Remplacement du sable dans le béton pour le développement de bâtiments durables! – Expertise fissure

Le béton est sans aucun doute l’un des matériaux les plus importants dans le domaine de la construction. Il est composé de ciment et de gros granulats (sable). Sable de la rivière est l'un des principaux matériaux utilisés dans la fabrication du béton. Il joue également un rôle essentiel dans la conception du mixage. Le sable de rivière se trouve naturellement dans la berges ou lits de rivières et est souvent un bon site d’extraction du sable.

Extraction de sable de rivière

Ces dernières années, la disponibilité de sable est devenue très limitée en raison de l'érosion, de l'épuisement des forêts et d'autres problèmes environnementaux. En raison de la croissance rapide du secteur de la construction, la demande de sable a énormément augmenté, entraînant une carence en sable de rivière dans la plupart des régions du monde. De plus, l'extraction du sable de la rivière affecte l'équilibre écologique. Les autres inconvénients de l’utilisation du sable de rivière sont donnés comme suit:

  • Pénurie mondiale de sable naturel
  • Demande croissante de granulats fins dans la construction
  • Carrières de sable situées à distance
  • Présence de limon et d'argile dans le sable de la rivière

En dehors de cela, il existe un certain nombre d'interdictions contre l'extraction du sable de rivière. L’indisponibilité de sable de rivière et la nécessité de réduire les coûts du béton ont conduit collectivement à trouver un nouveau remplacement du sable dans le béton. Ainsi, la découverte des substituts du sable a été d’une grande importance dans le domaine de la construction.

Lisez aussi: Moyens de vérifier la qualité du sable sur le site!

Matériaux pouvant être utilisés en remplacement du sable dans un mélange de béton

Divers matériaux pour le remplacement du sable dans le béton Image

Divers matériaux pour le remplacement du sable dans le béton

01. M-Sand (Sable manufacturé)

M sable

En raison de l'épuisement du sable de rivière de bonne qualité, M-Sand est identifié comme une alternative au sable de rivière. M-sable signifie sable manufacturé. Il est fabriqué dans des industries / carrières en broyant des roches, des pierres de carrière ou de gros agrégats en particules de la taille d'un sable. Pour différents travaux de construction, différentes qualités appropriées de sable M sont utilisées. Le principal avantage de M-sand est qu’il est moins cher que le sable de rivière. Dans la plupart des endroits, le prix du sable M est deux fois moins élevé que celui du sable de rivière.

En raison des grands avantages de M-sable, il est considéré comme le meilleur matériau de construction découvert dans les temps récents. Ainsi, le secteur de la construction a-t-il trouvé une solution à long terme pour remédier à la pénurie de sable fluvial. Mais la clé est de s’assurer que le sable minéral provient d’une source fiable et qu’il doit être traité de manière adéquate.

Lorsque le mélange de béton (1: 1,82: 2,96) de nuance M20 a été testé pour remplacer le sable de rivière par du sable M, il a été constaté que le mélange de béton avait une résistance et une durabilité meilleures par rapport au sable de rivière. Selon «Halesh Kumar B. T. et al.» (Publié dans Journal international des sciences, technologies et ingénierie), le remplacement du sable de rivière par du sable M jusqu’à 15% donnait la résistance à la compression la plus élevée ainsi que la valeur de résistance à la traction du béton.

Résultats d'essai de la nuance M 20 de béton contenant du sable M

Résultats d'essai de la nuance M 20 de béton contenant du sable M

Le sable manufacturé est l’une des meilleures alternatives au sable naturel de rivière en termes de résistance et de durabilité. Il permet un meilleur contrôle de la gradation et est également exempt d'impuretés.

Avantages de M-sable:

  • Haute résistance à la compression et à la flexion
  • Ne contient pas de limon, de matériaux surdimensionnés et de produits marins
  • Respectueux de la nature
  • Beaucoup moins cher que le sable de la rivière (presque la moitié du prix), cependant, cela dépendra de l'emplacement de la carrière ainsi que de la source de sable de la rivière.
  • Pas ou peu de teneur en humidité, donc pas de problème de gonflement du sable en raison de l'eau qu'il contient

Inconvénients de M-sable:

  • Cubique, anguleux et à la texture rugueuse
Lisez aussi: Sable concassé contre sable naturel: faites le bon choix!

02. Laitier de haut fourneau granulé moulu

Laitier de haut fourneau granulé

Laitier de haut fourneau granulé (GGBS)

Laitier de haut fourneau granulé broyé (GGBFS ou GGBS) est un sous-produit du fer et de l'acier. Il est obtenu en trempant les scories de fer fondues du haut fourneau dans de l'eau ou un courant. Ces produits vitreux et granulaires sont ensuite séchés et broyés en une poudre fine, qui sert également de substitut au sable. La taille des particules de laitier de haut fourneau granulé est similaire à celle du sable. Il a une densité d'environ 2,63.

«Anzar Hamid Mir» (publié dans Revue internationale de recherche en génie et applications), a effectué des essais sur le mélange de mortier de ciment 1: 3 et de GGBFS (laitier de haut fourneau granulé moulu) à 0%, 25%, 50%, 75% et 100% de remplacement du sable naturel pour un rapport w / c constant de 0,5. Les résultats du test ont montré une augmentation considérable de la résistance à la compression.

Les résultats de test du mélange de mortier de ciment 13 contient du GBFS

Résultats de test du mélange de mortier de ciment 1: 3 contient du GBFS

Ainsi, GGBFS peut être utilisé partiellement comme alternative au sable dans le béton. Mais il y a aussi une réduction de l'ouvrabilité pour tous les niveaux de remplacement. La maniabilité du mélange peut être accrue en ajoutant une quantité appropriée d'adjuvants chimiques tels que des super plastifiants.

Avantages du laitier de haut fourneau granulé moulu:

  • Haute durabilité
  • Fournit plus de résistance à la compression du béton
  • Disponibilité facile

Inconvénients du laitier de haut fourneau granulé moulu:

Pour connaître en détail les propriétés du GGBFS, ses effets sur les propriétés du béton, ses avantages et ses inconvénients, ainsi que ses applications, lisez Laitier de haut fourneau granulé moulu pour béton.

Lire aussi: Facteurs influant sur l'ouvrabilité du béton

Cendres de fond lavées

le cendre inférieure est une particule de cendre agglomérée qui est formée dans les fours à charbon pulvérisé. Ils sont obtenus à partir de la centrale thermique. Il est généralement gris à noir et de forme angulaire. Il a une structure poreuse sur la surface. La cendre de fond est soumise à un lavage afin d'éliminer le carbone et les matériaux indésirables du béton.

Les chercheurs ont mené divers tests sur les mélanges de béton M10, M20, M30, M40 et M50, et il a été constaté que la résistance à la compression du béton avec cendres de base diminuait considérablement avec l'augmentation du pourcentage de cendres de fond lavées.

Le remplacement du sable de la rivière par des cendres lavées n'a pas d'incidence sur la durabilité du béton. Il a uniquement amélioré les caractéristiques du béton. Le coût de ce béton est inférieur à celui du béton conventionnel et le béton devient écologique en remplaçant le sable de rivière par des cendres de fond lavées. Selon «Anzar Hamid Mir» (publié dans Revue internationale de recherche en génie et applications), environ 30% de cendre de fond lavé peut remplacer le sable de la rivière par son poids.

Avantages de la cendre inférieure lavée:

  • Augmente la résistance à la traction du béton
  • La densité du béton augmente linéairement

Inconvénients de la cendre inférieure lavée:

  • La disponibilité est limitée à la zone de la centrale
  • A zéro plasticité
Lire aussi: 11 facteurs qui affectent la résistance du béton

Poudre de verre en feuilles

Verre est un matériau amorphe à haute teneur en silice qui le rend partiellement pouzzolanique dans certaines conditions. Verres de feuille sont utilisés dans les fenêtres et les portes et s’il est cassé une fois, il ne peut pas être réparé. Par conséquent, il devrait être réduit en poudre et utilisé comme substitut de sable dans le mélange de béton. La poudre de verre recyclée améliore l’attrait esthétique du béton.

«S.P. Gautam et al. »(Publié dans Journal de la recherche universitaire et industrielle), ont effectué quelques essais pour un mélange de béton de 1: 1,67: 3,33 et les résultats ont montré que lorsque le granulat fin est remplacé par 10% de poudre de verre, la résistance à la compression est augmentée. Cependant, il a été observé que la résistance à la compression avait augmenté marginalement jusqu'à 20% en raison du remplacement de la poudre de verre. Au-delà, sa valeur commence à diminuer.

Résultats de test du mélange de béton de 11.673.33 contient de la poudre de verre

Résultats de test du mélange de béton de 1: 1.67: 3.33 contient de la poudre de verre

Par conséquent, le niveau optimal de remplacement du sable de rivière par du verre à vitre est dix%. Ainsi, la poudre de verre en feuille est également l’un des substituts du sable en tant qu’agrégat fin.

Avantages de la poudre de verre à vitre:

  • Augmente la résistance à la compression du béton
  • La résistance à la traction est augmentée

Inconvénients de la poudre de verre à vitre:

  • La résistance à la compression diminue à mesure que l'âge du durcissement augmente
  • Cela ne change pas la propriété du béton
Lire aussi: Cure de béton: Points à garder à l'esprit lors de la cure

05. Déchets de construction et de démolition

Déchets de construction et de démolition

Déchets de construction et de démolition

Déchets de construction et de démolition n’est autre que le gaspillage de mortier mort, de béton, de pierres et d’autres matériaux de construction générés lors de la construction ou de la démolition d’un bâtiment. Cela consiste en matériaux non biodégradables et inertes tels que pierres, béton, mortier, métal, bois, plâtre, etc. Ces déchets sont lourds et volumineux avec une densité élevée. Les déchets sont ensuite collectés et séparés en fonction du type de matériau. Il est ensuite soumis à un broyage et à un tamisage pour obtenir une poudre finement calibrée.

Selon le «K. Radhika et A. Bramhini ’(Publié dans Journal international de la science, Recherche en ingénierie et technologie), lorsqu’on a réalisé des tests sur le mortier de ciment de qualité M20 en augmentant le pourcentage de déchets de construction et de démolition dans le mélange, il a été constaté que la résistance à la compression augmentait jusqu’à un certain pourcentage. La résistance à la traction du béton augmente également si le remplacement des granulats fins atteint un certain pourcentage. Par conséquent, on peut remplacer le sable de la rivière jusqu'à 25% à 50% dans les mélanges concrets. Ce type de remplacement présente de nombreux avantages pour l’environnement et l’humanité. Par conséquent, il est recommandé de remplacer le sable de rivière par des déchets de construction et de démolition.

Lire aussi: Les granulats de béton recyclé: leurs propriétés et leurs utilisations

Avantages des déchets de construction et de démolition:

  • Augmente la résistance à la compression du béton
  • Le recyclage des déchets est réalisé
  • Respectueux de la nature
  • C'est bon marché et facilement disponible
  • La densité du béton augmente linéairement

Inconvénients des déchets de construction et de démolition:

  • Diminue la densité du béton
  • Cela ne change pas la propriété du béton
Poussière de carrière

Poussière de carrière peut être partiellement utilisé comme alternative au sable de rivière, comme agrégat fin dans la production de béton. Il s'agit essentiellement d'un sous-produit des concasseurs de pierre produits lors du processus de concassage et de criblage d'agrégats grossiers. Le remplacement du sable de rivière par de la poussière de carrière améliore de manière limitée la résistance à la compression du béton. Ce qui donne encore plus de maniabilité et de résistance lorsqu'il est mélangé à des ingrédients tels que les cendres volantes. Il doit être correctement criblé et traité pour donner plus de résistance au béton. La poussière de carrière est disponible en abondance et peut être utilisée efficacement.

Selon les recherches de «Sumit L. Chauhan & Raju A. Bondre» (Publié dans Journal international des sciences, technologies et ingénierie), ils ont effectué un test pour les cubes de béton avec 30%, 40% et éventuellement 50% de remplacement du sable par de la poussière de carrière pour les mélanges M20 et M25. Le rapport de conception du mélange de béton pour le béton M20 était de 1: 1,5: 3, tandis que celui du béton M25 était de 1: 1: 2. Les résultats expérimentaux ont montré que l’addition de poussières de carrière sous la forme d’un ratio de granulats fins de 30%, 40% et 50% améliorait les propriétés de compression. Les résultats de l’essai de résistance à la compression du béton de mélange de poussière de carrière (28 jours) sont les suivants:

Les résultats des tests sur les bétons de qualité M20 et M25 contiennent de la poussière de carrière

Les résultats des tests sur les bétons de grade M20 et M25 contiennent de la poussière de carrière

Le résultat du test montre que, lorsque le pourcentage de poussière de carrière augmente progressivement, la résistance à la compression du béton augmente également. Cependant, le pourcentage de poussière de carrière ne doit pas dépasser plus de 50%. La densité de la poussière de carrière est presque identique à celle du sable de la rivière. En fonction de la valeur de la résistance à la compression collectée, la valeur est élevée et montre que la poussière de carrière est appropriée pour être utilisée en remplacement partiel du sable. Toutes les valeurs de résistance à la compression recueillies dépassent la valeur minimale de résistance à la compression pour un béton normal qui est de 7 N / mm. Par conséquent, la poussière de carrière peut être utilisée comme alternative au sable dans les mélanges de béton destinés au secteur de la construction.

Avantages de la poussière de carrière:

  • Bonne perméabilité
  • Haute résistance à la compression
  • Permet d'améliorer l'ouvrabilité
  • Réduit les coûts

Inconvénients de M-sable:

  • Le retrait est plus
  • Absorption d'eau relativement élevée

En résumé, L’appauvrissement de l’environnement et la surexploitation de ressources naturelles telles que le sable naturel menacent la civilisation humaine. Il est donc de notre devoir de préserver la Terre nourricière en préservant les ressources naturelles. Le sable de rivière est l’une des ressources naturelles les plus exploitées du secteur de la construction. Même si vous économisez quelques pour cent en le remplaçant par d'autres matériaux, nous apporterons une contribution précieuse. Ce sera plus important lorsque vous y parviendrez en utilisant des matériaux pouvant remplacer les sables fluviaux, par exemple des déchets industriels tels que les scories de haut fourneau et la poudre de verre à feuille. Vous réalisez deux choses à la fois, un matériau de construction respectueux de l'environnement et un béton de meilleure qualité.

En tant que Sthapati Designers & Consultants Pvt. Ltd. (SDCPL), nous avons utilisé du laitier de haut fourneau comme agrégat grossier et fin dans notre projet de route en béton dans la zone industrielle de Jhagadia au Gujarat il y a 10 ans. Par conséquent, nous sommes fiers de recommander la même chose.

J'espère que la connaissance de matériaux tels que le remplacement du sable dans le béton vous aidera à choisir le meilleur matériau pour votre projet et vous donnera la possibilité de contribuer au développement vert.

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