Composite durable en béton-polymer léger par remplacement partiel des granulats par des déchets plastiques ABS et de l’aérogel

Transformer les déchets en bâtiments plus légers et plus résistants

Le béton est omniprésent — dans nos logements, nos ponts et nos routes — mais il a des coûts cachés : il est lourd et consomme d’énormes quantités de sable et de pierre, alors que les déchets plastiques s’accumulent en décharge. Cette étude examine si un plastique courant provenant d’anciens appareils électroniques, associé à un matériau ultra-léger appelé aérogel, peut être incorporé dans du béton ordinaire pour le rendre plus léger, plus durable et plus écologique, sans sacrifier la résistance.

Pourquoi mélanger du plastique et des poudres aérées au béton ?

Le béton traditionnel repose sur du gravier et du sable concassés comme armature. Les chercheurs se sont posé une question simple : et si une partie de ces grains de roche et de sable était remplacée par du plastique recyclé et par de l’aérogel extrêmement léger ? Ils se sont concentrés sur l’ABS, largement présent dans les appareils électroniques et les pièces automobiles hors d’usage, et sur l’aérogel de silice, un matériau semblable à une éponge composé majoritairement d’air. L’objectif était de réduire l’usage de granulats naturels et de valoriser des plastiques difficiles à recycler, tout en diminuant le poids du béton et en améliorant sa résistance à l’eau et aux sels susceptibles d’endommager les armatures en acier à l’intérieur des structures.

Conception d’une famille de formulations de béton « vert »

Pour tester l’idée, l’équipe a élaboré dix formulations différentes de béton structurel courant, toutes avec la même quantité de ciment et d’eau de sorte que seuls les granulats changeaient. Dans certains mélanges, jusqu’à 15 % du gravier a été remplacé par des fragments d’ABS ; dans d’autres, jusqu’à 15 % du sable fin a été substitué par des grains d’aérogel, et plusieurs mélanges combinaient les deux en proportions variées. Ils ont évalué la facilité de mise en place de chaque mélange par des essais d’affaissement sur une heure et demie, puis ont moulé des cubes, des poutres et des cylindres pour mesurer la résistance du béton durci à la compression, à la flexion et au fendage. Enfin, ils ont mesuré l’absorption d’eau du béton et la perméabilité aux ions chlorure, indicateur clé de la durabilité à long terme près des sels de déneigement ou des environnements côtiers.

Le compromis idéal : plus résistant, plus facile à couler et plus durable

Une combinaison s’est clairement détachée : un mélange avec 10 % du gravier remplacé par de l’ABS et 5 % du sable remplacé par de l’aérogel. Cette formule a non seulement conservé une excellente maniabilité du béton frais pendant 90 minutes, mais elle est devenue légèrement plus résistante que le béton classique aux essais de compression, de flexion et de fendage sur des périodes de 7 à 90 jours. Les fragments plastiques ont aidé en n’absorbant pas l’eau et en modifiant la propagation des fissures, tandis que l’aérogel a joué le rôle de micro‑filler, lissant la structure interne et réduisant les vides indésirables. En conséquence, ce mélange a absorbé moins d’eau et a laissé passer moins d’ions chlorure, le rapprochant de la catégorie de perméabilité « faible » utilisée dans les normes du bâtiment. Il pesait également environ 4–5 % de moins que le béton conventionnel, réduisant la charge permanente sur les fondations et les éléments porteurs.

Quand le verdissement va trop loin

L’étude a aussi montré les limites de cette approche. Lorsque les proportions d’aérogel ou d’ABS dépassaient environ 10 % pour l’aérogel ou 15 % pour le plastique, le béton devenait sensiblement plus faible et plus poreux. L’extrême légèreté de l’aérogel et la surface plus lisse des plastiques créaient trop de micro‑poches internes, permettant à davantage d’eau d’entrer et à plus d’ions chlorure de circuler. Ces formulations à fort remplacement tombaient dans des classes de résistance inférieures et basculaient vers une perméabilité « élevée », ce qui les rendrait moins adaptées à la protection des armatures en acier dans des structures réelles malgré leur moindre poids.

Ce que cela signifie pour les bâtiments de demain

Pour un non‑spécialiste, la conclusion est simple : en ajustant soigneusement la quantité de plastique recyclé et d’aérogel ajoutée, il est possible d’obtenir un béton à la fois plus écologique et mieux performant. Le mélange remarquable de cette étude est suffisamment résistant pour des usages structurels courants, plus léger, absorbe moins d’eau et ralentit l’intrusion des sels qui mènent à la corrosion des aciers — tout en réutilisant du plastique qui aurait pu être incinéré ou enfoui. Les auteurs suggèrent que cette recette est prête à être testée sur des chantiers réels et pourrait être affinée pour des applications à plus haute résistance ou spécialisées, offrant une voie prometteuse vers des bâtiments et des infrastructures plus légers et plus durables.

Citation: Devi, K., Singh, G. & Jindal, B.B. Sustainable lightweight polymer concrete composite through partial replacement of aggregates with ABS plastic waste and aerogel. Sci Rep 16, 11212 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40737-7

Mots-clés: béton léger, réemploi des déchets plastiques, aérogel de silice, construction durable, matériaux durables