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EnglishRÉSUMÉ
Cet article présente une analyse approfondie des granulats légers, des matériaux essentiels dans la conception de structures modernes alliant performance, légèreté et efficacité énergétique. Il explore une large gamme de matériaux, allant des produits minéraux comme l'argile expansée et la perlite, aux solutions végétales et synthétiques, telles que les granulats de bois, le polystyrène expansé ou encore le verre expansé. L'article met en lumière les caractéristiques techniques, les méthodes de fabrication et les applications variées de ces granulats dans le domaine de la construction. Grâce à leurs propriétés d'isolation thermique et acoustique, ainsi qu'à leur contribution à la réduction du poids des structures, ces matériaux répondent aux exigences croissantes en matière de durabilité et de respect des normes environnementales. Destiné aux professionnels du secteur, cet article offre une vue d'ensemble des avancées et innovations dans l'utilisation des granulats légers, tout en fournissant des informations pratiques pour leur mise en œuvre dans les projets de construction contemporains.
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Natacha BELLOIR : Operations Manager - Ministry of the Armed Forces
INTRODUCTION
In the construction industry, the search for lightweight, high-performance materials has become a priority in order to meet growing demands for energy efficiency, sustainability and a reduced carbon footprint. Lightweight aggregates, often derived from industrial processes or by-products, play a crucial role in the manufacture of innovative, insulating concretes. They enable structures to be made lighter, while providing satisfactory thermal and acoustic insulation, thus helping to improve building performance.
This article reviews a variety of lightweight materials, from mineral aggregates to synthetic and plant-based products. Each material is analyzed from different angles: its origin, physical and chemical characteristics, manufacturing methods and performance as a component of lightweight concrete. This includes classic materials such as expanded clay and perlite, as well as more recent, environmentally-friendly alternatives such as plant-based aggregates and expanded glass. The aim is to provide an overview of available solutions and innovations in the field of lightweight aggregates for the building industry.
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2. Main lightweight aggregates
2.1 Expanded clay
Expanded clay is a material obtained by high-temperature heating of specific clays, which expand due to the release of internal gases. This process produces lightweight, cellular-textured aggregates with a true density generally ranging from 700 to 1,000 kg/m3. However, recent advances now make it possible to produce even lighter aggregates, with densities of between 250 and 850 kg/m3.
Aggregates are made from a fatty clay which, after humidification, is introduced into a rotary kiln at around 1,150°C. This produces rounded nodules with a vitrified surface and honeycombed internal structure. Thanks to modern technologies, the granulometry and density of the aggregates are better controlled, ensuring more consistent production.
The density values for bulk aggregates are :
-
sand 0/3: 600 to 700 kg/m3.
-
small gravel 3/10: 450 to 550 kg/m3.
-
10/20 gravel: 400 to 500 kg/m3.
Absolute grain density in the dry state may vary, but remains within the limits mentioned. Improvements in compactness and pre-wetting methods allow better control of water absorption, thus reducing variability in concrete performance.
HAUT DE PAGE
Clay expansion occurs by outgassing during firing. The gases, mainly CO2, CO and sulfur-containing anhydrides, are produced by internal chemical reactions. Modern firing processes result in a more homogeneous cell structure, enhancing the material's thermal and mechanical performance.
HAUT DE PAGE2.1.3 Chemical composition of base clay
The chemical composition of expanded clay is optimized using modern quality control techniques. Typical values are given in table 3.
HAUT DE PAGE2.1.4 Industrial manufacturing
Expanded clay...
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Main lightweight aggregates
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Association française de normalisation (AFNOR) - NF EN 12390-3 – Essai de compression des échantillons de béton durci. - AFNOR (2020). Disponible sur : https://www.afnor.org
-
(2) - BERTOLINI (L.), ELSENER (B.), PEDEFERRI (P.), POLDER (R.) - Corrosion of Steel in Concrete: Prevention, Diagnosis, Repair. - Springer. ISBN: 978-9400775645 (2016).
-
(3) - LARCHER (M.) - Les Bétons Légers : Propriétés et Applications. - Éditions Eyrolles. ISBN : 978-2212134254 (2011).
-
(4) - MICHEL (G.), LECLERCQ (P.) - Les Matériaux de Construction et le Développement Durable. - Éditions Dunod. ISBN : 978-2100706611 (2014).
-
(5) - Société européenne de normalisation (CEN) - EN 770-2 – Argile expansée pour béton léger – Partie 2 : Détermination des caractéristiques physiques. - CEN (2019). Disponible sur : https://www.cen.eu
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...
NORMES
-
Essai de compression des échantillons de béton durci - NF EN 12390-3 -
-
Lightweight concrete – Thermal conductivity test - NF P 18-306 -
-
Expanded clay for lightweight concrete – Part 2: Determination of physical characteristics - EN 770-2 -
-
Cement testing methods – Part 1: Determination of physical characteristics - NF EN 196-1 -
-
Cements – Part 1: Composition, specifications and conformity criteria - NF EN 197-1 -
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