La brique de terre cuite est un matériau de construction avec une longue tradition. La poursuite du développement de ses propriétés produit fait l'objet d'un large éventail d'efforts. Pour confirmer la durabilité du matériau de construction, l'accent est désormais mis sur sa recyclabilité en tant que nouveau problème. En collaboration avec l'industrie des briques en terre cuite et des tuiles de couverture, IAB Weimar et IZF Essen ont travaillé sur plusieurs aspects de la recherche connexe. La partie 2 concerne l'utilisation de la brique d'argile comme matière première de substitution.Fraction 2/4 mm de matériaux recyclés sélectionnés utilisés comme matière première de remplacement de gauche à droite: pavés en terre cuite (B), briques perforées verticalement ( K), gravats de bâtiments riches en briques (R), gravats de maçonnerie (V)
4 Focus 2: Les briques comme matière première de substitution
L'accent était mis ici sur l'utilisation de briques cassées à grains fins provenant de la démolition de bâtiments en tant que composants de matières premières pour la production de nouvelles briques. Comme dérivé des études décrites dans la littérature [6], [7], [8], la granulométrie de la farine de brique utilisée comme matière première secondaire ne doit pas dépasser 200 µm. La teneur totale en soufre doit rester inférieure à 0,5% en masse. D'autres exigences sont liées aux composants calcaires, qui sont limitées par les recommandations suivantes:
- Perte au feu <3% en masse
- Teneur en carbonate de calcium <10% en masse et
- Teneur en mortier et béton <20% en masse
Contrairement à ces exigences, dans les études décrites ici, des variantes à grains plus grossiers ont été utilisées comme matière première de remplacement pour tester si une utilisation directe des sables de brique est possible sans fragmentation supplémentaire. De plus, outre les briques non mélangées provenant de la démolition, les recyclats de diverses entreprises de recyclage ont également fait l'objet des études. Ceux-ci contenaient un contenu considérable de composants minéraux autres que la brique et ne répondaient pas toujours aux exigences susmentionnées.
4.1 Matériel et méthodes
Les recyclats proviennent de différentes sources. Les variétés de briques usagées non mélangées, qui peuvent être classées dans certaines qualités, ont été sélectivement retirées sous forme de décombres des structures de bâtiment qui étaient préparées pour la démolition ou en cours de démolition. De plus, des gravats de briques non mélangées, constitués principalement de briques de clinker et de tuiles, ont été fournis par une entreprise de recyclage. L'autre matériel utilisé provenait de différentes sources. Les nouveaux décombres de briques ont été disponibles grâce au projet de recherche «Recyclage des briques remplies» (»15).
Les produits recyclés achetés ont d'abord été dimensionnés en fractions plus petites et plus grandes que 4 mm. Les fractions <4 mm ont été caractérisées en détail pour les propriétés importantes pour le recyclage comme matière première secondaire. La teneur en soufre total a été déterminée avec un analyseur soufre-carbone, la teneur en CaO au moyen d'une analyse par fluorescence X et la teneur en carbonate au moyen d'une analyse thermique différentielle. La composition matérielle des recyclats a été analysée en comptant les particules par couleur au microscope numérique. Des tests préliminaires ont montré qu'avec cette méthode, il était possible de faire la différence entre les particules de brique et le mortier et de donner une granulométrie de 250 µm en fonction de la couleur. Au-dessus de cette limite, la teneur en briques augmente légèrement avec l'augmentation de la taille des particules (»16). Comme décrit ci-dessus, cela est dû à la fragmentation plus facile des mortiers et des enduits par rapport à celle des briques. Pour le comptage de la teneur en briques, de tous les échantillons, la fraction de 1/2 mm a été sélectionnée. La composition des recyclats issus du démantèlement et de la démolition a montré de fortes fluctuations. La teneur en briques variait de 100% dans le cas de briques non mélangées à une teneur en briques d'env. 20% dans les décombres de maçonnerie.
La teneur en briques variait de 100% dans le cas de briques non mélangées à une teneur en briques d'env. 20% dans les décombres de maçonnerie. Les nouvelles briques avaient une teneur moyenne en briques de 80%. D'autres composants contenus dans les mélanges étaient dans le cas du mortier recyclé utilisé, l'enduit, le béton et certains composants non identifiables. Dans le cas des nouvelles briques, des restes de mortier, d'enduit et de laine minérale étaient présents comme composants mineurs.
Dans le cas des recyclats, les échantillons qui contenaient une faible teneur en briques et une teneur élevée en particules résiduelles, présentaient des valeurs plus élevées pour les paramètres analysés que les briques non mélangées (»tableau 2). Les paramètres de qualité recommandés n'étaient que partiellement respectés par ces recyclats. Pour les nouvelles briques de support, presque tous les paramètres ont été dépassés.
À partir des 18 échantillons de recyclage disponibles à l'origine, les échantillons C, D, H, R, T et V ont été sélectionnés car ils représentaient une large gamme de matériaux recyclés. Ils ont été ajoutés aux trois corps utilisés comme matériaux de base:
- tuile de toiture sans chaux (DZ)
- brique de parement contenant de la pyrite (VMZ) et
- brique perforée verticalement à haute teneur en carbonate (HLZ)
Les quantités ajoutées ont atteint un maximum de 10% en masse pour le corps de tuile de toiture tandis que jusqu'à 25% en masse ont été ajoutés à l'argile de brique de support. Les propriétés sélectionnées des matériaux de base sont résumées dans »Tableau 3.
La distribution granulométrique des matériaux de départ a une importance cruciale pour la production de briques. Il influence la quantité d'eau de mélange requise, le comportement de retrait, les propriétés de séchage et le comportement de cuisson. Le contenu des fractions 2 µm, 2–20 µm et> 20 µm sert de référence pour l'évaluation. Ici, il existe des différences importantes entre les recyclats et les corps (»tableau 4).
Pour déterminer les effets sur les propriétés du produit, des recyclats ont été ajoutés aux corps, les quantités ajoutées étant orientées vers les exigences à satisfaire par le produit spécifique. Dans le cas des carreaux de toiture, un maximum de 10% en masse a été remplacé par les recyclats. En revanche, dans les corps en briques de parement et perforés verticalement, jusqu'à 25% en masse ont été remplacés. À partir des lots, des éprouvettes cylindriques d'un diamètre de 33 mm ont été produites dans une extrudeuse de laboratoire, puis cuites dans un four à moufle chauffé au gaz conformément aux courbes de cuisson utilisées dans les usines de production respectives (»17).
Avant d'être cuits, les échantillons ont été testés pour vérifier leur retrait à sec et leur résistance à la flexion. Pour les échantillons cuits, la densité, l'absorption d'eau, le retrait de cuisson et la résistance à la flexion ont été déterminés. L'aspect des spécimens cuits a été évalué, en particulier en ce qui concerne la présence de morceaux de chaux et d'efflorescence. Des tests sur des éluats avec un rapport eau-solide de 10 à 1 ont été effectués pour évaluer les propriétés liées à l'environnement.
4.2 Résultats
Dans le cas des recyclats utilisés pour la substitution, il est possible de différencier les variétés non mélangées récupérées des tuiles de toiture et celles contenant des impuretés minérales. Avec l'ajout de tuiles de toiture concassées non mélangées à l'argile de tuile à toiture, déjà à 3% en masse, une baisse de la résistance et une augmentation de l'absorption d'eau ont été observées. La brique de parement et les argiles de brique perforées verticalement étaient plus robustes (»18, 19). Jusqu'à une substitution de 10% en masse, aucune diminution de résistance n'a pu être observée. L'absorption d'eau n'a pas changé ou diminué. Le corps est devenu plus dense.
Avec l'ajout de variétés à constituants mineurs, la teneur substituée n'était pas suffisante en tant qu'index car de cette manière, il n'était pas possible de prendre explicitement en compte les impuretés. La somme de la quantité substituée et des impuretés introduites en conséquence est utilisée comme variable auxiliaire. Avec une substitution de 10% en masse avec une teneur en impuretés de 20% en masse, cet indice s'élève à (10 + 10 x 20/100)% en masse = 12% en masse. Il en résulte des dépendances plausibles entre cet indice et les propriétés des spécimens cuits. À la même quantité substituée, le substitut avec plus d'impuretés entraîne une baisse de résistance plus forte que celui avec une faible teneur en impuretés (»18). Avec cette approche formelle, il n'est pas possible de prendre en compte l'influence du type d'impuretés sur les propriétés (»20).
Une autre caractéristique de qualité importante est l'aspect visuel des produits cuits. Dans le cas de la tuile en terre cuite, un système peut être identifié. Des substituts ne contenant pas ou seulement une faible teneur en impuretés peuvent être ajoutés en quantités allant jusqu'à 3% en masse, sans aucune altération de l'apparence visuelle »(Tableau 5). La brique D déjà concassée, qui contient 13,3% en masse d'impuretés, conduit dans le cas d'une substitution de 3% à des «morceaux de chaux» dans une mesure limitée. Si 10% du corps de tuile de toiture est remplacé par des recyclats, une altération de l'apparence visuelle est établie pour tous les substituts. Dans le cas des autres produits, pratiquement aucune tendance n'a pu être identifiée. L'altération de l'apparence n'augmente pas toujours avec la quantité ajoutée. Dans trois cas, même certaines améliorations entraînent des quantités ajoutées plus élevées.
Dans le cadre des analyses des éluats, le comportement de lixiviation des échantillons avec une addition de 10% de matériaux RC a été testé. Les valeurs concernant les métaux lourds et les sels solubles dans l'eau peuvent être classées comme inoffensives, bien que la taille des particules dans la préparation de l'échantillon ait été choisie pour être beaucoup plus fine que celle spécifiée dans les réglementations d'essai applicables. En conséquence, la surface disponible pour l'élution est beaucoup plus grande que celle de la taille des particules requise dans les normes pertinentes.
4.3 Recommandations
D'après les résultats présentés, on peut conclure que les organismes de production de briques peuvent être remplacés dans une certaine mesure. L'étendue de la substitution dépend à la fois du produit et des propriétés des substituts. Il ne faut pas ajouter plus de 3% en masse de tuiles de toiture non mélangées écrasées à l'argile pour tuiles de toiture afin de ne pas nuire à la qualité des produits. En revanche, pour la production de briques de support, une substitution jusqu'à au moins 10% en masse, même avec une forte teneur en impuretés, semble possible.
Les résultats présentés doivent être explorés plus avant avec des tests sur l'influence des impuretés et la taille des particules. Dans les tests systématiques, les effets du type et du pourcentage des impuretés sur la qualité de la brique doivent être déterminés, pour rendre l'indice défini ici plus utile. Tous les substituts dans les tests décrits étaient des sables avec des tailles de particules jusqu'à 4 mm. Ils étaient très grossiers par rapport aux corps. Selon les références bibliographiques, le broyage des substituts conduit à des résultats nettement améliorés. L'augmentation de la résistance à la compression se situe entre 10 et 30%, lorsque les matériaux additifs avec une taille de particule originale de 90% sous-dimensionnée de 0,5 mm sont broyés à une taille de particule x90 de 0,15 mm [9]. Ce potentiel d'amélioration des propriétés et, le cas échéant, des quotas de substitution plus élevés devraient faire l'objet d'études futures.
Remerciements
Les résultats sont basés sur des travaux de recherche (AiF-ZIM, AiF-IGF, EuroNorm) financés par le ministère fédéral allemand des Affaires économiques et de l'Énergie. Nous remercions les sponsors du projet pour leur soutien financier. Nous remercions également les partenaires industriels impliqués pour leur soutien aux projets de recherche tels que Ziegel-Kontor Ulm GmbH Thermopor, Deutsche Poroton GmbH, Mein Ziegelhaus GmbH & Co. KG, Deutsche Rockwool GmbH & Co. KG, Wienerberger AG, Schlagmann Poroton GmbH & Co. KG. Nous remercions le Brick Research Institute Essen Regd pour la bonne coopération professionnelle.
Source Ziegelindustrie International
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