Voussoir en béton bas carbone Exegy(R)
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Matériaux : des innovations en béton... bas carbone !

La construction est une activité particulièrement émettrice de gaz à effet de serre. On estime qu’elle est, en France, responsable de 8 % des émissions*. Des émissions qui sont liées au carburant consommé par les engins sur les chantiers, mais aussi et surtout à l’utilisation des matériaux. La plupart des acteurs du bâtiment et des travaux publics ont aligné leurs objectifs sur ceux de l'Accord de Paris de 2015, et visent ainsi la neutralité carbone d’ici 2050. Examinons les différents leviers permettant au secteur de relever le défi de la construction bas carbone, avec un premier épisode sur le béton. 

Avec une production annuelle évaluée à 14 milliards de m3, le béton est le matériau de construction le plus répandu dans le monde. Précontraint, armé, moulé, projeté… il s’adapte à toutes les solutions et à tous les contextes pour un coût relativement modeste par rapport aux autres matériaux. 

Le béton : 8 % des émissions de gaz à effet de serre mondiales 

Revers de la médaille, le béton est responsable à lui seul de 8 % des émissions de gaz à effet de serre dans le monde. Un constat qui nécessite de s’attarder sur son processus de fabrication pour le comprendre : il est constitué de parties inertes (sable ou agrégats), mélangées à un élément dont les propriétés physico-chimiques permettent de lier ces parties inertes entre elles. Dans le cas du béton moderne, il s’agit de ciment. Or, la fabrication du ciment est particulièrement émettrice de gaz à effet de serre. En cause ? Son composant principal, le clinker, un matériau obtenu en chauffant à 1 450 °C du calcaire et des argiles, ce qui dégage une quantité importante de CO2

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S’il veut respecter ses engagements de réduction de gaz à effet de serre, tout l’enjeu, pour le secteur de la construction, consiste à réduire le recours au clinker dans le ciment. « En matière de béton, bas carbone signifie principalement “bas ciment”, ou plus précisément “bas clinker”, résume ainsi François Cussigh, directeur ingénierie du matériau béton chez VINCI Construction. Si le béton peut être remplacé par des matériaux biosourcés dans le bâtiment, comme le bois ou la terre crue, il reste souvent indispensable dans les travaux publics, lorsqu’il faut creuser des ouvrages souterrains par exemple. D’où l’obligation pour le secteur des travaux publics à recourir à des ciments alternatifs. 

Le béton est un matériau fantastique qu'il faut faire évoluer. Cette transformation est en marche. La culture cimentière évolue rapidement et c'est tant mieux.

Laurent Frouin, directeur recherche et innovation d'Ecocem

Substituer le clinker, le responsable des émissions de CO2 du béton 

Il existe, heureusement, des solutions de substitution au clinker. Parmi celles-ci, le laitier moulu de haut-fourneau offre les meilleures qualités de résistance et le meilleur bilan environnemental. Il s’agit d’un déchet industriel issu du processus de fabrication de la fonte, qui possède les mêmes caractéristiques que le clinker mais dont l’empreinte carbone est bien plus faible. La production de liants alternatifs a été mise au point et industrialisée au milieu des années 2010. 

En utilisant ce déchet issu de l’industrie sidérurgique, VINCI Construction a conçu, labellisé et mis sur le marché la gamme de bétons bas carbone Exegy®, en partenariat avec Ecocem, premier producteur indépendant de laitier moulu de haut-fourneau. Selon le taux de substitution du clinker par les résidus de haut-fourneau, la gamme de béton Exegy® se décline en bas carbone, très bas carbone et ultra-bas carbone. Ce dernier permet de réduire de 70 % les émissions de CO2 par rapport aux bétons traditionnels, tout en garantissant les mêmes propriétés techniques de résistance. 

C'est le partenariat entre des fournisseurs de laitier moulu et des acteurs de la construction comme VINCI qui a permis de mettre au point des formulations de béton plus respectueuses de l’environnement. « De nombreuses réalisations de VINCI Construction en France contiennent du laitier moulu d’Ecocem. Nous avons commencé à travailler avec les équipes en 2009, dès le lancement de notre premier site de production français à Fos-sur-Mer. Différentes opérations de bâtiment, de génie civil ou de travaux souterrains nous ont donné l’opportunité d’apprendre à nous connaître », témoigne Laurent Frouin, directeur recherche et innovation chez Ecocem. 

Schéma de fabrication du béton bas carbone

La montée en puissance du béton bas carbone sur les chantiers 

Ce béton bas carbone Exegy® a d’ores et déjà été mis en œuvre au sein de nombreux projets menés par VINCI. Parmi ceux-ci, on peut retenir : 

  • le siège social de VINCI à Nanterre, où six poteaux structurels reprenant la charge de huit étages ont été coulés avec du béton ultra-bas carbone ; 
  • le lot 1 de la ligne 18 du Grand Paris Express, où quarante voussoirs (éléments préfabriqués en courbe qui forment le revêtement d’un tunnel) en béton ultra-bas carbone sont mis en place : une première mondiale pour un métro ! L’enjeu étant de tester, avec la Société du Grand Paris, la résistance du béton ultra-bas carbone en souterrain afin de généraliser son utilisation ; 
  • la phase III du projet d'extension du port du Havre « Port 2000 », où un plot d’essai en béton ultra-bas carbone a été coulé à 17 m de profondeur. 
  • le projet Universeine qui accueillera le Village des athlètes à Saint-Denis, au sein duquel 18 000 m3 de béton ultra-bas carbone ont été mis en œuvre ;
  • sept des treize bâtiments du nouvel hôpital de Nantes pour lequel tous les bétons mis en œuvre sont bas ou très bas carbone, avec une substitution de clincker allant de 50 à 80 %.

En partenariat avec l’ensemble des acteurs de la filière, VINCI Construction a l’ambition de développer l’usage de ces bétons pour la réalisation de tous types d’ouvrages, bâtiments comme infrastructures, et s’engage à généraliser leur emploi sur ses propres chantiers au cours de la décennie, avec un objectif de 90 % de bétons bas carbone sur tous ses chantiers d'ici 2030.

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