6.2.9 Béton
Le béton est un matériau de construction composite composé d’une combinaison de granulats tels que le sable et la pierre concassée et d’un liant ou d’une pâte comme le ciment. La forme la plus courante de béton est constituée de granulats minéraux tels que des pierres, du gravier et du sable, de ciment et d’eau. Le ciment s’hydrate après le mélange et durcit pour former un matériau ressemblant à de la pierre. Le béton a une faible résistance à la traction et est généralement renforcé par l’ajout de barres d’armature en acier : on parle alors communément de béton armé.
Le béton est un matériau solide, durable et peu coûteux qui est le matériau de construction structurel le plus utilisé aux États-Unis. En raison de la vaste échelle de la demande de béton, les impacts de sa fabrication, de son utilisation et de sa démolition sont étendus. Les habitats sont perturbés par l’extraction des matériaux ; une énergie importante est utilisée pour extraire, produire et expédier le ciment ; et des émissions toxiques dans l’air et dans l’eau résultent de la fabrication du ciment. La fabrication du ciment, en particulier, consomme beaucoup d’énergie.
Les estimations indiquent qu’environ une tonne de dioxyde de carbone est libérée pour chaque tonne de ciment produite, ce qui représente 7 % à 8 % des émissions de CO2 d’origine humaine. Et bien que le béton ne soit généralement composé que de 9 à 13 % de ciment, celui-ci représente pourtant 92 % de l’énergie intrinsèque du béton. La poussière de ciment contient des cristaux de dioxyde de silicium libres, des oligo-éléments comme le chrome et de la chaux, qui peuvent tous avoir un impact négatif sur la santé des travailleurs. Le mélange du béton nécessite une grande quantité d’eau et génère des eaux usées et de ruissellement alcalines qui peuvent contaminer les cours d’eau et la végétation.
Minimiser les effets environnementaux : L’incorporation de granulats locaux et/ou recyclés (comme le béton broyé issu de la démolition) est un excellent moyen de réduire les impacts des déchets solides, des émissions de transit et de la perturbation des habitats. Il est également possible de réduire considérablement les effets sur l’environnement en remplaçant le ciment Portland par de la pouzzolane (sous-produit industriel tel que les cendres volantes, la fumée de silice, les cendres de balle de riz, les scories de four et le tuf volcanique). Les cendres volantes, un résidu de la combustion du charbon, sont très populaires en tant que substitut du ciment. Elles réduisent généralement la porosité, augmentent la durabilité et améliorent l’ouvrabilité et la résistance à la compression, bien que le temps de durcissement soit plus long. Les cendres volantes constituent généralement 10 % à 15 % des mélanges standard, mais de nombreuses applications permettent de substituer jusqu’à 35 % à 60 % du ciment, et avec certains types de cendres volantes (par exemple, la classe C), le ciment peut être complètement remplacé pour certains projets.
Dans les applications non structurelles, l’utilisation du béton peut être réduite en piégeant l’air dans le produit fini ou par l’utilisation de granulats de faible densité. L’air piégé déplace le béton tout en améliorant la valeur d’isolation et en réduisant le poids et les coûts des matériaux, sans compromettre la durabilité et la résistance au feu du béton standard. Les agrégats à faible densité tels que la pierre ponce, la vermiculite, la perlite, le schiste, les billes de polystyrène ou la fibre minérale offrent des avantages similaires en matière d’isolation et de réduction du poids.
Considérations relatives au béton coulé sur place ou préfabriqué, et aux unités de maçonnerie en béton (CMU) :
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Concevoir la réutilisation de portions de structures existantes, comme les dalles ou les murs qui sont dans un état satisfaisant.
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Recycler le béton démoli sur place pour l’utiliser comme granulat ou matériau de remplissage pour les nouveaux projets, ou le recycler dans les décharges locales.
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Incorporer la quantité maximale de cendres volantes, de laitier de haut fourneau, de fumée de silice et/ou de laitier de balle de riz appropriée au projet, réduisant ainsi l’utilisation de ciment de 15 à 100 %.
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L’utilisation de systèmes préfabriqués minimisera les déchets de matériaux de coffrage et réduira l’impact des eaux de lavage sur les sols.
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Envisager des substituts de matériaux alternatifs ou possibles pour le béton, tels que les ICF, qui réduisent les déchets, améliorent la performance thermique et peuvent réduire les calendriers de construction. De même, les bétons cellulaires, moussés, aérés autoclavés et autres bétons légers ajoutent une valeur d’isolation tout en réduisant le poids et le béton nécessaire. L’utilisation de matériaux terreux et rapidement renouvelables, tels que la terre battue, le torchis ou la botte de paille, réduit le besoin en matériaux d’isolation et de finition dans les projets résidentiels et commerciaux.
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Utiliser des agents de décoffrage non toxiques.
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Les déchets peuvent être minimisés en planifiant soigneusement les quantités de matériaux en béton.
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Pour les semelles, envisager des systèmes de coffrage à base de tissu pour une installation rapide et des économies de bois.
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Réduisez les déchets de bois et les coûts de matériaux en employant des coffrages à béton en acier ou en aluminium, qui peuvent être réutilisés beaucoup plus de fois que les coffrages en bois.
Béton perméable/poreux : Jusqu’à 75 % de la surface urbaine est recouverte d’un revêtement imperméable, qui empêche la recharge des eaux souterraines, contribue à l’érosion et aux inondations, véhicule la pollution vers les eaux locales et augmente la complexité et les coûts du traitement des eaux pluviales. L’une des principales caractéristiques des revêtements perméables est qu’ils contiennent des vides qui permettent à l’eau de s’infiltrer dans les matériaux de base. Il réduit également le débit de pointe des eaux pluviales et la pollution de l’eau et favorise la recharge des nappes phréatiques. Les pavages drainants peuvent incorporer des agrégats et des cendres volantes recyclés, ce qui permet de réduire les déchets et l’énergie intrinsèque. Le pavage drainant peut être utilisé dans les aires de stationnement et d’accès ayant une résistance à la compression allant jusqu’à 4000 psi. Il atténue également les problèmes liés aux racines des arbres, et la zone de percolation encourage les racines à se développer en profondeur. L’échange thermique accru avec le sol sous-jacent peut diminuer la température de l’air ambiant en été de 2 à 4 °F.
Formation du béton : Les applications coulées en place nécessitent un coffrage sur place pour donner forme aux murs et aux dalles et aux autres éléments du projet pendant qu’il durcit (figure 6.9). Le contreplaqué et le bois fraisé sont les matériaux de coffrage les plus courants, contribuant aux déchets de construction et aux impacts de la récolte et de la transformation du bois. Les coffrages en bois peuvent être fabriqués à partir de bois récupéré et peuvent généralement être démontés et réutilisés plusieurs fois. Le désassemblage des coffrages en bois de construction et en contreplaqué de qualité extérieure devrait être envisagé pour être réutilisé dans le cadre du projet.
Figure 6.9. Photo de charpentiers installant un coffrage en béton pour les murs de la fosse de l’installation de déchets de haute activité.
Source : Bechtel Corporation.
Les décoffrants ou agents de séparation sont des matériaux qui facilitent la séparation des coffrages du béton durci. Ces matériaux empêchent le béton de se lier au coffrage, ce qui peut entacher la surface lorsque les coffrages sont démontés. Les décoffrants traditionnels, comme le carburant diesel, l’huile à moteur et le mazout domestique, sont cancérigènes, ce qui limite le potentiel de réutilisation des coffrages en bois, car ils exposent le personnel de construction aux COV (et potentiellement les occupants aussi). Ils sont désormais interdits par diverses réglementations étatiques et fédérales, dont le Clean Air Act. Les composés de décoffrage à base d’eau à faible teneur en COV ou sans COV qui incorporent du soja ou d’autres huiles d’origine biologique réduisent considérablement les risques pour la santé du personnel de construction et des occupants, et facilitent souvent l’application de finitions ou de produits d’étanchéité, le cas échéant. De nombreuses options à base de soja sont moins coûteuses que leurs homologues à base de pétrole.
Lors de la conception d’un coffrage de béton, il faut également tenir compte des facteurs qui auront un effet négatif et un impact sur la pression du coffrage de béton. Ces facteurs comprennent le taux de placement, le mélange de béton et la température. Le taux de placement doit généralement être plus faible en hiver qu’en été. Fondamentalement, le nombre de mètres cubes placés par heure ou la taille du projet n’ont pas d’importance. Ce qui compte, c’est le taux de mise en place par hauteur et par temps (hauteur du mur coulé par heure).
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