Brevet FR3127942A1 — publié le 20230414

La présente divulgation concerne une composition de béton comprenant : - un liant hydraulique ; - des granulats ; - de l’eau ; et - optionnellement un ou plusieurs adjuvants ; dans laquelle les granulats comprennent des granulats de MIDND dont la taille varie de 4 à 20 mm, lesdits granulats de MIDND présentant une teneur maximale en poids en métaux non ferreux n’excédant pas 0,2% et une teneur maximale en poids en métaux ferreux n’excédant pas 5%. UTILISATION DE MÂCHEFERS D’INCINERATION DE DECHETS NON DANGEREUX DANS DES USAGES BETONS DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne le domaine des compositions de bétons, en particulier des compositions de béton comprenant des granulats de Mâchefers d’Incinération de Déchets Non Dangereux. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE Les Mâchefers d’Incinération de Déchets Non Dangereux (MIDND) sont des déchets bruts provenant de l’extraction des matières solides en sortie de four des unités d’incinération de déchets non dangereux. Ce sont des matériaux alcalins composés principalement de silicates et d’alumines, de calcaire et de chaux, d’eau (résultant du refroidissement à l’eau des MIDND), d’imbrûlés et de métaux ferreux et non ferreux. Dans grands nombres de pays, l’usage de ces déchets produits en masse est strictement encadré afin de répondre à des exigences techniques et environnementales. Ainsi, avant de pouvoir être valorisés, les MIDND doivent passer par des étapes de traitement (extraction des métaux ferreux, extractions des métaux non ferreux) et de maturation de quelques mois pour réduire leur potentiel polluant. A ce jour, la principale voie de valorisation des MIDND est leur utilisation en technique routière, par exemple en sous-couche de chaussée ou d’accotement d’ouvrages routiers revêtus ou encore en remblai technique. Leur utilisation comme granulat pour béton en substitution partielle ou totale des granulats naturels a également été envisagée depuis de nombreuses années. Cependant, leur usage dans ce type d’application a été freiné par des problèmes de compatibilité ciment/granulat réduisant l’intégrité physique et les propriétés mécaniques des matériaux formés. En effet, il a été observé que les bétons préparés à partir de MIDND sont sujets à des phénomènes de gonflement et de fissuration. Les particules métalliques présentes dans les MIDND, en particulier l’aluminium, ont été identifiées comme les principales responsables de ces phénomènes. En effet, l’aluminium s’oxyde en milieu basique conduisant à des dégagements d’hydrogène mais également à la formation d’hydroxydes d’aluminium susceptibles de provoquer des gonflements conduisant à la fissuration des bétons et entraînant une diminution de leurs propriétés mécaniques. La réduction de la teneur en métaux non ferreux dans les MIDND apparaît donc être un challenge à surmonter pour envisager une valorisation plus large des MIDND dans des usages bétons. Un besoin existe donc pour la mise à disposition de compositions de bétons comprenant des granulats de MIDND dans lesquelles les problèmes de compatibilité ciment/granulat sont réduits et également pour la mise à disposition d’un procédé de traitement des MIDND conduisant à des granulats de MIDND pouvant être utilisés dans des usages bétons, c’est-à-dire sans générer les inconvénients observés avec les MIDND conventionnels. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION La présente invention porte sur une composition de béton comprenant : - un liant hydraulique ; - des granulats ; - de l’eau ; et - optionnellement un ou plusieurs adjuvants ; dans laquelle les granulats comprennent des granulats de MIDND dont la taille varie de 4 à 20 mm, lesdits granulats de MIDND présentant une teneur maximale en poids en métaux non ferreux n’excédant pas 0,2% et une teneur maximale en poids en métaux ferreux n’excédant pas 5%. La présente invention porte également sur un procédé de préparation de granulats de MIDND comprenant les étapes suivantes : (a) fourniture de granulats de MIDND dont la taille est inférieure à 20 mm, de préférence fourniture de granulats de MIDND de fraction granulométrique 0/4, 4/10 et 10/20 ; (b) élimination des éléments non-ferreux dans les granulats de MIDND par au moins un passage, typiquement au moins deux passages, desdits granulats dans une machine séparatrice à courant de Foucault avec application d’un champ magnétique dont la puissance varie de 0,01 à 1 Tesla. Enfin, la présente invention porte sur l’utilisation des granulats de MIDND obtenus selon le procédé de l’invention pour la préparation de béton et sur l’utilisation de la composition de béton pour piéger les métaux lourds contenus dans les granulats de MIDND. D’autres aspects de l’invention sont tels que décrits ci-dessous et dans les revendications. FIGURE illustration d’un procédé de préparation des granulats de MIDND selon l’invention Composition de béton comprenant : - un liant hydraulique ; - des granulats ; - de l’eau ; et - optionnellement un ou plusieurs adjuvants ; dans laquelle les granulats comprennent des granulats de Mâchefers d’Incinération de Déchets Non Dangereux (MIDND) dont la taille varie de 4 à 20 mm, lesdits granulats de MIDND présentant une teneur maximale en poids en métaux non ferreux n’excédant pas 0,2% et une teneur maximale en poids en métaux ferreux n’excédant pas 5%. Composition de béton selon la revendication 1 dans laquelle les granulats de MIDND comprennent des granulats 4/10 et 10/20 : - lesdits granulats 4/10 de MIDND présentant une teneur maximale en poids en métaux non ferreux n’excédant pas 0,2% et une teneur maximale en poids en métaux ferreux n’excédant pas 5%, et - lesdits granulats 10/20 de MIDND présentant une teneur maximale en poids en métaux non ferreux n’excédant pas 0,1% et une teneur maximale en poids en métaux ferreux n’excédant pas 5%. Composition de béton selon la revendication 1 ou 2 répondant au fuseau granulométrique suivant : % massique de passants aux coupures indiquées % massique minimal % massique maximal Coupure 40 mm 100 100 20 mm 90 100 8 mm 40 90 4 mm 25 75 2 mm 20 60 0,5 mm 15 45 0,063 mm 10 30 Composition selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le liant hydraulique est un ciment Portland CEM I, un ciment composé Portland CEM II, un ciment de haut fourneau CEM III, un ciment pouzzolanique CEM IV, un ciment composé CEM IV, un laitier granulé de haut fourneau moulu ou leurs mélanges. Composition selon l’une des revendications précédentes comprenant de 70 à 95% en poids de granulats par rapport au poids total de la composition. Composition selon l’une des revendications précédentes dans laquelle les granulats comprennent, par rapport au poids total des granulats : - de 0 à 60% en poids de granulats 4/10 de MIDND ; - de 0 à 60% en poids de granulats 10/20 de MIDND ; et - de 10 à 60% en poids de sable, la somme des pourcentages en poids étant égale à 100%. Composition selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le rapport massique eau efficace/liant hydraulique est de 0,2 à 0,8. Composition selon l’une des revendications précédentes dans laquelle l’adjuvant est choisi parmi les accélérateurs de prise, les accélérateurs de durcissement, les retardateurs de prise, les plastifiants, les réducteurs d’eau, les superplastifiants, les entraîneurs d’air, les hydrofuges, les pigments et leurs mélanges. Procédé de préparation de granulats de MIDND comprenant les étapes suivantes : (a) fourniture de granulats de MIDND dont la taille est inférieure à 20 mm, de préférence fourniture de granulats de MIDND de fraction granulométrique 0/4, 4/10 et 10/20 ; (b) élimination des éléments non-ferreux dans les granulats de MIDND par au moins un passage, typiquement au moins deux passages, desdits granulats dans une machine séparatrice à courant de Foucault avec application d’un champ magnétique dont la puissance varie de 0,01 à 1 Tesla. Procédé selon la revendication 9 dans lequel l’étape (a) comprend les étapes suivantes : (a’) fournir des MIDND maturés ; (b’) débarrasser les MIDND maturés des éléments dont la taille est supérieure à 300 mm pour obtenir une fraction granulométrique 0/300 ; (c’) optionnellement débarrasser la fraction granulométrique 0/300 des métaux ferreux ; (d’) soumettre la fraction granulométrique 0/300 obtenue à l’issue de l’étape (b’) ou (c’) à un criblage avec au moins une coupure à 20 mm, de préférence avec une coupure à 20 mm et une coupure à 80 mm ; (e’) optionnellement débarrasser la fraction granulométrique 0/20 obtenue à l’étape (d’) des métaux ferreux ; (f’) soumettre la fraction granulométrique 0/20 obtenue à l’étape (d’) ou (e’) à un criblage à double coupure avec une coupure à 4 mm et une coupure à 10 mm pour obtenir les fractions granulométriques 0/4, 4/10 et 10/20 ; (g’) optionnellement soumettre la fraction granulométrique 20/300, de préférence la fraction granulométrique 20/80, obtenue à l’étape (d’) à un broyage et répéter les étapes (d’) à (f’). Utilisation des granulats de MIDND obtenus selon le procédé de la revendication 9 ou 10 pour la préparation de béton. Utilisation de la composition de béton selon l’une des revendications 1 à 8 pour piéger les métaux lourds contenus dans les granulats de MIDND.