Évaluation multi‑échelle des performances, du cycle de vie et de l’économie du béton composite utilisant des granulats grossiers recyclés

Construire avec le béton d’hier

À mesure que les villes s’étendent, elles laissent derrière elles des montagnes de béton brisé et consomment d’énormes quantités de carburant pour produire du ciment neuf. Cette étude pose une question simple mais puissante : peut‑on transformer les décombres d’hier en bâtiments solides, durables et moins coûteux demain — sans compromettre la sécurité ? En mélangeant avec soin des fragments recyclés de vieux bétons à des sous‑produits industriels de la sidérurgie, les chercheurs montrent comment réduire l’impact climatique et les coûts tout en répondant aux exigences de la construction moderne.

Transformer les déchets en ressource

L’équipe s’est concentrée sur deux flux de déchets clés. Le premier est le granulat grossier recyclé, obtenu en concassant le vieux béton provenant des chantiers de démolition en fragments de taille pierreuse. Le second est la laitier de haut fourneau granulé moulu, une poudre issue de la production d’acier qui peut remplacer partiellement le ciment. À l’aide d’équipements de malaxage standard, ils ont préparé une série de formulations de béton où la pierre naturelle était remplacée par différentes proportions de granulat recyclé (0, 12,5, 25, 50 et 65 pour cent), et où une partie du ciment était substituée par du laitier (20 ou 25 pour cent) dans le mélange le plus prometteur.

Trouver le point optimal pour la résistance

Pour évaluer la tenue de ces bétons en structures réelles, les chercheurs ont testé la résistance au compactage, à la traction et à la flexion de chaque formulation au fil du temps. De façon surprenante, une faible proportion de granulat recyclé — seulement 12,5 pour cent — a en réalité rendu le béton légèrement plus résistant que la version entièrement neuve, atteignant environ 13 pour cent de résistance en compression supplémentaire après 28 jours. Mais au‑delà de ce taux, la résistance diminuait régulièrement, le remplacement maximal (65 pour cent) entraînant une perte de près de la moitié de la résistance en compression. Des images au microscope confirment ces observations : à faibles niveaux de recyclage, la zone de contact entre l’ancienne pierre et la matrice cimentaire neuve paraît dense et bien adhérente, tandis que des proportions plus élevées introduisent davantage de micro‑fissures et de vides qui jouent le rôle de points faibles.

Un béton plus propre du berceau à la tombe

La résistance seule ne suffit pas ; l’équipe a aussi retracé les impacts environnementaux depuis les matières premières jusqu’à la construction, 50 années d’usage et la démolition finale. Ils ont calculé les émissions de gaz à effet de serre, l’utilisation des ressources et plusieurs types de pollution atmosphérique et hydrique pour chaque formulation, en s’appuyant sur des données spécifiques à la région du sud de l’Inde. Là encore, la meilleure performance n’était pas celle du mélange le plus recyclé mais celle qui était soigneusement équilibrée : le béton contenant 12,5 pour cent de granulat recyclé et 25 pour cent de laitier a produit 27 pour cent de dioxyde de carbone en moins par mètre cube que le mélange conventionnel. Il a également consommé moins de pierres vierges et moins d’énergie au total. Augmenter la part recyclée à 65 pour cent a certes détourné davantage de matériaux des carrières, mais l’énergie supplémentaire nécessaire pour nettoyer et concasser l’ancien béton a entamé ces gains.

Économies sur la durée de vie d’un bâtiment

Les chercheurs ont ensuite suivi l’aspect financier sur cinq décennies, en additionnant non seulement les coûts initiaux des matériaux et de la construction, mais aussi l’entretien, les réparations et la gestion de fin de vie. Les économies initiales liées à l’usage de granulats recyclés étaient modestes car le traitement de l’ancien béton ajoute des coûts de main‑d’œuvre, d’énergie et de contrôle qualité. Avec le temps, toutefois, le mélange plus résistant et moins carboné — encore une fois, 12,5 pour cent de granulat recyclé avec 25 pour cent de laitier — s’est démarqué. Il a réduit les coûts totaux du cycle de vie d’environ 27 pour cent par rapport au béton standard, a amorti ses frais de traitement supplémentaires en un peu plus de deux ans et a offert le meilleur retour sur investissement. En revanche, le mélange le plus recyclé a économisé peu d’argent sur l’ensemble car ses performances réduites ont entraîné des réparations plus fréquentes et coûteuses.

Ce que cela signifie pour les villes de demain

Pour le lecteur non spécialiste, la conclusion clé est que « plus de recyclage » n’est pas toujours synonyme de mieux. Ce travail montre qu’une recette soigneusement ajustée, utilisant une part modérée de béton recyclé et de sous‑produit sidérurgique, peut offrir aux constructeurs un triple avantage : des structures solides, un impact climatique réduit et des économies durables. Plutôt que de viser la teneur recyclée la plus élevée possible, les ingénieurs devront peut‑être chercher ces points d’équilibre — des niveaux où performances, environnement et économie convergent — pour concevoir la prochaine génération de bétons véritablement durables.

Citation: Chaitanya, B.K., Madhavi, Y., Venkatesh, C. et al. Multi-scale performance, life-cycle and economic assessment of blended concrete using recycled coarse aggregates. Sci Rep 16, 13391 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45095-y

Mots-clés: béton recyclé, construction durable, matériaux bas carbone, analyse du cycle de vie, analyse économique