Une étude menée par des chercheurs équatoriens et publiée dans la revue Construction and Building Materials a évalué les performances du béton lorsque des granulats fins sont partiellement remplacés par de la cendre de balle de riz (CBR), du PET broyé et du caoutchouc de pneus usagés. L'équipe de recherche a systématiquement testé des bétons dans lesquels les granulats fins étaient remplacés à des taux de 2,5 %, 5 % et 10 % en poids, et les a comparés à un béton traditionnel selon plusieurs indicateurs : affaissement, masse volumique, teneur en air, résistance à la compression, résistance à la traction par fendage et module d'élasticité.
Les résultats montrent que la cendre de balle de riz présente les meilleures performances globales. Pour un taux de substitution de 2,5 %, la résistance à la compression à 28 jours ne diminue que de 1,6 %. L'analyse par microscopie électronique à balayage (MEB) confirme une amélioration de la liaison au niveau de la zone de transition interfaciale (ITZ) entre les granulats et la pâte de ciment. Les excellentes performances de la cendre de balle de riz sont attribuées à sa teneur élevée en silice et à son activité pouzzolanique, mais sa forte absorption d'eau nécessite un ajustement du rapport eau/ciment pour maintenir l'ouvrabilité. L'étude considère qu'un taux de substitution de 5 % est techniquement réalisable.
Avec le PET, la résistance à la compression diminue d'environ 10 % et la résistance à la traction d'environ 18 % pour un taux de substitution de 2,5 %. En raison de son caractère hydrophobe et non réactif, le PET ne forme pas de liaisons chimiques avec la matrice cimentaire, mais il permet de maintenir une bonne ouvrabilité sans ajustement du rapport eau/ciment. La perte mécanique observée à un taux de substitution de 5 % est considérée comme acceptable pour des applications non structurelles ou à faible exigence.
La baisse des performances mécaniques est la plus significative avec le caoutchouc de pneus usagés. La microscopie électronique à balayage révèle une interface moins continue entre le caoutchouc et la pâte de ciment, mais la perte de performance reste maîtrisable pour des taux de substitution ne dépassant pas 5 %.
L'analyse statistique (ANOVA et test de Tukey) confirme que le type de matériau et le taux de substitution ont tous deux un effet significatif sur les propriétés mécaniques. Pour des taux de substitution inférieurs à 5 %, les diminutions de résistance à la compression et à la traction sont généralement inférieures à 25 %. En revanche, à un taux de substitution de 10 %, la baisse des performances mécaniques est plus marquée, la diminution du module d'élasticité atteignant jusqu'à 34 %. D'un point de vue technique, un taux de substitution de 5 % représente un équilibre entre durabilité et performance structurelle.
L'analyse thermogravimétrique (ATG) montre que la cendre de balle de riz présente une stabilité thermique plus élevée, tandis que le PET et le caoutchouc, en raison de leur nature polymérique, subissent des pertes de masse plus importantes à des taux de substitution modérés. La qualité de la zone de transition interfaciale est un facteur clé déterminant les performances.
Le contexte de l'étude rappelle qu'environ 2,3 milliards de tonnes de déchets solides municipaux ont été générés dans le monde en 2023, un chiffre qui devrait atteindre 3,8 milliards de tonnes d'ici 2050. Parmi ces déchets, 35 % du PET est incinéré, produisant chaque année l'équivalent d'environ 534 millions de tonnes de CO₂. Le secteur de la construction représente 40 % à 50 % des émissions mondiales de CO₂, consomme près de 40 % de l'énergie mondiale et 60 % des matières premières, avec une demande annuelle de sable atteignant 50 milliards de tonnes.
Plus d'informations : Auteurs : Valeria Franco-Quiñonez et al., Titre : « Sustainable concrete with rice husk ash, PET and tire rubber as fine aggregate replacement », publié dans : Construction and Building Materials (2025).