Valorisation des brasques traitées utilisées dans la production de matériaux de construction et miniers

Résumé

L’utilisation des brasques traitées dans la fabrication des matériaux de construction a suscité la curiosité des chercheurs scientifiques et des ingénieurs industriels afin de connaitre ses impacts environnementaux et ses rôles potentiels, vis-à-vis de ses propriétés physicomécaniques. L’objectif principal est d’évaluer le potentiel de valorisation des brasques traitées à travers leur utilisation dans les productions de béton et de remblai minier en pâte cimenté. Ce travail consiste à faire des analyses de cycle de vie ou ACV et des essais laboratoires avec des pourcentages allant de 5 à 15 % de brasques traitées comme substitut au ciment dans le béton et le remblai en pâte cimenté. Grâce à la base de données Ecoinvent et le logiciel OpenLCA selon les normes ISO 14040 et 14044, les études d’ACV sont réalisées avec la méthode ReCiPe Midpoint H. Des essais laboratoires sont réalisés avec l’ajout de brasques traitées dans les recettes du béton et du remblai en pâte cimenté provenant de la mine LaRonde. D’autres liants comme le laitier de hauts fourneaux et la cendre volante sont utilisés afin de faire des comparaisons au niveau des résultats. Les résultats d’ACV montrent que le ciment est le matériau qui contribue fortement aux impacts et présente aussi un bilan carbone remarquablement élevé dû à la phase de calcination de ses matières premières à 1450o C pour fabriquer le clinker. Le transport par camion est le deuxième facteur contributeur au gaz à effet de serre. L’eau et le plastifiant sont des éléments qui ne génèrent que très de peu d’impact. Le gravier et le sable présentent de fortes contributions au niveau de la transformation naturelle des terres et des émissions moyennes au niveau des différentes des autres catégories sélectionnées. Les empreintes carbones du LCLL Ash (Low Caustic Leaching and Liming Ash) et du LCLL Ash calciné sont moyennes voir faibles. Leurs utilisations représentent une solution prometteuse et intéressante pour réduire les impacts environnementaux liés à la production du béton. Les résultats des analyses de sensibilité basée sur la calcination montrent une différence mineure entre les valeurs trouvées des impacts. L’utilisation du LCLL Ash calciné considéré comme une argile calcinée à 800, 1000 et 1450°C est une technique prometteuse pour contrer l’épuisement des ressources naturelles pour les matériaux de construction et constitue aussi un moyen efficace de réduction des émissions de CO2 liées à l’utilisation du ciment dans la production du béton. Quant à l’analyse de sensibilité sur le transport, les impacts générés lorsque le transport de la cendre volante se fait par camion pour fabriquer du béton présentent des valeurs qui se rapprochent beaucoup plus à celle de la cendre volante transportée par bateau depuis l’Italie, bien que la distance pour amener de la cendre volante depuis l’Italie soit grande (7563,39 km). L’analyse de sensibilité basée sur la calcination présente de faible variation entre les impacts. Cette différence mineure entre les valeurs est influencée par le choix des hypothèses en tenant compte des paramètres de la calcination (type de calcination, type de four, type de combustible pour calciner). Les résultats des mesures de la teneur en air montrent que les bétons fabriqués présentent des teneurs dont les valeurs sont comprises entre 2,51 et 3,70 %. Ces résultats sont inférieurs à la teneur en air d’un béton à l’état frais qui se situe généralement entre 5 et 8 %. Les températures mesurées sont comprises entre 19,6 et 21 °C et sont des valeurs comprises dans la tranche de température d’un béton frais (soit 10 à 25 °C). Les résultats des mesures des résistances montrent que l’ajout du LCLL Ash dans la recette amène une diminution de la résistance à la compression par rapport au remblai fabriqué avec du laitier de hauts fourneaux et une augmentation de la résistance par rapport au béton fabriqué avec du 100%GU. L’utilisation du laitier de hauts fourneaux dans le remblai présente une meilleure résistance à la compression que l’utilisation du LCLL Ash. Quant au béton fabriqué avec du LCLL Ash, leurs résistances à la compression sont un peu plus similaires aux bétons fabriqués avec de la cendre volante avec une différence mineure. Le LCLL Ash maintient la résistance à la compression du béton aux différents âges de durcissement (7 j, 28 j, et 90 j) et son utilisation est prometteur dans la production du béton comme ajout cimentaire.

Date	16 août 2023
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Claudiane Ouellet-Plamondon (Directeur(-trice))