Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les cendres volantes sont les résidus de la combustion du charbon dans les centrales thermiques. Elles apparaissent quand le charbon est broyé en une fine poussière puis calciné dans une centrale thermique. Leurs caractéristiques physiques et chimiques, comme liants ou sous forme de granulats, en font des produits très utilisés en construction routière et ferroviaire, et ce à tous les stades de la réalisation des ouvrages en terre : remblai, plate-forme supérieure des terrassements, couche de forme, assise de chaussée. Ce dossier présente de manière exhaustive les possibilités d'emploi des cendres volantes en construction, tout en détaillant le rôle que jouent ces particules sur la protection de l'environnement.
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Fly ash is a residue from coal combustion in thermal power plants. It appears when coal is ground to a fine powder and burnt in a thermal power plant. Due to its physical and chemical characteristics, as a binder or in the shape of granulates, it has become a widely used product in road and rail construction at every stage of earthwork carried out such as embankments, upper layer of the earthworks, capping layer and road sub-base. This article provides an extensive review of the usage possibilities of fly ash in the construction sector while detailing the part played by the particles in the protection of the environment.
Auteur(s)
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Pierre ROSSI : Docteur en géologie. Responsable géotechnique de l'unité « Grands Travaux de Terrassement (Razel) »
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Ludovic GAVOIS : Directeur du service géotechnique de VINCI Construction – Terrassement
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Guy RAOUL : Ingénieur de l'École spéciale des Travaux publics ; ancien Directeur de GTM Construction - Actuellement président de la Commission française de normalisation « Terrassements »
INTRODUCTION
Le dossier des cendres volantes fait l'objet de trois articles :
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le [C 5 373] auquel se référer pour appréhender l'origine, la nature et les propriétés des cendres volantes, ainsi que les sources de production ;
-
celui-ci, Utilisation des sous-produits industriels – Les cendres volantes- Des possibilités d'emploi très diversifiées[C 5 374], consacré aux possibilités d'emploi des cendres volantes qui sont très étendues, ainsi qu'aux aspects environnementaux de ces utilisations ;
-
bien que des références de chantiers réalisés récemment soient indiquées ici, certains feront l'objet d'exposés détaillés dans l'article [C 5 375].
L'emploi des cendres volantes dans l'industrie du BTP, qui remonte aux années 1960, est toujours d'actualité. Pour des raisons économiques, les cendres sont utilisées à proximité des sites de production et offrent une solution technique à privilégier.
Les cendres proviennent des stocks existants, constitués lors de l'exploitation du charbon en France, et, depuis la fermeture des sites miniers, de la production dans les centrales thermiques de résidus de la combustion de charbons importés. La production annuelle de cendres volantes est de l'ordre de 1,5 million de tonnes.
Les possibilités d'emploi des cendres volantes – notamment des cendres silico-alumineuses – sont très étendues dans les fonctions de liants ou de granulats principalement. Elles sont utilisées en construction routière et ferroviaire, à tous les stades de la réalisation des ouvrages en terre : remblai, plate-forme supérieure des terrassements (pst), couche de forme, assise de chaussée, domaines auxquels nous nous intéresserons plus particulièrement dans le présent dossier.
Les autres utilisations, comme constituants des liants et ciments, des coulis, des bétons, sont également abordées pour information.
Aujourd'hui, la production des cendres est majoritairement consommée par les fabricants de bétons et les cimentiers.
La valorisation des cendres volantes est encouragée, car c'est une bien meilleure solution – environnementale et économique – que leur élimination comme déchets. Les cendres volantes constituent en effet des déchets, dits non dangereux, suivant les réglementations en vigueur.
L'aspect environnemental de l'utilisation des cendres est dûment souligné (cf. [Doc. C 5 374]).
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Autres types d'emplois
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9. Utilisation des cendres dans la fabrication des bétons
Les cendres volantes peuvent être également intégrées en tant que granulats, dans les bétons et mortiers, et venir en substitution du ciment. Dans le cadre de cet usage, elles doivent répondre aux exigences de qualité proposées par la norme NF EN 450 – Octobre 1995 – (Classement P18-050) et son annexe nationale – « Cendres volantes pour béton – Définition, exigences et contrôle de qualité ».
-
Les cendres volantes peuvent entrer dans la composition de différentes catégories de bétons :
-
bétons fabriqués sur chantier ;
-
bétons prêts à l'emploi (BPE) ;
-
bétons pour préfabrication ;
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bétons de chaussée ;
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bétons autoplaçants.
-
Elles sont employées avec un taux de l'ordre de 80 à 100 Kg/m3 de béton. Compte tenu de leurs propriétés, les cendres volantes contribuent à améliorer notablement les caractéristiques du béton (cf. figure 21).
Dans le béton frais, leur présence permet, notamment, d'améliorer l'ouvrabilité, d'augmenter la compacité, d'améliorer l'aspect de surface après décoffrage.
Elles permettent également d'alléger les produits préfabriqués pour un taux de cendres supérieur à 7 %.
-
La présence des cendres volantes est très bénéfique vis-à-vis de la résistance et de la pérennité des bétons durcis. Elles contribuent, entre autre, à :
-
augmenter la résistance mécanique finale, en raison de leur pouvoir pouzzolanique ;
-
diminuer la fissurabilité, en relation avec la diminution de la chaleur d'hydratation ;
-
accroître la résistance aux eaux pures et aux eaux sulfatées ;
-
assurer une meilleure résistance au feu et aux chocs thermiques.
-
-
L'action des cendres volantes est primordiale vis-à-vis de l'alcali-réaction. L'alcali-réaction provoque une dégradation interne du béton survenant par formation d'un gel expansif à partir de silice amorphe et d'alcalins (sodium et potassium), en présence d'eau. La réaction alcali-silice concourt, à terme,...
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Utilisation des cendres dans la fabrication des bétons
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GTR - * - . – Guide technique SETRA/LCPC : 2ème édition : réalisation des remblais et des couches de forme (Juillet 2000).
-
(2) - GTS - Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques. Application à la réalisation des remblais et des couches de forme - Guide technique SETRA/LCPC (Janvier 2000).
-
(3) - PREDIS - Nord-Pas-de-Calais - Guides techniques régionaux relatifs à la valorisation des déchets et des co-produits industriels (Juillet 2002).
-
(4) - * - Guide Technique Régional relatif à la valorisation des cendres volantes de charbon.
-
(5) - SETRA/LCPC - * - . – Guide technique : conception et dimensionnement des structures de chaussées (Décembre 1994).
-
(6) - SETRA/LCPC - * - . – Guide...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
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ADEME
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DRIRE
-
EDF – L'énergie thermique à flammes – Les sites de production en France
-
La centrale thermique EDF au Havre
Contact presse : Déborah PRIGENT, Dossier de presse EDF Avril 2008
http://www.assemblee-nationale.fr/rap-oecst/nucleaire/r1359-18.asp
http://www.industrie.gouv.fr/energie/charbon/textes/se_ch_pr.htm)
-
LCPC
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SETRA Site DTRF
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SNET
-
Surschiste
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