Filière Granulats Béton de Construction

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Préambule

Ce document fait partie d’une série rédigée dans le cadre d’un contrat de collaboration de recherche entre INSAVALOR SA et sa plateforme PROVADEMSE et la SARL TRINOV intitulé « Contribution au développement d’un outil de diagnostic et de mise en place de stratégies d’écologie industrielle en terme de gestion des déchets entre différentes PME d’un même territoire » et appartient conjointement et à parts égales à INSAVALOR-plateforme PROVADEMSE et à TRINOV.

Les cahiers des charges ainsi établis synthétisent les données disponibles dans la littérature scientifique et technique et des avis d’experts pour un certain nombre de filières de gestion et de traitement appartenant à une liste définie spécifiquement pour cette étude.

Ils visent à définir les paramètres et les critères (positifs ou négatifs) conditionnant l’entrée de déchets, d’une manière générale, dans les filières de gestion/traitement/valorisation concernées. Pour toute validation de l’orientation d’un flux de déchet donné vers une installation, il conviendra de compléter cette approche en se reportant au cahier des charges et arrêtés d’exploitation spécifiques à l’installation considérée.

Définitions

Le granulat est constitué d’un ensemble de grains minéraux qui selon sa dimension (comprise entre 0 et 125 mm) se situe dans l’une des 7 familles suivantes : fillers, sablons, sables, graves, gravillons, ballast, enrochements (1).

Un granulat peut être (1) :

  • Naturel : D’origine minérale, issus de roches meubles (alluvions) ou de roches massives, n’ayant subi aucune transformation autre que mécanique (tels que concassage, broyage, criblage, lavage) ;
  • Artificiel : d’origine minérale résultant d’un procédé industriel comprenant des transformations thermiques ou autres. Les plus employés sont le laitier cristallisé concassé et le laitier granulé de haut fourneau ;
  • Recyclé : obtenu par traitement d’une matière inorganique utilisée précédemment dans la construction, tels que des bétons de démolition de bâtiments.

Un déchet peut être valorisé comme matière première secondaire granulat, soit comme un granulat recyclé (béton concassé), soit comme un granulat artificiel (laitiers, schistes) sous condition répondre a minima, comme tout granulat, aux spécifications des normes européennes sur les granulats.

Critères règlementaires

Règlement européen Produits de construction

Au sens du Règlement Produits de Construction (RPC) du 9 mars 2011 (abrogeant la Directive Produits de Construction), un produit de construction est défini comme « tout produit ou kit fabriqué et mis sur le marché en vue d’être incorporé de façon durable dans des ouvrages de construction et dont les performances influent sur celles des ouvrages de construction en ce qui concerne les exigences fondamentales applicables auxdits ouvrages» (article 2 - Définitions).

Le RPC considère 7 exigences fondamentales relatives aux ouvrages (annexe 1 du RPC):

  • Résistance mécanique et stabilité,
  • Sécurité en cas d’incendie,
  • Hygiène, santé et environnement,
  • Sécurité d’utilisation et accessibilité,
  • Protection contre le bruit,
  • Economie d’énergie et isolation thermique,
  • Utilisation durable des ressources naturelles.

Sous réserve d’un entretien normal, ces exigences doivent être respectées « pendant une durée de vie raisonnable du point de vue économique ».

La traduction des exigences fondamentales définies par le RPC pour les ouvrages en spécifications pour les produits est établie dans les spécifications techniques harmonisées, regroupant les normes harmonisées et les documents d’évaluation européens (DEA) (« documents adoptés par l’organisation des Organismes d’Evaluation technique (OET) aux fins de la délivrance d’évaluations techniques européennes).

Le RPC stipule également, compte tenu de possibles dérogations dont le cadre est clairement défini et limité (article 5), l’obligation pour les fabricants d’établir une déclaration des performances pour les produits couverts par une norme harmonisée ou conformes à une évaluation technique européenne. De plus, pour tous les produits pour lesquels une déclaration des performances a été établie, l’apposition du marquage CE est obligatoire.

Par conséquent, le marquage CE est obligatoire pour tous les produits couverts par une norme européenne harmonisée et pour tous les produits pour lesquels une évaluation technique européenne a été délivrée.

En apposant le marquage CE, les fabricants indiquent qu’ils assument la responsabilité de la conformité du produit de construction avec les performances déclarées ainsi que la conformité avec toutes les exigences applicables prévues par le RPC et par d’autres législations d’harmonisation de l’Union prévoyant un marquage CE.

Règlementation nationale

L’utilisation de matériaux de substitution comme granulat artificiel peut faire l’objet d’une règlementation spécifique comme c’est le cas pour la valorisation des mâchefers ou des sables de fonderie en travaux publics.

Cas général

Pour les déchets ne relevant pas d’une réglementation spécifique deux situations sont alors possibles.

Il s’agit de déchets déjà fréquemment utilisés en technique routière ou dans la fabrication de ciment, tels que les laitiers de hauts fourneaux ou les fumées de silice. Ils ont été reconnus pour leurs caractéristiques physico-chimiques particulières qui leur permettent d’apporter des propriétés recherchées aux ouvrages ou matériaux de construction dans lesquels ils sont incorporés. Leur utilisation en BTP est alors soumise à la validation des contraintes règlementaires par le biais de la normalisation et du marquage CE (cf 2.1).

Dans les autres cas, qu’il s’agisse de « nouveaux déchets » ou de déchets dont les potentialités de valorisation ont été mises à jour récemment, l’aptitude technique et environnementale doit être démontrée selon des modalités non définies par la réglementation.

Néanmoins, le produit de construction résultant de cette valorisation devra également satisfaire les exigences techniques et environnementales définies par la règlementation européenne pour la libre circulation des produits de construction sur l’ensemble du territoire de l’Union européenne.

Valorisation des sables de fonderie

L’arrêté du 16 juillet 1991 sur l’élimination et valorisation des sables de fonderie contenant des liants organiques de synthèse. La filière de valorisation autorisée est fonction de la teneur en phénol dans la fraction lixiviable :

Tableau du classement ICPE
Teneur en phénol Filière de valorisation

< 1 mg/kg

Valorisation en remblais possible

2 mg/kg < teneur en phénol < 5 mg/kg

Fabrication de produit à base de liants hydrauliques

Valorisation des cendres volantes de charbon

Les cendres volantes peuvent être utilisées en BTP soit pour leur fonction de « granulat » soit pour leur fonction de « liant ». En tant que granulat, seules les cendres issues de la combustion de la houille (cendres silico-alumineuses ou silico-calciques) sont utilisées et non celles provenant de la combustion de la lignite (cendres sulfo-calciques) (2) : CV silico CV sulfo Mélanges « classique » LFC « classique » LFC Fonction « granulat » Fonction « liant »

La circulaire n°96-85 du 11 octobre 1996 relative aux cendres volantes issues de la filtration des gaz de combustion d’origine fossile dans des installations classées pour la protection de l’environnement vise à encourager la valorisation des cendres volantes de charbon comme constituant du cru de cimenterie, du ciment ou du béton dans des installations ayant fait l’objet d’une procédure d’autorisation prévoyant explicitement l’utilisation des cendres. Les autres usages des cendres (tels que la valorisation en remblai ou sous-couche routière) ne peuvent être autorisés que si leur producteur fournit à l’inspection des installations classées des éléments d’appréciation relatifs à l’impact potentiel de tels usages sur l’environnement.  

Critères normatifs : normes relatives aux granulats

Normes européennes

Sept normes européennes de spécifications des granulats existent :

  • NF EN 13242 Granulats pour matériaux traités aux liants hydrauliques et non traités ;
  • NF EN 13043 Granulats pour mélanges hydrocarbonés et enduits superficiels ;
  • NF EN 12620 Granulats pour bétons ;
  • NF EN13139 Granulats pour Mortiers ;
  • NF EN13055-1 Granulats légers pour bétons et mortier ;
  • NF EN13055-2 Granulats légers pour assises ;
  • NF EN13383-1 Enrochement – spécification.

Ces normes européennes définissent des catégories ou classes pour chaque caractéristique de granulats, déterminées à partir d’essais européens normalisés.

Normes françaises

La norme française expérimentale XP P 18-545 (Granulats – Éléments de définition, conformité et codification), d’application volontaire, vient expliciter, préciser et compléter ce dispositif normatif européen, afin de tenir compte du niveau d’exigence requis par les techniques actuelles d’une part, et du tissu industriel existant, d’autre part.

Pour les bétons destinés aux bâtiments et aux ouvrages de génie civil, c’est à l’acquéreur de granulats qu’il appartient de définir ses spécifications d’usage dans son cahier des charges (en fonction du type de construction, de la qualité du béton et de divers risques d’exposition) en se basant sur les prescriptions de la norme française XP P 18-545, laquelle s’appuie sur la norme européenne NF EN 12620. (1)  

Critères de valorisation en granulats artificiels ou granulats recyclés

Prescriptions techniques

La mise sur le marché des granulats est soumise à l’obligation réglementaire du marquage CE. En complément, un marquage NF certifie la conformité des produits aux exigences complémentaires de la norme française (XP P 18-545) et du référentiel de certification NF-Granulats (NF 041).

Plusieurs caractéristiques sont déclarées (en fonction des normes visées) (3) :

Pour chacune de ces caractéristiques, les seuils requis sont indiqués dans la/les norme(s) à prendre en compte.

A titre d’exemple, dans le cadre d’une incorporation d’une MPS dans des bétons, les principales caractéristiques portent sur la granularité, la résistance à la fragmentation, la résistance à l’usure, la masse volumique et le coefficient d’adsorption d’eau et la résistance des gravillons au gel dégel. En ce qui concerne la composition chimique, il convient de déterminer la teneur en ions chlorures et la teneur en sulfates solubles. Pour chacune de ces caractéristiques les seuils requis sont indiqués dans la norme NF EN 12620.

La MPS doit être caractérisée en regard du cahier des charges (2) :

  • Caractérisation granulométrique ;
  • Coefficient Los Angeles ;
  • Coefficient micro-Deval ;
  • Masse volumique réelle et coefficient d’absorption d’eau ;
  • Résistance au gel ;
  • Teneur en ions chlorures ;
  • Teneur en sulfates solubles.

Prescriptions environnementales

Outre le fait que le matériau recyclé ou artificiel doit présenter les caractéristiques techniques nécessaires à son utilisation en BTP, il doit aussi vérifier des conditions d’acceptabilité d’un point de vue environnemental (notamment en termes d’émissions polluantes).

Guides d’acceptabilité de matériaux en techniques routières

Il n’existe pas à ce jour de guide d’acceptabilité de matériaux alternatifs pour béton de construction. Néanmoins, à titre informatif, certains guides existent et précisent les analyses et critères environnementaux à observer dans le cadre d’une valorisation en techniques routières :

  • Guide méthodologique SETRA (mars 2011), Acceptabilité de matériaux alternatifs en technique routière - Evaluation environnementale : démarche d’évaluation de l’acceptabilité environnementale.
  • Guides d’Application spécifiques associés : démarche spécifique à certains matériaux alternatifs (à venir courant 2012).

Essais normalisés

L’acceptabilité environnementale du matériau alternatif doit faire l’objet d’une étude spécifique qui peut s’appuyer sur plusieurs types d’essais normalisés.

Il n’existe pas de normes environnementales encadrant ces essais mais deux normes techniques spécifiques peuvent être citées (en cours d’harmonisation au niveau européen) :

  • La norme NF EN 1744-3 qui définit les tests de lixiviation par percolation applicables aux granulats

NF EN 1744-3. - Essais pour déterminer les propriétés chimiques des granulats. - Partie 3 : préparation d'éluats par lixiviation des granulats (indice de classement : P18-660-3).

  • La norme NEN 7375, spécifique aux matériaux de construction monolithique.

La normalisation européenne relative à l’émission de substances dangereuses dans l’eau à partir de produits de construction est actuellement en développement. Le comité technique CEN TC 351 travaille à l’élaboration de méthodes d’évaluation normalisées en vue d’harmoniser les différentes approches des Etats membres. Deux groupes de travail sont à l’œuvre : WG1 « Emissions des produits de construction dans le sol, les eaux souterraines et les eaux de surface » et WG 2 « Emissions des produits de construction dans l’air intérieur ».  

Bibliographie

1. CENTRE D'INFORMATION SUR LE CIMENT ET SES APPLICATIONS. G10. Les constituants des bétons et des mortiers - Fiches Techniques. s.l. : Collection Technique Cilbéton, 2005.

2. ROSSI, Pierre, RAOUL, Guy et GAVOIS, Ludovic. Utilisation des sous-produits industriels - Schistes houillers. s.l. : Techniques de l'Ingénieur, août 2008. C5371.

3. CSTB ; Insavalor Division POLDEN. Analyse des besoins et des marchés pour le recyclage, voies possibles de valorisation pour les matières premières secondaires issues de la déconstruction. [auteur du livre] Coordination BRGM. Projet ANR ASURET. 2011.

4. AFNOR. NF pour la qualité des granulats. [En ligne] juin 2007. http://www.marque-nf.com/marquenf/pdf/d%C3%A9pliant-nf-granulats.pdf.

5. MEDDTL et SETRA. Guide méthodologique "Acceptabilité de matériaux alternatifs en techniques routières - Evaluation environnementale". A paraître.