Valorisation de la poudre de béton issu de déchets comme substitut durable aux fines de calcaire dans le béton conventionnel : une étude de cas au Portugal

Transformer les déchets de béton en ressource utile

Le béton est l’épine dorsale des villes modernes, mais il a un coût environnemental important. La fabrication du ciment, ingrédient clé du béton, émet de grandes quantités de dioxyde de carbone, tandis que d’énormes volumes de béton utilisé ou testé deviennent des déchets. Cette étude examine si une poudre fine obtenue par concassage d’échantillons de béton de contrôle, généralement jetés après les vérifications de qualité, peut remplacer en toute sécurité une partie du ciment actuellement comblée par des fines de calcaire broyées. Si c’est possible, les centrales à béton qui produisent ces déchets pourraient les transformer en ingrédient utile, réduisant à la fois les émissions et la mise en décharge.

Des cubes cassés à la poudre fine

Dans une centrale de béton prêt à l’emploi au Portugal, des milliers d’essais sur cubes sont moulés et concassés chaque année pour vérifier la résistance, générant environ 200 tonnes de béton de rebut par centrale. Au lieu de traiter cela comme des déchets, l’étude a concassé les morceaux brisés dans un tambour de broyage puis les a tamisés en une poudre fine. Cette poudre issue d’échantillons de test de béton a ensuite été utilisée pour remplacer une partie du ciment dans des prismes de mortier et des bétons complets, à des taux allant de 10 à 30 % dans les mortiers et de 10 à 20 % dans les bétons. Pour comparaison, les mêmes taux de remplacement ont également été testés avec les fines de calcaire plus familières, actuellement utilisées par de nombreux producteurs.

Performance des nouveaux mélanges en laboratoire

Les ingénieurs ont d’abord contrôlé l’évolution de la résistance de ces mélanges au fil du temps. Lorsque jusqu’à 10 % du ciment était remplacé par la poudre de béton de rebut, les mortiers et bétons obtenus atteignaient des résistances en compression proches de celles du mélange de référence et des mélanges à base de calcaire. Au‑delà de ce seuil, la résistance diminuait toutefois nettement, surtout pour des remplacements de 20 et 30 %, parce qu’il y avait tout simplement moins de ciment actif pour lier la matrice. Les mélanges au calcaire restaient légèrement plus résistants que ceux contenant de la poudre de béton, principalement parce que les particules de calcaire étaient plus fines et se compacts mieux, mais à 10 % de remplacement l’écart était faible.

Eau, sels et l’histoire interne

L’étude a aussi mesuré la facilité avec laquelle l’eau et les sels traversent le béton, ces phénomènes influençant fortement la durabilité. À un niveau de remplacement modéré de 10 %, tant les fines de calcaire que la poudre de béton diminuaient en fait la vitesse d’absorption capillaire, ce qui suggère que les fines aidaient à combler et à affiner les pores proches de la surface. À des niveaux de remplacement plus élevés, cet avantage disparaît et la porosité globale augmente, facilitant la pénétration de l’eau et surtout des ions chlorure, comme ceux des sels de déneigement ou des embruns marins. Des analyses microscopiques et minéralogiques confirment ces résultats : elles montrent que le calcaire et la poudre de béton se comportent principalement comme des charges inertes, aidant la croissance cristalline initiale mais n’apportant pas beaucoup de réactions chimiques supplémentaires. Les particules de poudre de béton étaient plus grossières et plus irrégulières, conduisant à une structure interne légèrement plus lâche que dans les mélanges au calcaire.

Impact climatique et usage circulaire des matériaux

Comme le ciment est la principale source d’émissions dans le béton, toute réduction de sa quantité peut abaisser l’empreinte carbone d’un mélange. À l’aide d’un outil d’analyse du cycle de vie, les chercheurs ont calculé le dioxyde de carbone émis par mètre cube de béton. Remplacer 20 % du ciment par des fines de calcaire ou par de la poudre d’échantillons de béton réduisait les émissions incorporées d’environ 17 % par rapport au mélange de référence. Lorsque ces émissions étaient jugées en regard de la résistance obtenue, tous les mélanges se situaient dans une même fourchette de performance, montrant que des économies de CO2 notables sont possibles sans sacrifier excessivement la résistance, à condition de maintenir des niveaux de remplacement modérés.

Ce que cela signifie pour le béton de demain

Pour un public non spécialiste, le message principal est que les déchets issus des tests courants de béton peuvent être transformés en un ingrédient utile remplaçant partiellement le ciment. À environ 10 % de remplacement, cette poudre recyclée préserve la résistance et la durabilité de base des pratiques actuelles tout en contribuant à réduire les émissions et à éviter la mise en décharge. Augmenter trop le taux de remplacement rend le béton plus faible et plus perméable. Ce travail suggère une mesure pratique et à court terme vers un béton plus circulaire et plus respectueux du climat : broyer un déchet que les centrales produisent déjà quotidiennement et le réintroduire dans de nouveaux mélanges, en le limitant soigneusement à des niveaux où la performance reste fiable.

Citation: Özkan, H. Valorization of waste concrete powder as a sustainable substitute for limestone fines in conventional concrete: a case study from Portugal. Sci Rep 16, 15701 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46343-x

Mots-clés: déchets de béton, remplacement du ciment, fines de calcaire, économie circulaire, empreinte carbone