Concassage des granulats pour la production de béton

Diversité des granulats dans la production de béton

1. Granulats naturels :

Gravier :

Parmi les agrégats naturels les plus courants, le gravier est constitué de petits fragments de roche, généralement d'une taille comprise entre 2 mm et 75 mm. Le gravier est privilégié pour son abondance, son prix abordable et sa facilité d’extraction. Sa forme arrondie et ses granulométries variées contribuent à une bonne maniabilité et un bon drainage des mélanges de béton. Cependant, sa surface lisse peut réduire la force d'adhérence entre les granulats et la pâte de ciment.

Pierre concassée :

La pierre concassée est un autre agrégat naturel répandu formé par le concassage mécanique de roches plus grosses. Il existe en différentes tailles, allant généralement de 5 mm à 20 mm. La pierre concassée offre une excellente compactibilité et stabilité grâce à ses bords angulaires et ses propriétés d'emboîtement. Il améliore les propriétés mécaniques du béton, offrant une résistance à la compression plus élevée et une résistance améliorée à l'usure.

Sable :

Le sable est un agrégat fin composé de petites particules dont la taille varie de 0,0625 mm à 2 mm. Il joue un rôle crucial dans le remplissage des vides entre les gros granulats, améliorant ainsi la maniabilité et la cohésion des mélanges de béton. Selon sa source et sa composition, le sable peut influencer considérablement la résistance et la durabilité du béton. Le sable fin aux grains arrondis est préféré pour les surfaces plus lisses, tandis que le sable grossier peut améliorer la résistance du mélange.

2. Granulats recyclés :

Granulats de béton recyclés (RCA) :

Le RCA est dérivé du concassage de structures en béton démolies et de leur recyclage sous forme de granulats. Il constitue une alternative écologique aux granulats naturels, réduisant la demande de matériaux vierges et minimisant les déchets de construction. Le RCA présente des propriétés similaires aux granulats naturels, mais avec quelques variations en fonction de facteurs tels que l'âge et la qualité du béton d'origine.

Chaussée en asphalte recyclé (RAP) :

Le RAP consiste en une chaussée d'asphalte récupérée qui subit un concassage et un criblage pour produire des granulats adaptés à la production de béton. Il contient un mélange d'agrégats et de bitume, offrant des propriétés uniques telles que des caractéristiques de liaison améliorées et une maniabilité améliorée. L'incorporation de RAP dans les mélanges de béton réduit non seulement le besoin de granulats vierges, mais contribue également aux pratiques de construction durables en réutilisant les matériaux existants.

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Étapes primaires, secondaires et tertiaires

Le processus de concassage peut être globalement classé en trois étapes, chacune avec son propre équipement et son propre objectif :

1. Concassage primaire:

C'est l'assaut initial contre les géants des rochers. Ici, l’objectif est de briser des roches massives (dépassant parfois un mètre) en morceaux plus petits et plus maniables. Les bêtes de somme de cette étape sont :

1. Concasseurs à mâchoires :

Imaginez un étau géant. Les concasseurs à mâchoires utilisent deux mâchoires puissantes et inclinées qui se réunissent pour presser et briser la roche qui les traverse. La taille de l'espace entre les mâchoires détermine la taille du produit final.

Concassage secondaire :

Les roches sortent de l'étage primaire battues mais pas encore prêtes à l'emploi. Ici, des concasseurs secondaires prennent le relais, réduisant encore davantage la taille pour répondre à des besoins spécifiques. L'équipement commun comprend :

2. Concasseurs à cône :

En forme de cône inversé, ces concasseurs possèdent un cône rotatif à l'intérieur d'un cône fixe. L'écart entre eux détermine la taille finale. Au fur et à mesure que la roche descend le cône, l’espace se rétrécit, l’écrasant progressivement. Ils offrent un bon contrôle sur la forme du produit final.

3. Concasseurs à percussion :

Imaginez un jeu de pierre-feuille-ciseaux à grande vitesse, mais avec des pierres comme joueurs. Les concasseurs à percussion s'appuient sur des impacts à haute vitesse pour briser les roches. Un rotor équipé de marteaux ou de turbines écrase les roches contre une plaque d'enclume, ce qui donne un produit de forme cubique.

3. Concassage tertiaire (facultatif) : Pour les applications exigeant des agrégats très fins, une étape de concassage tertiaire peut être utilisée. Cette étape utilise des équipements tels que :

Concasseurs à percussion à arbre vertical (VSI) :

Ces concasseurs à grande vitesse utilisent un rotor à rotation rapide doté de barres pour briser les roches contre le revêtement environnant. Ils sont idéaux pour créer des produits très fins et de taille uniforme.

Applications des granulats concassés

L'épine dorsale du béton : les granulats concassés en action

Le béton, matériau de construction omniprésent, repose en grande partie sur des granulats concassés. Ces agrégats agissent comme une charge inerte, la structure squelettique qui se lie à la pâte de ciment (un mélange de ciment et d'eau) pour créer un composite solide et durable. La taille, la forme et le type de granulat concassé ont un impact significatif sur les propriétés du béton obtenu.

La taille compte :

Les granulats grossiers plus gros (allant de 3/8 pouces à plusieurs pouces) fournissent une structure interne solide au béton, résistant à la fissuration et améliorant sa résistance globale. Des granulats fins plus petits (particules de la taille d'un sable) comblent les espaces entre les granulats grossiers, créant ainsi un mélange de béton plus dense et plus réalisable.

La forme compte :

Les granulats concassés angulaires créent une surface plus rugueuse, favorisant un meilleur emboîtement mécanique avec la pâte de ciment, conduisant à un béton plus résistant. À l'inverse, les granulats arrondis produisent un béton plus lisse, souvent préféré pour des raisons esthétiques ou pour des applications nécessitant une finition plus lisse.

Le type compte :

Le type de roche utilisé pour les granulats concassés influence les propriétés finales du béton. Les granulats de granit, par exemple, offrent une résistance élevée et une résistance à l'abrasion, ce qui les rend idéaux pour les applications lourdes comme les tabliers de pont ou les fondations de bâtiments. Les granulats calcaires, quant à eux, conviennent aux applications nécessitant un poids plus léger ou une esthétique spécifique.

Au-delà des bases : applications spécialisées dans le béton

Les granulats concassés jouent un rôle plus nuancé qu'un simple agent de remplissage dans la production de béton. Voici quelques applications spécialisées :

Béton léger :

Pour les structures nécessitant une charge inférieure, des granulats concassés fabriqués à partir de roches légères comme la pierre ponce ou le schiste expansé peuvent être utilisés.

Béton Haute Performance (BHP) :

Des types spécifiques d'agrégats concassés, souvent conçus pour une répartition précise de la taille et de la forme, sont utilisés dans les mélanges HPC. Ces agrégats contribuent à la résistance, à la durabilité et à la maniabilité exceptionnelles du HPC, ce qui les rend cruciaux pour les gratte-ciel, les ponts hautes performances et d'autres applications exigeantes.

Béton Autoplaçant (SCC) :

Dans SCC, des types spécifiques de granulats fins concassés ainsi que des adjuvants chimiques permettent au béton de s'écouler et de remplir des formes complexes sans vibration, améliorant ainsi l'efficacité et la qualité de la construction.