Les granulats de béton

Dans la version papier de BETON 259, vous pouvez lire une version abrégée de cet article. La version complète se trouve ci-dessous.

Le recyclage est l’un des piliers de la construction circulaire. Le recyclage des matériaux réduit l’utilisation de matières premières naturelles et évite que les produits soient réduits à l’état de déchets. Le béton concassé, appelé granulat de béton dans cet article, est une alternative complète aux granulats naturels dans le nouveau béton et dans d’autres applications, comme les fondations routières. Beaucoup considèrent à tort que son application dans les fondations est de qualité inférieure, mais elle est équivalente à son application comme granulat dans le béton neuf. En effet, dans les deux cas, des matières premières primaires similaires sont substituées. Dans cet article, nous examinons les possibilités d’application des granulats de béton dans les éléments préfabriqués en béton et les réglementations techniques à cet égard. Les cahiers de charges types des différentes régions peuvent imposer des réglementations différentes, mais celles-ci ne font pas partie du champ d’application de cet article.

Les produits en béton préfabriqué pour les structures

Les dispositions générales pour les produits structurels en béton préfabriqué sont contenues dans la norme européenne NBN EN 13369 [1] et son supplément national, NBN B 21-600 [2]. Les normes de produits individuelles pour les éléments structurels fournissent des dispositions supplémentaires spécifiques au produit en question. La norme européenne de 2004 [1] a été révisée en 2013 et 2018, mais en raison de toutes sortes de difficultés procédurales et juridiques, la plupart des normes de produits individuelles applicables font encore référence à la version de 2004 [1] et à son supplément national [2]. Cependant, ces normes ne contiennent pas d’exigences pour les granulats de béton. Pour les granulats dans le béton, il est fait référence à la norme européenne pour le béton, NBN EN 206-1 [3], qui a également été remplacée à ce jour. Cette version de la norme ne contient pas non plus de prescriptions pour l’utilisation des granulats de béton. Il en va de même pour son complément national, la NBN B 15-001 [4], qui est en vigueur sur la base de la NBN B 21-600 [2].

Les éléments porteurs linéaires sont dans une situation particulière. La norme de produit la plus récente pour ces éléments [5] se réfère uniquement à la version 2013 de la NBN EN 13369 [6]. Celle-ci comprend des exigences pour les granulats de béton, mais il n’y a pas encore de supplément national pour cette version de la norme, de sorte qu’elle n’est pas encore applicable dans le contexte de la certification BENOR des éléments linéaires. Selon cette norme [6], les granulats de béton ne doivent pas affecter négativement le taux de prise et de durcissement du béton ou la durabilité du produit préfabriqué en béton dans ses conditions finales d’utilisation. La quantité de granulats de béton (fins et grossiers) provenant de produits préfabriqués en béton fabriqués dans la même usine (également appelés origine interne) peut atteindre 10 % en masse du total des granulats du mélange de béton, sans autre essai que celui de la résistance à la compression du béton. Une annexe informative fournit des recommandations plus détaillées. Ainsi, la quantité de granulats pour béton peut être portée à 20 % dans l’un des cas suivants :

• la résistance mécanique du produit en béton est déterminée par calcul, assisté ou non par des essais grandeur nature, et toutes les propriétés du béton durci pertinentes pour le calcul sont déterminées par des essais ;
• la résistance mécanique du produit en béton est déterminée par des essais grandeur nature.

Des quantités supérieures à 20% peuvent être utilisées si toutes les propriétés du béton durci, pertinentes pour le calcul, sont déterminées par des essais et si la résistance mécanique du produit préfabriqué en béton déterminée par le calcul est vérifiée par des essais initiaux en grandeur nature. En outre, selon l’annexe informative de la norme [6], les contaminants tels que la présence de matières organiques, d’acier, de plastique et d’isolant ne sont pas autorisés, et les granulats de béton ne peuvent pas être utilisés dans du béton dont les exigences de durabilité sont plus strictes que celles du béton dont les granulats de béton sont issus. Cette dernière disposition ne s’applique pas au béton des classes environnementales X0, XC1 et XC2. Les granulats grossiers pour béton d’origine externe, fabriqués à partir de débris de béton pur, peuvent être utilisés dans les mêmes conditions, à condition que l’origine et les propriétés de mélange du béton concassé soient connues [6]. [On parle de granulats de béton d’origine externe lorsque, par exemple, un bâtiment est démoli et que les gravats sont transformés en granulats de béton, qui sont utilisés pour la production de nouveaux éléments préfabriqués en béton.

Le Règlement général d’application pour la certification BENOR des produits structuraux [7] comprend également des dispositions relatives aux granulats de béton. Par exemple, les granulats de béton provenant de la propre production doivent être exempts de contaminants et l’utilisation de granulats de béton provenant de sources externes nécessite l’approbation préalable de PROBETON et la conformité avec le PTV 406 [8]. Ce document contient les exigences techniques pour les granulats recyclés qui forment la base de la certification BENOR des granulats recyclés. L’utilisation de granulats pour béton (fins et grossiers) est autorisée si les exigences de résistance à la compression et de durabilité de [1] et [2] sont satisfaites. La teneur en granulats de béton de propre production dans le squelette inerte peut aller jusqu’à 10 % en masse, sans autre essai que celui de la résistance à la compression. La quantité peut être portée à 20 % dans les mêmes cas que ceux de la NBN EN 13369 [6]. Si des exigences sont imposées quant à la nature du ciment, seuls les granulats provenant d’un béton répondant à ces exigences peuvent être utilisés. Si des exigences sont imposées quant à la résistance au gel des granulats, la résistance au gel des granulats de béton doit être vérifiée, même s’ils proviennent d’un béton fabriqué avec des granulats résistants au gel. Les granulats de béton d’origine externe doivent être limités à 5 % en masse du squelette inerte. S’il est prouvé que ces granulats de béton proviennent de débris de béton pur et que la résistance mécanique du produit est vérifiée uniquement par des essais, un pourcentage allant jusqu’à 10 % peut être autorisé. Les granulats de béton d’origine externe ne sont autorisés que dans les classes environnementales E0, EI, EE1 et EE2. [7] Un fabricant de produits préfabriqués en béton qui souhaite déroger aux dispositions du Règlement général d’application BENOR [7], afin de pouvoir appliquer les dispositions des versions les plus récentes des normes, peut soumettre une demande à PROBETON à cette fin, qui doit être justifiée par un programme d’essai sur demande. Cependant, les déviations qui contredisent les dispositions des versions des normes, qui sont toujours formellement applicables dans le contexte de la marque BENOR, ne seront généralement pas autorisées.

La version la plus récente de la NBN EN 13369 [9] comprend les mêmes exigences pour les granulats de béton que la version 2013 [6] et se réfère à la norme européenne la plus récente pour le béton [10]. Ces deux normes ne sont pas encore applicables dans le contexte de la certification BENOR des produits structurels en béton préfabriqué. Le complément national à la norme européenne la plus récente pour le béton [11], qui n’est actuellement en vigueur que pour le béton coulé sur place, stipule que l’aptitude générale à l’emploi des granulats de béton est démontrée s’ils sont conformes à la norme pour les granulats de béton, NBN EN 12620 [12], avec les exigences supplémentaires suivantes :

1. d ≥ 4 mm et D ≥ 10 mm;
2. répond au moins aux catégories de composition Rc₉₀/Rcu₉₅/Ra_1-/XRg_0,5-/FL_2- de la NBN EN 12620 [12];
3. répond au moins aux catégories FI₂₀, f_1,5, LA₃₅, SS_0,2, A₄₀ de la NBN EN 12620 [12];
4. a une masse volumique (ρ_rd) d’au moins 2.200 kg/m³;
5. a une absorption d’eau allant jusqu’à 10 %, avec une variation allant jusqu’à ± 2 %.

La première exigence supplémentaire limite l’application des granulats de béton aux granulats grossiers. Selon la norme sur les granulats pour béton [12], on parle de granulats grossiers lorsque d ≥ 2 mm et D ≥ 4 mm, “d” étant la taille du plus petit granule et “D” la taille du plus gros granule. La taille du granulé est désignée par d/D, par exemple 4/14, qui est définie en fonction du passage à travers une série de tamis, définie dans la norme [12]. Les deuxième et troisième exigences supplémentaires imposent des conditions relatives à la composition, à la forme et aux performances. Par exemple, au moins 90 % de la masse doit être constituée de béton (Rc₉₀), il ne doit pas y avoir plus de 1 % de masse de matériaux bitumineux (Ra_1-) et la quantité d’impuretés flottantes (bois, plastique, etc.) est limitée à 2 cm³/kg (FL_2-). En outre, par exemple, l’indice de planéité doit être limité à 20 (FI₂₀), la masse de matériaux fins (<0,063 mm) doit être limitée à 1,5 % (f_1,5), le coefficient de Los Angeles (une mesure de la résistance à l’écrasement) doit être inférieur ou égal à 35 (LA₃₅) et la variation du temps de liaison initial doit être limitée à 40 minutes (A₄₀).[12] Les quatrième et cinquième exigences supplémentaires parlent d’elles-mêmes. L’absorption d’eau plus importante des granulats de béton affecte le dosage en eau et l’ouvrabilité du béton frais. Les granulats de béton sont rarement complètement saturés d’eau. Cela signifie qu’ils veulent encore absorber de l’eau. Ils retirent cette eau absorbée de l’eau de prise, ce qui peut réduire l’ouvrabilité. C’est pourquoi l’eau qui doit encore être absorbée doit être ajoutée dans le malaxeur. Le mortier de béton ne peut donc être mis en œuvre que lorsque l’eau supplémentaire a été entièrement absorbée.

Les granulats de béton d’origine externe et interne, qui répondent aux exigences ci-dessus de la norme pour le béton [11], peuvent selon cette norme être utilisés dans les classes d’exposition et les classes d’environnement reprises dans le tableau 1, à condition que la classe de résistance à la compression du béton soit limitée à C30/37 inclus. Pour des taux de remplacement plus élevés ou une utilisation dans d’autres classes d’environnement et de compression ainsi que dans le béton précontraint, l’aptitude générale et spécifique à l’emploie doivent être démontrées pour la composition du béton et l’usage prévus conformément à la norme NBN B 15-105 [13]. Il s’agit d’une nouvelle norme, publiée en 2022, qui peut également être utilisée pour augmenter le taux de remplacement maximal des produits préfabriqués en béton BENOR de 10% à 20%. En effet, elle comprend les essais physico-mécaniques nécessaires pour déterminer les propriétés suivantes pertinentes pour le calcul selon la NBN EN 1992-1-1 et son supplément national [14] : résistance à la traction, module d’élasticité, retrait et fluage. Le comportement en cas d’incendie ne doit, selon [13], être étudié que pour les granulats de béton qui ne répondent pas aux normes pour le béton [10] et [11]. Il est important de noter que le règlement d’application général BENOR [7], contrairement à la norme pour le béton [11], n’impose pas de limite supérieure à la classe de résistance à la compression du béton et autorise toutes les classes d’environnement pour les granulats de béton d’origine interne sans tests supplémentaires.

Produits préfabriqués en béton pour les travaux d’infrastructure

Pour les produits préfabriqués en béton destinés aux travaux d’infrastructure, pour lesquels il n’existe pas de normes européennes, la PTV 100 [15] contient les principales exigences techniques et sert de “norme de base”. Elle ne contient pas d’exigences spécifiques pour les granulats de béton. Pour les granulats dans le béton, comme pour les produits structuraux, elle renvoie à la norme européenne pour le béton [3], mais elle ne contient pas d’exigences pour l’utilisation des granulats de béton. Son complément national, la NBN B 15-001 [16], qui s’applique sur la base de la PTV 100 [15], contient des dispositions, mais ne s’applique pas aux produits préfabriqués en béton pour les travaux d’infrastructure pour cet aspect. Par exemple, elle stipule que l’aptitude générale à l’emploi des granulats de béton est démontrée s’ils sont conformes à la norme sur les granulats pour béton [12], avec quelques exigences supplémentaires qui correspondent largement à celles du supplément national à la dernière norme européenne sur le béton [11]. En outre, les granulats de béton d’origine externe et interne peuvent être utilisés dans les classes environnementales X0 et XC1 et dans les classes environnementales E0 et EI, ils ne peuvent représenter plus de 20 % du volume total des matériaux grossiers, la classe de résistance à la compression du béton est limitée à C25/30 inclus, et l’aptitude à l’utilisation dans d’autres environnements et classes de résistance à la compression doit être démontrée. [16] En ce qui concerne les produits préfabriqués en béton, pour lesquels il existe des normes européennes (pavés en béton, tuiles en béton, bordures en béton, tuyaux et regards en béton), il n’y a pas de norme de base référencée et les normes de produits sont indépendantes. Aucune de ces normes de produits n’impose d’exigences pour les granulats de béton, ni ne fait référence aux normes pour le béton [3] et [16]. Plus précisément, les normes ne fournissent pas de cadre pour l’utilisation des granulats de béton.

Le Règlement d’application général pour la certification BENOR des produits destinés aux travaux d’infrastructure [17] comprend des dispositions relatives aux granulats de béton, qui s’appliquent à tous les produits destinés aux travaux d’infrastructure, quelles que soient les exigences relatives au produit basées sur le PTV 100 [15] ou incluses dans les normes de produit européennes individuelles. Par exemple, les granulats de béton issus de la production interne doivent être exempts de contaminants et l’utilisation de granulats de béton provenant de sources externes nécessite l’approbation préalable de PROBETON et la conformité au PTV 406 [8]. La teneur en granulats de béton (fins et grossiers) dans le squelette inerte est limitée à 10 % en masse pour les sources internes et externes. [17]

Maçonnerie en béton

Pour les éléments de maçonnerie en béton, la norme NBN EN 771-3 [18] et ses spécifications d’application, PTV 21-001 [19], sont en vigueur. Ces normes ne contiennent aucune exigence concernant l’utilisation de granulats de béton. Le Règlement d’application pour la certification BENOR des éléments de maçonnerie en béton [20] contient des dispositions. Les granulats de béton issus de la production interne sont considérés comme utilisables s’ils sont exempts de contaminants. Les granulats de béton d’origine externe peuvent être utilisés s’ils répondent aux exigences relatives aux granulats de béton conformément au PTV 406 [8] et nécessitent l’approbation préalable de PROBETON. La teneur en granulats de béton (fins et grossiers) d’origine interne dans le squelette inerte est limitée à 20 % en masse. Dans le cas d’une origine externe, elle est de 10 %. [20]

Recherche récente

Actuellement, la NBN B 15-001 [11] limite l’utilisation des granulats de béton aux granulats grossiers. La NBN B 15-105 [13] donne la possibilité de démontrer l’aptitude à l’emploi de granulats de béton fins (sable de concassage de béton). La recherche prénormative GRANISEC a étudié, entre autres, le potentiel technologique du sable de concassage de béton à haute performance. Cette recherche a d’ailleurs servi de base à la nouvelle norme NBN B 15-105 [13]. Récemment, une demande de subvention a été introduite pour une étude prénormative appelée RECYSAND. L’objectif de cette étude est d’étudier l’aptitude à l’emploi des sables de concassage du béton au niveau collectif, avec notamment comme résultat des taux de remplacement maximaux en fonction des classes d’environnement. En décembre 2022, NEOCEM II a été lancé. Ce projet de recherche étudie l’utilisabilité des liants constitués de ciments combinés à la fraction fine du béton recyclé.  Tous les projets montrent que des initiatives sont prises en Belgique pour maximiser la possibilité d’utiliser du béton recyclé dans le nouveau béton. [BHE]

Liste de références :

[1] NBN EN 13369:2004+A1:2006+AC:2006 – Règles communes pour les produits préfabriqués en béton
[2] NBN B 21-600:2009 – Règles communes pour les produits préfabriqués en béton
[3] NBN EN 206-1:2001+A1:2004+A2:2006 – Béton – Partie 1, Spécification, performances, production et conformité
[4] NBN B 15-001:2004 – Beton – Spécification, performances, production et conformité
[5] NBN EN 13225:2013 – Produits préfabriqués en béton – Éléments de structure linéaires
[6] NBN EN 13369:2013 – Règles communes pour les produits préfabriqués en béton
[7] RAG 21-600 – Règlement d’application BENOR – Produits préfabriqués en béton fabriqués conformément aux NBN B 21-600 et NBN EN 13369, PROBETON, édition 1, 2008
[8] PTV 406 – Prescriptions techniques pour granulats recyclés, COPRO, version 9.0 du 2020-03-10
[9] NBN EN 13369:2018 – Règles communes pour les produits préfabriqués en béton
[10] NBN EN 206:2013+A2:2021 – Béton – Spécification, performances, production et conformité.
[11] NBN B 15-001:2022 – Béton – Spécification, performances, production et conformité
[12] NBN EN 12620+A1:2008 – Granulats pour béton
[13] NBN B 15-105 :2022 – Béton – Méthodologie pour l’évaluation et l’attestation de l’aptitude à l’emploi de matières premières inertes destinées au béton
[14] NBN EN 1992-1-1:2005 + ANB:2010 – Eurocode 2: Calcul des structures en béton – Partie 1-1: Règles générales et règles pour les bâtiments
[15] PTV 100:2002+A1:2006+A2:2011+ A3:2014 – Prescriptions techniques pour les produits préfabriqués pour travaux d’infrastructure, PROBETON
[16] NBN B 15-001:2012 – Béton – Spécification, performances, production et conformité
[17] RAG 100 – Règlement d’application BENOR – Produits en béton, PROBETON, édition 2, 2020
[18] NBN EN 771-3+A1:2015 – Spécifications pour éléments de maçonnerie – Partie 3: Éléments de maçonnerie en béton de granulats
[19] PTV 21-001 – Prescriptions techniques pour éléments de maçonnerie en béton, PROBETON, édition 4, 2021
[20] RA 21-001 – Règlement d’application BENOR – Éléments de maçonnerie en béton, PROBETON, édition 5, 2021