 19% en masse.

4.3 Spéciation des produits au cours du procédé de l’invention

L’analyse fine de la qualité des produits au cours du procédé de l’invention (vs procédé de référence) consiste en la mesure de la spéciation des constituants initiaux du béton (GN et PdC, voir exemple 2, partie 2.1 ) avant et après le procédé de l’invention (vs procédé de référence) (exemple 2, partie 2.2 et exemple 3). Par spéciation, on entend la traçabilité des constituants initiaux dans les produits du procédé de l’invention (vs procédé de référence).

Pour rappel, les produits utilisés pour caractériser la performance des procédés de recyclage du béton sont les GBR 4/8, GBR 2/4, GBR 1/2 et les fines (particules < 1 mm). Les constituants d’intérêt dans la mesure de spéciation sont les granulats naturels GN 4/8, GN 2/4, GN 1/2, et les fines représentées par GN 0,25/1 , GN 0/0,25 et la PdC.

Les figures 4a) et 4b) montrent cette spéciation de manière détaillée respectivement pour le procédé de référence et pour le procédé de l’invention. Dans ces figures :

Xi et X’i représentent la composition initiale des échantillons de béton, avant mise en œuvre des procédés. Cette composition est la même pour le procédé de référence et pour le procédé de l’invention. - Les colonnes A et A’ donnent la répartition massique des produits (GBR 4/8, GBR 2/4, GBR 1/2 et les fines) après la mise en œuvre respectivement du procédé de référence et du procédé selon l’invention. Les produits sont séparés par criblage après le concassage pour le procédé de référence (exemple 3), et après les étapes ii) et a) pour le procédé de l’invention (exemple 2, partie 2.2) ; et leurs fractions massiques sont obtenues par pesée.

- Les colonnes B et B’ donnent la spéciation (sous la forme de pourcentage massique) de chacun des produits, autrement dit, de chacune des fractions des colonnes A et A’ : B1 (respectivement B’1 ) correspond à la spéciation des GBR 4/8 de A1 (respectivement A’1 ), B2 (respectivement B’2) correspond à la spéciation des GBR 2/4 de A2 (respectivement A’2) etc.... La mesure de spéciation consiste en la dissolution sélective de la PdC dans chacun des produits dans l’acide chlorhydrique à 23% massique, suivie du criblage (et éventuellement de l’abrasion), pesée et séchage des fractions granulométriques de GN présentes après dissolution. La perte de masse après dissolution donne une mesure directe de la masse de PdC présente dans les produits.

- Les colonnes C et C’ donnent la quantité observée de GN propres (ou nus ou GBR propres) et de GN associés à un mortier résiduel adhérent (ou non propres ou GBR non propres), ainsi que la quantité de PdC dans la fraction sélectionnée : C1 (respectivement C’1 ) correspond aux observations et mesures pour la fraction GN 4/8 de B1 (respectivement B’1 ), C2 (respectivement C’2) pour la fraction GN 2/4 de B2 (respectivement B’2) et C3 (respectivement C’3) pour la fraction GN 1/2 de B3 (respectivement B’3).

- Xr et X’r représentent la composition recalculée des échantillons de béton, après mise en œuvre respectivement du procédé de référence et du procédé selon l’invention. Elle est établie sur la base des valeurs des colonnes B et B’ qui donnent la spéciation des constituants initiaux du béton dans les produits.

La fraction des fines étant définie comme toutes les particules de taille inférieure à 1 mm (GBR 0,25/1 + GBR 0/0,25), l’analyse de spéciation des constituants montre que le procédé de l’invention concentre 31 % de la masse du béton dans cette fraction de fines (colonne A’ de la figure 4b) : 16% de A’4 + 15% de A’5), contre seulement 12% pour le procédé de référence (colonne A de la figure 4a) : 8% A4 + 4% A5). Le procédé de l’invention permet donc de concentrer près de 3 fois plus de fines que le procédé de référence, fines qui pourront être valorisées comme cru de cimenterie si elles ne sont pas carbonatées, ou bien comme addition minérale si elles le sont.

Le taux massique des GBR 4/8, 2/4 et 1/2 du procédé de l’invention est très proche du taux massique des GN 4/8, 2/4, 1/2 du béton initial, ce qui s’explique par un taux massique de récupération des GN de plus de 75%, voire 80%, dans les GBR. En d’autres termes, les GBR produits par le procédé de l’invention contiennent moins de 20% en masse de mortier résiduel, soit encore un taux massique de PdC entre 5% et 8% (cf B’1 , B’2 et B’3 de la figure 4b).

Par comparaison, les GBR du procédé de référence ont un taux massique de récupération des GN entre 40 et 60%, donc un taux de mortier résiduel massique de 60 à 40%, dans les GBR, soit encore un taux de PdC entre 11 % et 21 % (cf B1 , B2 et B3 de la figure 4a).

Le recalcul des compositions Xr et X’r des échantillons de béton indique que le procédé de l’invention préserve mieux l'intégrité de taille des GN initiaux que le procédé de référence. En effet, on observe un taux de GN 4/8 dans la composition recalculée X'r du procédé de référence significativement inférieur à celui obtenu pour le procédé de l’invention, ce qui induit de facto une augmentation plus importante du taux de GN 2/4 avec le procédé de référence. Cela s'explique grâce à la microfracturation de la PdC induite par l'étape micro-ondes qui évite de trop fragmenter les GN lors de l'étape suivante de concassage.

Une mesure du degré de libération (ou degré de propreté) des GN dans les GBR a été réalisée par tri visuel, avec vérification du taux de PdC des fractions séparées (colonnes C et C’). Cette mesure démontre la sélectivité du procédé de l’invention vis- à-vis de la récupération des GN, cette sélectivité étant apportée par la microfracturation du béton induite par l’étape de traitement micro-ondes. Cette sélectivité se traduit par l’hétérogénéité de répartition de la PdC résiduelle, cette dernière se concentrant sur une fraction faible des GN, tandis que la majorité des GBR présente un taux de PdC particulièrement bas. Ces derniers sont ici qualifiés de GN propres (ou nus). La très forte proportion de GN propres dans les GBR est une spécificité du procédé de l’invention. La mesure de libération par tri visuel a été réalisée sur les fractions de GBR 4/8 mm (B1 et B’1 ), 2/4 mm (B2 et B’2) et 1/2 mm (B3 et B’3). Sur la partie droite de la figure 4b, illustrée par la colonne C’, on remarque que plus de 60-70% des GBR produits par le procédé de l’invention sont propres (il s’agit de GBR qui contiennent entre 1 ,6% et 3,2% de PdC), les 30-40% restants concentrant la PdC avec une teneur en PdC entre 3,9% et 10,7%. Illustré par la colonne C sur la figure 4a, le degré de libération (ou degré de propreté) des GBR du procédé de référence va de 16% à 42% seulement. En résumé, pour les 3 classes granulométriques de GBR analysées, le degré de libération (ou degré de propreté) des GN est 2 fois plus élevé pour le procédé de l’invention que pour le procédé de référence.

Les performances du procédé de l’invention ont été comparées à celles du procédé de référence et celles de la limite théorique. A titre d’exemples, la limite théorique de propreté d’un GBR en termes de taux de PdC résiduelle est 0%, tandis que le % maximum de GN 4/8mm dans les GBR 4/8 mm est 100%. Tous les pourcentages sont donnés en % massique.

La figure 5 permet de visualiser la performance du procédé de l’invention par rapport au procédé de référence, et par rapport à la limite théorique.

4.4 Caractérisation de la carbonatation

Les procédés de carbonatation en voie aqueuse, dans le meilleur des cas, permettent d’atteindre 80% environ de la limite théorique de carbonatation de solides, calculable sur la base de leur composition chimique.

La limite théorique de carbonatation des fines est directement liée à la quantité de calcium (Ca) qu’elles contiennent. Par unité de masse de fines, cette limite théorique est similaire pour les fines du procédé de l’invention et du procédé de référence, dans la mesure où les mesures démontrent qu’elles ont la même composition chimique. Cette limite théorique vaut entre 170 et 200 kg de CO2 / tonne de fines. Par contre, le procédé de l’invention permet de produire 2,6 fois plus de fines que le procédé de référence, si bien que le procédé de l’invention pourra au maximum stocker 2,6 fois plus de CO2 par tonne de béton recyclé que le procédé de référence. Cela représente un potentiel de stockage de CO2 du procédé de l’invention de 60 kg de CO2 / tonne de béton recyclé contre 20 kg de CO2 / tonne de béton recyclé pour le procédé de référence, sachant que l’on estime sur les mêmes bases le potentiel maximum de carbonatation du béton à 70 kg de CO2 / tonne de béton recyclé. Ainsi, dans les fines, rapporté à une tonne de béton recyclé, le procédé de l’invention permet de stocker au maximum 3 fois plus de CO2 que le procédé de référence (tableau 4 ci-dessous).

Le taux de carbonatation final des fines carbonatées est obtenu par mesure du carbone total (analyse CHNS).

Le tableau 5 ci-dessous répertorie les résultats pour les fines obtenues selon le procédé de référence et selon le procédé de l’invention.

TABLEAU 5

La mesure expérimentale confirme que le potentiel de carbonatation des fines est proche pour le procédé de l’invention et le procédé de référence, ce qui résulte de leurs compositions chimiques proches. Les résultats sont cependant sensiblement à l’avantage des fines produites par le procédé de l’invention, avec un gain de carbonatation de +1 ,3 par rapport au fines produites par le procédé de référence. Ce résultat, auquel s’ajoute l’observation lors des essais de carbonatation des fines que les fines du procédé selon l’invention se carbonatent avec une meilleure cinétique que celles du procédé de référence, résulte vraisemblablement de la microfracturation de la PdC induite par l’étape de traitement micro-ondes, qui facilite le transfert du dioxide de carbone (CO2) vers les éléments carbonatables (Calcium) présents dans la PdC.

La figure 6 permet de visualiser la performance du procédé de l’invention par rapport au procédé de référence, et par rapport à la limite théorique. Sur l’ensemble des critères de performance mesurés, le procédé de l’invention est en moyenne 2,3 fois plus performant que le procédé de référence.

Claims

Revendications

1 . Procédé de recyclage d’un béton issu de la construction et/ou de la démolition, caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes : i) une ou plusieurs étape(s) de traitement par micro-ondes de blocs de béton de construction et/ou de démolition ayant une taille centimétrique, pour former des blocs de béton micro-fracturés, ii) une ou plusieurs étape(s) de traitement mécanique permettant d’extraire à partir desdits blocs de béton micro-fracturés, des granulats de béton recyclés (GBR) comprenant des granulats naturels nus et des granulats naturels associés à un mortier résiduel adhérent ; et des fines recyclées, et iii) une ou plusieurs étape(s) de carbonatation des fines recyclées, en présence de dioxyde de carbone, pour former des fines recyclées carbonatées, ledit procédé étant exempt d’étape(s) de carbonatation des granulats de béton recyclé (GBR).

2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les blocs de béton de construction et/ou de démolition ont une taille d’au plus 10 cm.

3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le traitement micro-ondes de l’étape i) est effectué pendant une durée allant de 30 s à 10 min.

4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le traitement micro-ondes i) est effectué à une fréquence allant de 915 MHz à 2450 MHz.

5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les GBR ont une granulométrie supérieure ou égale à 1 mm.

6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fines recyclées ont une granulométrie inférieure à 1 mm.

7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape ii) comprend au moins une étape ii-1 ) de broyage des blocs de béton micro-fracturés.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’étape ii-1 ) de broyage des blocs de béton micro-fracturés est une étape de broyage non percussif.

9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l’étape ii) comprend en outre au moins une étape ii-2) de criblage.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’étape ii-2) de criblage est effectuée à l’aide d’un crible rotatif ou d’un tamiseur giratoire.

11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une étape a) de nettoyage des granulats de béton recyclé.

12. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une étape b) de lavage des granulats de béton recyclé.

13. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape iii) est effectuée en présence d’un gaz comprenant au moins 10% en volume de CO2, par rapport au volume total de gaz.

14. Procédé de recyclage d’un béton issu de la construction et/ou de la démolition, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : i) une ou plusieurs étape(s) de traitement par micro-ondes de blocs de béton de construction et/ou de démolition ayant une taille centimétrique, pour former des blocs de béton micro-fracturés, et ii) une ou plusieurs étape(s) de traitement mécanique permettant d’extraire à partir desdits blocs de béton micro-fracturés, des granulats de béton recyclé (GBR) comprenant des granulats naturels nus et des granulats naturels associés à un mortier résiduel adhérent ; et des fines recyclées, ledit procédé étant exempt d’étape(s) de carbonatation des granulats de béton recyclé (GBR) et des fines recyclées obtenus à l’étape ii).

15. Granulats de béton recyclé (GBR) obtenus selon un procédé tel que défini à l’une quelconque des revendications 1 à 13 ou selon un procédé tel que défini à la revendication 14, caractérisés en ce que les GBR d’une fraction granulométrique donnée, supérieure ou égale à 1 mm, comprennent au moins 50% en masse de granulats naturels nus de ladite fraction granulométrique donnée, par rapport à la masse totale des GBR de ladite fraction granulométrique donnée.