Recyclage du ciment dans le ciment : incorporation des déchets de construction et de démolition dans le cru cimentier

Recycling of cement in cement : Incorporation of Construction and Demolition Waste in cement raw meal

• Auteur / Autrice : Hichem Krour
• Direction : André Lecomte, Romain Trauchessec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 12/01/2021
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale C2MP - Chimie mécanique matériaux physique (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jean Lamour (Nancy ; Vandoeuvre-lès-Nancy ; Metz)
• Jury : Président / Présidente : Agnès Smith
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : André Lecomte, David Bulteel, Cécile Diliberto, Laurent Izoret
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Agnès Smith, David Bulteel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement thermique

Clinkers (ciments)

Recyclage

Granulats

Ciment

Mots clés libres

Ciments

Granulats recyclés

Cru cimentier

Aptitude à la cuisson

Cements

Recycled aggregates

Cement raw meal

Burnability

Résumé

Le projet Européen « SeRaMCo » vise à la fabrication d’éléments préfabriqués en béton contenant des granulats recyclés et du ciment « recyclé ». Ce ciment est fabriqué en incorporant des déchets de construction et de démolition dans le cru cimentier, notamment la fraction fine qui est la plus riche en pâte de ciment durci. Cette thèse de doctorat a permis de mieux comprendre l’impact de la variabilité chimique et minéralogique des granulats recyclés sur le taux d’incorporation et sur la proportion des autres constituants du cru. Les synthèses en laboratoire et caractérisations associées ont permis de suivre l’évolution de la minéralogie au cours de l’élévation de la température et pour plusieurs types et taux de granulats recyclés. Les essais ont aussi montré, notamment par microscopie électronique en transmission, que pour un taux élevé d’incorporation, la présence de quartz, de feldspath et de céramique peut altérer l’aptitude à la cuisson du cru et les mécanismes réactionnels. En partenariat avec le cimentier VICAT, les travaux ont prouvé qu’il est possible de produire un ciment « recyclé » industriel aux propriétés usuelles en ajustant au besoin le procédé de fabrication ou en réduisant le taux d’incorporation. Un taux d’incorporation même limité permet de valoriser sans difficultés les déchets disponibles à l’échelle régionale d’une cimenterie en préservant ses ressources naturelles. Ces travaux offrent également de nouvelles perspectives quant à la valorisation d’autres matériaux en cimenterie et l’étude de leur réactivité.

The European ''SeRaMCo'' project aims to manufacture precast concrete elements containing recycled aggregates and ''recycled'' cement. This cement is obtained by incorporating construction and demolition waste into its raw material, in particular the fine fraction which is the richest in hardened cement paste. This PhD thesis provided a better understanding of the impact of the chemical and mineralogical variability of recycled aggregates on the incorporation rate and on the proportion of other raw materials. Laboratory syntheses and associated characterizations allowed to follow the evolution of the mineralogy during the rise in temperature and for several types and rates of recycled aggregates. Tests, including transmission electron microscopy, have also shown that for a high rate of incorporation, the presence of quartz, feldspar and ceramic can affect the burnability of the cement raw meal and the reaction mechanisms. In partnership with the cement manufacturer VICAT, the work has shown that it is possible to produce an industrial ''recycled'' cement with usual properties by adjusting the manufacturing process as needed or by reducing the rate of incorporation. Even a limited incorporation rate allows to recover easily the waste available on a regional scale from a cement plant while preserving its natural resources. This work also offers new perspectives for the recovery of other materials in cement works and the study of their reactivity.