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Source: АrсhDаilу

Qu’est-ce que le béton de laitier d’acier?

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L’industrie de la construction est l’une des plus importantes au monde, et le ciment et le béton sont littéralement les éléments constitutifs de son succès. Évoluant des grottes préhistoriques aux imposants gratte-ciel d’aujourd’hui, les structures en béton ont été et continueront d’être des éléments vitaux de la civilisation moderne, fournissant un support fiable et durable pour les bâtiments, les routes, les ponts, les tunnels et les barrages. À tel point que le béton est le matériau le plus consommé sur Terre, juste après l’eau, tandis que l’acier utilisé pour le renforcer est de loin le métal le plus couramment utilisé. Mais cela ne va pas sans coûts environnementaux élevés : le béton représente 8 % des émissions mondiales de CO2, dont une grande partie provient de l’extraction et du transport de granulats tels que le sable, le gravier et la pierre concassée.

Une grande partie de la construction de villes plus saines consiste à rendre le béton plus durable, mais cela s’accompagne de nombreux défis. Arrêter la production de béton n’est tout simplement pas possible, et la remplacer entièrement est plutôt une approche à long terme qui semble encore hors de portée. Donc, aujourd’hui, il s’agit plutôt de trouver des moyens de diminuer les effets environnementaux du matériau sans compromettre ses hautes performances. Mais où chercher ? Des recherches récentes suggèrent qu’une solution pourrait être trouvée dans les déchets industriels recyclés, en particulier dans un sous-produit de la sidérurgie appelé laitier d’acier. Ci-dessous, nous vous dévoilerons son potentiel prometteur dans l’industrie de l’architecture et de la construction.

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Remplacement des granulats naturels par des déchets industriels

Les granulats sont l’un des composants les plus cruciaux du béton; environ les trois quarts de son volume sont composés de granulats fins et grossiers liés entre eux par du ciment. Cela signifie que toutes les propriétés fondamentales du béton – durabilité, résistance mécanique, aptitude au service, etc. – sont étroitement liées à la qualité et au type de granulat. Utilisés sans relâche depuis des décennies, la plupart des granulats naturels traditionnellement utilisés pour les mélanges de béton sont rares, présentent des problèmes liés à la durabilité et leur exploitation a causé d’immenses quantités de pollution. Comme le suggère cette étude de 2021, « L’utilisation incontrôlée des ressources naturelles a entraîné de graves problèmes environnementaux pendant de nombreuses années. Par exemple, le sable et le gravier extraits sans retenue du lit des cours d’eau ont causé des dommages environnementaux. Le remplacement des granulats naturels devient ainsi une solution alternative pour aborder la durabilité.

Bien que son potentiel architectural à grande échelle soit encore étudié et testé, le laitier d’acier pourrait avoir un avenir prometteur dans l’industrie de la construction en tant que substitut partiel au ciment ou aux granulats. Plusieurs recherches ont exploré cela au fil des ans, et de nombreux chercheurs et ingénieurs ont déjà découvert qu’il était possible d’utiliser des scories d’acier comme agrégat de béton approprié. Considéré comme l’un des déchets les plus encourageants, le laitier d’acier est un sous-produit inévitable de la production d’acier. Il est produit en grande quantité lors de la séparation de l’acier fondu des impuretés dans les fours sidérurgiques. Le laitier se présente sous la forme d’un liquide fondu fondu et est une solution complexe de silicates et d’oxydes qui se solidifie lors du refroidissement, ce qui donne un matériau granulaire vitreux qui est ensuite broyé à la taille appropriée pour être utilisé comme agrégat dans le béton (ou traité ultérieurement pour produire autres produits).

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Les scories sont à la fois abondantes et potentiellement précieuses. « L’industrie sidérurgique mondiale produit plus de 130 millions de tonnes de scories d’acier chaque année », explique l’ingénieur des eaux Biplob Pramanik de l’Université RMIT de Melbourne. Selon les données de la World Steel Association, 15,7 millions de tonnes de ces scories d’acier émergent comme sous-produit rien qu’en Europe, dont 11,5 millions de tonnes sont recyclées. La quantité massive de scories d’acier produites par les aciéries du monde entier est une motivation majeure pour recycler le matériau, d’autant plus qu’il serait autrement jeté.

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Amélioration de la résistance, de la durabilité et de la durabilité environnementale

L’utilisation de scories d’acier dans le béton réduit finalement la quantité de déchets générés par l’industrie sidérurgique. Les déchets industriels sont très polluants, leur donner une nouvelle valeur est donc un excellent moyen de contribuer à l’économie circulaire. Dans le même temps, le béton de laitier d’acier réduit le besoin de granulats vierges, empêchant l’extraction de ressources naturelles limitées et réduisant les émissions de CO2 tout en maintenant les qualités physiques exceptionnelles du béton.

Parce qu’il n’est pas possible d’arrêter la production de ciment et de béton, il serait préférable de se tourner vers le recyclage des déchets industriels, qui est un autre problème environnemental, comme solution alternative au problème actuel. – Gencel et al., 2021

Une autre raison pour laquelle le béton de laitier d’acier a suscité beaucoup d’attention ces dernières années est qu’il offre une série d’avantages au-delà de sa durabilité environnementale. Lorsque le béton est mis en place et durci, les particules de laitier d’acier deviennent partie intégrante de la matrice de béton, agissant comme une charge et contribuant à améliorer la densité du béton, ce qui améliore sa résistance et sa durabilité.

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Parce que le laitier d’acier est un matériau très dense et dur, il résiste aux intempéries et à la déchirure et peut supporter plus de charge et de pression que les agrégats traditionnels tels que le gravier et le calcaire concassé. En fait, des scientifiques australiens ont fabriqué un nouveau béton avec des déchets d’acier et les résultats étaient 17 % plus résistants. D’autres ont constaté que les échantillons avec des agrégats de laitier d’acier avaient une résistance à la compression significativement plus élevée que les échantillons avec du calcaire broyé, et que le volume des pores perméables diminuait avec l’augmentation du taux de laitier d’acier, ce qui permet une meilleure maniabilité et facilite la mise en place et la finition. Il a également un coefficient de dilatation thermique inférieur à celui des granulats traditionnels, ce qui signifie qu’il peut réduire la fissuration par retrait dans les structures en béton.

Les scories d’acier peuvent offrir de grands avantages à la fois en termes d’environnement, d’économie et de développement durable. Il peut remplacer le ciment Portland à des taux de remplacement allant jusqu’à 45 % avec des valeurs de résistance à la compression significatives. – Gencel et al., 2021

Un matériau disruptif au potentiel extraordinaire

En raison de sa résistance mécanique, de sa porosité, de sa résistance à l’usure et de son absorption d’eau, le laitier d’acier est déjà utilisé comme agrégat fin et grossier pour les enrobés routiers bitumineux, ainsi que comme matière première pour le clinker, comme ballast pour les chemins de fer et comme matériau de remplissage. dans diverses fouilles. Grâce à des recherches et des tests avancés, son utilisation dans le béton est de plus en plus reconnue pour ses propriétés environnementales et physiques, ce qui signifie probablement qu’il pourrait bientôt s’étendre à d’autres utilisations. Par exemple, comme matériau approprié pour les structures en béton à haute résistance comme les tabliers de pont et les gratte-ciel, ou pour tout autre bâtiment qui serait traditionnellement construit en béton ordinaire et pourrait utiliser la durabilité et la durabilité supplémentaires. Les ingénieurs, les architectes et les concepteurs peuvent profiter de ces qualités prometteuses et faire bon usage du matériau dans leur objectif de construire des bâtiments plus sains et meilleurs.

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Il est important de noter, cependant, que le béton de laitier d’acier n’est pas aussi bien étudié que le béton traditionnel, et la façon dont il est développé aujourd’hui a encore quelques limites, parmi lesquelles le potentiel d’expansion dû à la présence de fer métallique dans le les scories et autres réactions avec les composants du béton qui peuvent être indésirables à long terme. Mais même en tant que matériau perturbateur, le béton de laitier d’acier recèle un potentiel extraordinaire. Et comme le monde ne fait que se réchauffer, les matériaux innovants de cette nature valent toujours la peine d’être explorés.

Source: АrсhDаilу

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