Améliorations des performances des granulats recyclés en béton et en céramique par un nanorevêtement d’oxyde de graphène

Transformer les décombres du bâtiment en ressource

Chaque démolition génère des montagnes de béton et de briques brisés. Une grande partie de ces déchets de construction et de démolition finit encore en décharge, alors qu’ils pourraient remplacer le gravier et la pierre extraits des carrières pour fabriquer du nouveau béton. Cette étude explore une astuce à l’échelle nanométrique — l’utilisation de flocons ultra-fins d’oxyde de graphène — pour faire en sorte que ces fragments recyclés se comportent davantage comme des pierres naturelles de haute qualité, ouvrant la voie à des bâtiments plus solides, plus durables et plus durables.

Pourquoi il est difficile de réutiliser l’ancien béton et les briques

Les fragments recyclés de béton et de matériaux céramiques ressemblent déjà beaucoup au gravier utilisé dans le béton frais, mais ils absorbent beaucoup plus d’eau. Leurs surfaces sont rugueuses et poreuses, pleines de microfissures et de trous, en particulier pour les morceaux contenant d’anciennes pâtes cimentaires ou de l’argile cuite. Cette forte absorption d’eau complique le contrôle par les ingénieurs de l’écoulement et de la prise du nouveau béton, et elle peut également laisser davantage de voies d’entrée pour l’eau et les substances nocives au fil du temps. En conséquence, des normes strictes limitent souvent la quantité de matériau recyclé utilisable, même dans des régions comme l’Union européenne qui encouragent une industrie de la construction plus circulaire et moins génératrice de déchets.

Une fine peau protectrice à base de feuilles de carbone

Les chercheurs ont testé si l’oxyde de graphène — un matériau à base de carbone constitué de feuilles de quelques atomes d’épaisseur — pouvait servir de peau protectrice pour les granulats recyclés. Ils ont travaillé avec deux types de particules grossières prélevées directement dans une usine de recyclage : l’une principalement issue de béton concassé et l’autre principalement issue de céramiques cassées telles que briques et carreaux. Les deux ont été immergées pendant seulement dix minutes dans une suspension aqueuse d’oxyde de graphène, puis séchées dans un four à basse température. Pendant ce bain, une partie du liquide pénètre dans les pores tandis que des flocons plats d’oxyde de graphène se fixent aux parois internes et à la surface extérieure, formant un revêtement très fin mais continu.

Rendre les décombres moins assoiffés et plus robustes

Après le revêtement, l’équipe a comparé le comportement des particules traitées et non traitées à travers plusieurs tests simples mais révélateurs. Tout d’abord, ils ont mesuré la quantité d’eau que les granulats pouvaient absorber. Le traitement à l’oxyde de graphène a réduit l’absorption d’eau d’environ un cinquième pour les particules de béton recyclé et d’un quart pour les particules céramiques, les céramiques plus poreuses bénéficiant le plus. Fait important, le poids global des particules n’a pas augmenté ; il a même légèrement diminué parce que l’étape d’immersion a lessivé les poussières détachées, ce qui signifie que l’amélioration provient du colmatage des pores et d’une meilleure surface plutôt que de l’ajout de matière en volume.

Résister aux vibrations sévères et à l’examen minutieux

Pour vérifier la tenue du revêtement, les granulats ont été exposés à plusieurs reprises à des ondes ultrasonores dans l’eau, un traitement sévère qui a tendance à décoller les grains faiblement fixés. Les particules revêtues ont perdu nettement moins de matière que les non revêtues — environ 17 % de perte en moins pour les granulats à base de béton et 25 % en moins pour ceux à base de céramique — montrant que leurs surfaces s’étaient consolidées. Des images en haute résolution ont confirmé ce que ces chiffres suggéraient : l’oxyde de graphène formait un film mince et conforme sur les surfaces rugueuses, tout en tapissant et en comblant partiellement les pores internes. Cela a réduit le volume des plus petits pores responsables de l’aspiration de l’eau, tout en laissant le revêtement suffisamment fin pour préserver la rugosité naturelle, importante pour une bonne adhérence au nouveau béton.

Du traitement en laboratoire à une construction plus verte

Ensemble, ces résultats montrent qu’un simple traitement par trempage et séchage utilisant une faible dose d’oxyde de graphène peut rendre les granulats recyclés de béton et de céramique moins absorbants et plus résistants aux dommages de surface. Parce que la méthode ressemble à une étape de lavage supplémentaire, les auteurs estiment qu’elle pourrait être intégrée aux opérations existantes des usines de recyclage à coût modéré, tout en ajoutant peu à l’impact climatique global du béton. Si elle était adoptée à grande échelle, une telle couche nano-mince pourrait aider à transformer les décombres d’aujourd’hui en matière première fiable pour demain, réduisant le besoin d’extraction en carrière et diminuant l’empreinte environnementale du secteur de la construction.

Citation: Antolín-Rodríguez, A., García-González, J., Guerra-Romero, M.I. et al. Performance improvements of recycled concrete and ceramic aggregates using graphene oxide nanocoating. Sci Rep 16, 12971 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42362-w

Mots-clés: béton recyclé, oxyde de graphène, déchets de construction, nanorevêtement, matériaux de construction durables