Valorisation d’éco-coproduits industriels pour la construction durable : analyse multi-échelle des propriétés de matériaux carbonatés et bio-sourcés

Current environmental challenges are pushing us into the use of new building materials that are more environmentally friendly and that reduce the buildings' energy consumption throughout their life cycle. To this purpose, we propose the valorization of eco-aggregates resulting from industrial by-products in order to rehabilitate existing heritage. Carbonated aggregates are processed from an accelerated carbonation technology of incinerator ashes and bio-based aggregates are obtained from agriculture. The identification of the morphological, mechanical and thermal properties of these aggregates shows that they can integrate a binder matrix to produce structural and/or insulating concretes with performances at least equivalent to conventional materials. Thus, in addition to the many environmental benefits associated with the ability of these eco-aggregates to store CO2 and limit landfilled waste flows, the energy efficiency of the building envelopes and the hygrothermal comfort of the occupants are at the heart of our concerns. The benefits of using these eco-concrete in the building field are demonstrated through a vast experimental laboratory and in-situ campaigns, based on simplified empirical approaches to guide engineers and contractors in the prescription of these eco-concrete.Various studies also show a strong interdependence of the properties of these materials between the effects of temperature and those of ambiante relative humidity. The study oy hygrothermal exchanges allows the optimization of construction methods and technical aquipments adapted to the environmental context and climate, both in new and old buildings. In this latter case, where humidity problems remain a major obstacle to energy-saving renovation projects and are often a source of insalubrity, the combination of an air ventilation technologie with eco-materials is currently being developed. More generally, the optimization of solutions is based on analysis and simulation works, as wall as controlled laboratory tests and real site measurement campaigns. Many research perspectives emerge from this work, at the experimental, numerical and analytical levels. Projects are currently in the process of maturing to optimize processes, intensify technologies and continue the development and promotion of these eco-aggregates.Les enjeux environnementaux actuels nous incitent à exploiter de nouveaux matériaux de construction, plus respectueux de notre planète et permettant de réduire la dépense énergétique des bâtiments, tout au long de leur cycle de vie. A ces fins, nous proposons la valorisation d'éco-granulats issus de coproduits de l'industrie lors d'opérations de construction durable. Pour ce faire, des granulats carbonatés sont transformés à partir d'une technologie de carbonatation accélérée de cendres d'incinérateurs et des granulats bio-sourcés sont obtenus de l'agriculture. L'identification des propriétés morphologiques, mécaniques et thermiques de ces granulats démontre qu'ils peuvent intégrer une matrice liante afin de produire des bétons structures et/ou isolant avec des performances au moins équivalentes aux matériaux conventionnels. Ainsi, en sus des nombreux avantages environnementaux liés notamment à la capacité de ces éco-granulats à stocker le CO2 et à limiter les flux de déchets enfouis, l'efficience énergétique de l'enveloppe des bâtiment et le confort hygrothermique des occupants est au cœur de nos préoccupations. Les bénéfices qui découlent de l'utilisation de ces éco-bétons au sein de l'acte de construire sont validés par le truchement d'une vaste campagne expérimentale en laboratoire et in-situ, soutenue par des approches empiriques simplifiées pour aiguiller les ingénieurs et les donneurs d'ordres dans la prescription de ces éco-bétons.Diverses études révèlent également une forte interdépendance des propriétés de ces nouveaux matériaux entre les effets de la température et ceux de l'humidité relative ambiante. Ainsi, l’étude des échanges hygrothermiques permet d’optimiser les modes constructifs et équipements techniques adaptés au contexte environnemental et au climat, aussi bien dans la construction neuve que dans le bâti ancien. Pour encourager la réhabilitation du patrimoine existant, où les problèmes d’humidité constituent encore un frein aux projets de rénovation et sont souvent source d’insalubrité, la conjugaison d’une solution aéraulique avec des éco-matériaux est en cours de maturation. Plus généralement, l’optimisation des solutions s’appuie sur des travaux d’analyse et de simulation, ainsi que sur des essais contrôlés en laboratoire et des campagnes de mesure en site réel.De nombreuses perspectives de recherche émergent de ces travaux, tant au niveau expérimental que numérique et analytique. Des projets sont actuellement en phase de maturation pour optimiser les procédés, intensifier les technologies et poursuivre le développement et la promotion de ces éco-granulats