Brevet FR2860444A3 — publié le 20050408

FR 2860444 A3 20050408 FR 0311635 A 20031003 1 DESCRIPTION La présente invention concerne la fabrication de matériaux de construction à partir de déchets minéraux polluants traités par un procédé d'immobilisation et leurs utilisations, en particulier dans les secteurs de la construction de voirie, de la construction de décharges, de l'exploitation des mines, de la décontamination de sites pollués et du recyclage de surfaces ou de sols. Dans le cadre des mesures de construction ou de réhabilitation des secteurs précédemment nommés, on a souvent besoin de grandes quantités de terre, par exemple pour la réalisation de remblais, de murs anti- bruit ou de protection visuelle, de couches de fondation, d'assises de chaussées (couches porteuses), de couches de protection contre le gel, de couches ou chapes d'étanchéité, d'aménagement ou de modelage de terrain ou pour remblayer les tranchées ou fouilles formées sur les chantiers de construction. On utilise à cet égard habituellement de précieux matériaux de terrain ou de sols naturels. La présente invention a pour objet de fournir des matériaux de construction de remplacement appropriés et qui épargnent les ressources, en particulier pour les tâches susvisées. Conformément à la présente invention, le problème est résolu en ce que l'on utilise pour ce faire des matériaux de construction issus de déchets minéraux polluants immobilisés qui répondent aux exigences respectives en matière de techniques de construction et de techniques de l'environnement. La présente invention a donc pour objet un procédé de fabrication de matériaux de construction à partir de déchets minéraux polluants qui ont été préalablement soumis à un traitement d'immobilisation, caractérisé en ce que la matière première utilisée pour ladite fabrication est choisie dans le groupe formé par les déblais du sol, les gravats, les gravats routiers, les ballasts de rail contaminés, les boues de curage chargées, les cendres, les laitiers, les poussières et/ou les déchets urbains, industriels ou issus des mines et comprend au moins un agent de liaison, le cas échéant en combinaison avec au moins un additif choisi dans le groupe formé par les ciments, les sables sidérurgiques, les cendres volantes, les pouzzolanes, les émulsions bitumineuses, les cires, les résines, les matières synthétiques, la chaux, le plâtre, l'argile, les silicates, les sulfures, les sulfates, les zéolithes et les charbons actifs. Selon une première caractéristique, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que la fabrication des matériaux de construction est réalisée au moyen d'une installation ou unité de malaxage mobile, par exemple à l'endroit où sont produits les déchets polluants utilisés ou sur le site même d'utilisation des matériaux de construction fabriqués. La présente invention a également pour objet l'utilisation des matériaux de construction obtenus par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour la réalisation de remblais, digues, barrages ou analogues, notamment pour la réalisation de remblais servant de fondations ou de couches porteuses, de couches anti-gel, et/ou d'écrans anti-bruit/anti-vue, en particulier dans la construction de routes ou de voies ferrées. Selon une autre caractéristique, l'utilisation des matériaux de 15 construction obtenus par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention se fait: - dans le modelage de terrains, - pour la réalisation de couches minérales d'étanchéité, de type de celles utilisées dans la réhabilitation, l'aménagement ou la mise en conformité de décharges, en particulier pour la réalisation de couches minérales d'étanchéité de surface, de base ou de couches intermédiaires, notamment pour la réalisation de barrières de soutien, de compensation, ou de barrières géologiques artificielles, - dans le traitement de sites miniers, en particulier pour la couverture de crassiers, de terrils et analogues, le remplissage ou l'étanchéification de bassins de décantation, d'étangs de boues et similaires, - pour la réhabilitation, la restauration, la sécurisation et/ou la restructuration d'anciens sites industriels, - pour le traitement de déchets minéraux polluants du BTP, et/ou 30 - pour la réhabilitation, l'assainissement, l'aménagement et la mise en conformité de décharges. Selon une variante avantageuse, on intercale dans les couches minérales obtenues, au moins une couche intermédiaire d'un élément de renforcement destiné à améliorer l'élasticité de l'ensemble, ledit ou lesdits éléments étant de préférence conformés sous la forme de nattes ou de treillis grillagés réalisés en un matériau imputrescible et/ou en un matériau plastique, respectivement gonflant, en particulier sous la forme de tapis ou de nattes de Bentonite. La fabrication de ces matériaux de construction se fait à l'aide d'un procédé d'immobilisation connu en soi, dans lequel les substances polluantes contenues dans les déchets minéraux sont incorporées par mélange avec des réactifs appropriés (liants, additifs) dans une matrice physiquement solide et chimiquement stable. En France, ce procédé est surtout utilisé pour le pré-traitement de ce que l'on appelle "déchets industriels spéciaux ultimes" avant leur élimination dans des décharges de classe 1. Concernant les déchets minéraux utilisés, il s'agit de préférence de déblais du sol, de gravats, de gravats routiers ou de ballasts de rail contaminés. Mais on peut aussi préparer en conséquence et utiliser des boues résiduelles d'épuration ou de curage, des cendres, des laitiers ou des poussières chargés contaminés et de nombreux autres déchets urbains, industriels ou issus des mines. Les substances polluantes à traiter peuvent être tant de nature organique que de nature inorganique (par exemple des hydrocarbures ou des métaux lourds). On compte parmi les liants et additifs utilisés entre autres, des ciments, des sables sidérurgiques, des cendres volantes, des pouzzolanes, des émulsions bitumineuses, des cires, des résines, des matières synthétiques, de la chaux, du plâtre, de l'argile, des silicates, des sulfures, des sulfates, des zéolithes et des charbons actifs. La formulation appropriée respective est habituellement déterminée dans le cadre d'un essai de qualification. Le procédé de mélange se fait de préférence avec des centrales de malaxage mobiles à haute puissance. Si nécessaire, les déchets utilisés sont au préalable criblés et concassés. Pour l'assurance qualité et le contrôle de réussite, on fabrique habituellement des éprouvettes du matériau enrobé, qui sont examinées pour vérifier leur conformité aux critères en matière de techniques de construction et d'environnement. Le matériau de construction fini, que l'on appelle immobilisat, est mis en place et densifié par des appareils de construction disponibles dans le commerce, comme par exemple des chenilles, des trains de rouleaux compresseurs ou des finisseurs. Les propriétés des matériaux de construction de type immobilisat sont habituellement comparables avec celles d'un béton maigre et peuvent être coordonnées ou optimisées en fonction de l'utilisation finale respective. Le matériau se caractérise entre autres par une grande durabilité, une faible perméabilité et une faible aptitude à l'érosion, et est supérieur à la plupart des matériaux de terrain habituellement utilisés du point de vue des techniques de construction. L'invention prévoit d'utiliser des matériaux de construction de ce type en particulier dans les secteurs de la construction de voirie, de la construction de décharges, de l'exploitation des mines, de la réhabilitation ou décontamination de sites pollués et du recyclage de surfaces ou de sols. Dans la fabrication des routes et des voies de chemin de fer, on peut réaliser à partir des matériaux de construction par exemple des remblais, des couches de fondation, des assises de chaussées et des couches de protection contre le gel. Une autre application préférée des matériaux de construction de type immobilisat en voirie ou dans d'autres mesures d'infrastructure sont les aménagements de paysage et la réalisation de remblais anti-bruit ou anti-vue. Dans le cadre des mesures de construction de décharge, on peut fabriquer en particulier des composantes de couches d'étanchéité de base, intermédiaires ou de surface, comme des chapes minérales, des assises, des couches d'égalisation et d'autres barrières géologiques artificielles à partir des matériaux de construction de type immobilisat. Du fait des bonnes propriétés matérielles de ces matériaux de construction, l'élaboration d'une étanchéité est souvent simplifiée et l'épaisseur totale de la couche d'étanchéité réduite. On peut même éventuellement renoncer à l'application de panneaux d'étanchéité synthétiques ou de revêtements d'asphalte. Pour améliorer l'élasticité éventuellement nécessaire des couches d'immobilisat, il est possible, dans un autre mode de réalisation de l'invention, d'intercaler par couches des éléments de renforcement, de préférence sous la forme de nattes de type treillis ou de fibres en matériau imputrescible et/ou de matériaux plastiques ou gonflants, en particulier sous la forme de nattes de bentonite. Dans le cas de mesures de réhabilitation ou de sécurisation au niveau de sites d'exploitation des mines, les matériaux de construction de type immobilisat sont appropriés par exemple pour recouvrir des terrils ainsi que pour remblayer ou étanchéifier des bassins de décantation ou d'étangs de boues. Concernant la réhabilitation, la sécurisation ou la reconversion de sites pollués (par exemple d'anciennes surfaces industrielles), on peut utiliser des matériaux de construction de type immobilisat par exemple pour remblayer les tranchées ou fouilles provoquées par les excavations ou pour confiner des pollutions du sous-sol ou des pollutions résiduelles. De plus, on peut envisager une multitude d'autres possibilités d'utilisation pour des matériaux de construction de ce type. Les principaux avantages de l'invention sont la préservation des ressources naturelles et des volumes de décharges, la valorisation appropriée de déchets à éliminer en soi non utilisables, ainsi que l'économie de coûts considérables en cas de mesures de construction et de réhabilitation par la suppression des coûts d'élimination et la suppression des coûts d'approvisionnement en matériaux de construction usuels. Les solutions globales les plus lucratives en termes d'écologie et d'économie peuvent être réalisées en accord avec la présente invention en ce que les déchets pollués sont traités sur leur lieu d'origine ou de création à l'aide d'installations de malaxage mobiles et peuvent aussi y être valorisés en tant que matériaux de construction de type immobilisat. On peut ainsi économiser en outre les dépenses de transport du matériau (coûts, émissions ou rejets nuisibles, énergie). Cette possibilité est souvent donnée dans les secteurs d'application envisagés. Ainsi, dans le cas des travaux de réfection et de réparation de voirie et de chemins de fer, on dispose souvent de grandes quantités de matières contaminées de démolition et de décombres, en particulier de décombres de route ou de remblais de rails contenant du goudron, qui, après immobilisation réussie sur place, peuvent être réutilisés en tant que matériau de construction pour la nouvelle réalisation des tracés. Concernant les mesures de construction de décharges, il est même possible de fabriquer des matériaux de construction d'étanchéité de type d'immobilisat à partir de déchets appropriés issus du corps même de la décharge. Au niveau de sites d'exploitation des mines, le matériau de terril existant ou le contenu des bassins de décantation, après immobilisation réussie, peut être exploité pour recouvrir ou remblayer ceux-ci. Lors de la décontamination de sites pollués et lors du recyclage de surfaces, les décombres de terrain contaminés et les décombres de construction peuvent être immobilisés sur place et sont utilisés en tant que matériaux de remblayage ou de bouchage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrit. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -7 REVENDICATIONS 1. Utilisation d'une matière première pour la fabrication de matériaux de construction à partir de déchets polluants minéraux qui ont été préalablement soumis à un traitement d'immobilisation, caractérisée en ce que ladite matière première utilisée est choisie dans le groupe formé par les déblais du sol, les gravats, les gravats routiers, les ballasts de rail contaminés, les boues de curage chargées, les cendres, les laitiers, les poussières et/ou les déchets urbains, industriels ou issus des mines et comprend au moins un agent de liaison, le cas échéant en combinaison avec un additif, choisis dans le groupe formé par les ciments, les sables sidérurgiques, les cendres volantes, les pouzzolanes, les émulsions bitumeuses, les cires, les résines, les matières synthétiques, la chaux, le plâtre, l'argile, les silicates, les sulfures, les sulfates, les zéolithes et les charbons actifs. 2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite fabrication des matériaux de construction à partir de la matière première est réalisée au moyen d'une installation ou unité de malaxage mobile, par exemple à l'endroit où sont produits les déchets polluants utilisés ou sur le site même d'utilisation des matériaux de construction fabriqués. 3. Utilisation des matériaux de construction selon la revendication 1 ou 2 pour la réalisation de remblais, digues, barrages ou analogues, notamment pour la réalisation de remblais servant de fondations ou de couches porteuses, de couches anti-gel, et/ou d'écrans anti-bruit/antivue, en particulier dans la construction de routes ou de voies ferrées. 4. Utilisation des matériaux de construction selon la revendication 1 ou 2 dans le modelage de terrains. 5. Utilisation des matériaux de construction selon la revendication 1 ou 2 pour la réalisation de couches minérales d'étanchéité, de type de celles utilisées dans la réhabilitation ou l'assainissement de décharges ou de sols pollués, en particulier pour la réalisation de couches minérales d'étanchéité de surface, de base ou de couches intermédiaires, notamment pour la réalisation de barrières de soutien, de compensation, ou de barrières géologiques artificielles. 6. Utilisation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'on intercale dans les couches minérales obtenues, au moins une couche intermédiaire d'un élément de renforcement destiné à améliorer l'élasticité de l'ensemble, ledit ou lesdits éléments étant de préférence conformés sous la forme de nattes ou de treillis grillagés réalisés en un matériau imputrescible et/ou en un matériau plastique, respectivement gonflant, en particulier sous la forme de tapis ou de nattes de Bentonite. 7. Utilisation des matériaux de construction selon la revendication 1 ou 2 dans le traitement de sites miniers, en particulier pour la couverture de crassiers, de terrils et analogues, le remplissage ou l'étanchéification de bassins de décantation, d'étangs de boues et similaires. 8. Utilisation des matériaux de construction selon la revendication 1 ou 2 pour la réhabilitation, la restauration, la sécurisation et/ou la restructuration d'anciens sites industriels. 9. Utilisation des matériaux de construction selon la 15 revendication 1 ou 2 pour le traitement de déchets minéraux polluants du BTP. 10. Utilisation des matériaux de construction selon la revendication 1 ou 2 pour la réhabilitation, l'assainissement, l'aménagement et la mise en conformité de décharges.