Conception de matériaux à partir de déchets : performances d'un liant hydraulique à base métakaolin

par Eric Bonnin

Thèse de doctorat en Bâtiment et travaux publics

Sous la direction de Jean Pera.

Soutenue en 1995

à Lyon, INSA , dans le cadre de Ecole Doctorale Mecanique, Energetique, Genie Civil, Acoustique (MEGA) (Villeurbanne) , en partenariat avec URGC-LMMX - Laboratoires des Matériaux Minéraux (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Liants
• Lixiviation
• Métaux lourds

Résumé

La gestion des déchets est, depuis quelques années, une des préoccupations majeures des organismes publics, des collectivités locales et des industriels. Les réglementations en vigueur ont pour objectif la réduction, voire la suppression à long terme de la mise en décharge. Recycler les déchets en les intégrant dans les matériaux de construction peut être une solution au problème du devenir des déchets. Notre étude envisage la conception de matériaux de construction en considérant les déchets comme une matière première. Une méthodologie de conception particulière à ce type de matériau est développée. Elle permet d'élaborer des matériaux ayant des propriétés mécaniques suffisantes tout en respectant l'environnement. Cette méthodologie met en oeuvre des techniques classiques de caractérisation des matériaux de construction, et techniques spécifiques permettant l'évaluation du potentiel polluant de ces matériaux. L'étude montre que l'utilisation de déchets tels que les cendres d'incinération d'ordures ménagères ou les déchets de fabrication des sous-couches de moquette, peuvent faire partie de la formulation de mortiers sans que ces derniers subissent des modifications trop importantes. Ces matériaux nécessitent la mise au point de liants spécifiques permettant d'assurer à la fois les performances mécaniques et l'immobilisation des produits toxiques. L'étude d'un liant spécifique à base de pouzzolane artificielle: le métakaolin, a permis de définir un certain nombre de mécanismes de piégeage. Cette étude montre que le métakaolin constitue un apport en silice et en alumine augmentant les capacités de piégeage des liants hydrauliques.

Titre traduit

= [Development of building materials including wastes : performances of metakaolin blended cement]

Résumé

During the past decade, public organisms and industrials have made considerable effort in waste management. The target of present legislation is to minimize and even suppress at long term waste land filling. Stabilization associated with wastes valorization as construction materials might be the industrial response to this concern. On of building materials was reviewed including a new raw material: waste. A new concept was developed to implement regular design processes: as for regular materials physical properties are required, and more over environmental safety has to be verified. This method relies on the one hand on regular techniques used in the field of construction materials and on the other hand on specific methods allowing to evaluate pollutant impacts of those materials. Refuse incinerator fly ashes and waste from carpet production are examples of waste that were successfully incorporated in mortar formulation. Resulting construction materials were slightly modified. Specific binders have to be designed to meet both mechanical performances and safe immobilization of toxic compounds. One of this binder, based on a synthetic pozzolan, metakaolin, was thoroughly studied and sorne of the mechanisms involved were defined. Metakaolin, which is rich in silica and alumina, increases the waste stabilization capacity of hydraulic binders.