Les chercheurs ont découvert que l’ajout de bactéries dénitrifiantes peut améliorer la résistance à la compression et la résistance à la fissuration par traction de 30,3 % et 20,3 %, respectivement.
L’ajout de bactéries dénitrifiantes au béton de gros granulats recyclés peut améliorer de manière significative sa résistance au gel-dégel.
Le béton est l’un des matériaux de construction les plus utilisés en raison de son coût bon marché, de sa forte résistance à la compression et de sa facilité de fabrication. Cependant, les agrégats naturels à mélanger au béton, y compris le sable et le gravier, sont en quantité limitée en raison de l’urbanisation accélérée.
Bien que des matériaux recyclés puissent être utilisés à la place des matériaux naturels pour créer un béton de granulats grossiers recyclés (RCAC), cela peut poser un certain nombre de problèmes. Cela est particulièrement vrai dans les climats froids où les cycles quotidiens de gel et de dégel peuvent endommager le béton et compromettre son intégrité structurelle, ce qui entraîne souvent des problèmes de sécurité.
Dans une étude récemment publiée dans le Journal of Cleaner Production, des scientifiques du département de génie civil de l’université de Xi’an Jiaotong-Liverpool ont appliqué des bactéries dénitrifiantes à des agrégats grossiers recyclés (ACR) et ont amélioré la résistance et la durabilité du béton. Le RCAC traité est idéal pour une utilisation généralisée dans les climats froids car il peut supporter 225 cycles de gel-dégel, soit 75 de plus que ceux sans traitement.
La nouvelle procédure de mélange a considérablement augmenté la résistance du béton au gel-dégel.
Méthodes traditionnelles
Le professeur Chee Seong Chin, auteur correspondant de l’article, estime que les méthodes traditionnelles d’amélioration de la résistance du béton au gel-dégel ne sont pas viables à long terme.
“Ces méthodes, telles que la réduction du rapport eau-ciment et l’augmentation des adjuvants chimiques, augmentent l’utilisation de substances chimiques, ce qui a un impact négatif sur la durabilité. En comparaison, nous proposons une solution respectueuse de l’environnement. Notre méthode utilise des bactéries dénitrifiantes et ne contient ni ne crée de substances toxiques ou polluantes”, dit-il.
Une diminution de l’absorption d’eau
La réduction de l’absorption d’eau est cruciale pour améliorer la résistance du RCAC au gel-dégel, explique le professeur Chin.
Pendant les cycles de gel-dégel, l’eau pénètre dans le béton, créant des fissures dans la structure et réduisant sa durabilité. Lorsque l’eau gèle, elle se dilate. Plus il y a d’eau, plus il y a de gonflement, et plus il y a de gonflement, plus il y a de dégâts.
“Si elle n’est pas traitée par des bactéries, l’utilisation de RCA dans le béton peut augmenter l’absorption d’eau en raison de sa structure lâche et de sa porosité élevée, alors que les bactéries dénitrifiantes peuvent bloquer les trous par lesquels l’eau pénètre, réduisant ainsi efficacement de 33% l’eau libre absorbée à l’intérieur du béton. Il empêche l’absorption d’eau de l’extérieur, réduisant ainsi le gonflement de l’intérieur”, dit-il.
Une structure plus stable
En outre, les bactéries peuvent également améliorer la capacité du béton à résister à l’expansion due au gel en créant une structure plus stable, explique le professeur Chin.
” Les vides et les pores du RCAC sont remplis de cristaux de carbonate de calcium créés par les bactéries, ce qui rend la structure plus dense et diminue l’effet d’expansion de l’eau gelée “.
“D’après notre expérience, les bactéries dénitrifiantes peuvent améliorer la résistance à la compression et la résistance à la rupture par traction de 30,3 % et 20,3 %, respectivement.
“De plus, les bactéries consomment l’excès d’hydroxyde de calcium pendant le processus de biominéralisation, ce qui rend le béton plus résistant au gel. L’hydroxyde de calcium entre les agrégats et la matrice de ciment est généralement considéré comme un facteur négatif en termes de résistance et de durabilité”, ajoute-t-il.
Bien que cette nouvelle méthode ait augmenté de manière significative la résistance au gel-dégel du RCAC, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour améliorer la résistance en utilisant des nanomatériaux ou d’autres matériaux cimentaires avec des méthodes de bio-minéralisation, dit le professeur Chin.
“Les recherches futures doivent étudier le coût économique et quantifier l’impact environnemental avec une évaluation du cycle de vie”, ajoute-t-il.
L’équipe de recherche est composée de Zuowei Liu, du professeur Chee Seong Chin et du Dr Jun Xia du département de génie civil de XJTLU.
Référence : “Novel method for enhancing freeze-thaw resistance of recycled coarse aggregate concrete via two-stage introduction of denitrifying bacteria” par Zuowei Liu, Chee Seong Chin et Jun Xia, 20 avril 2022, Journal of Cleaner Production.
DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.131159
