Le laitier de haut-fourneau en granules broyés (GGBS) peut-il être utilisé dans les piles en béton ? Feasibilité et avantages

Introduction

La laitier de haut fourneau en granules fins (GGBS – Ground Granulated Blast Furnace Slag) est un sous-produit de l’industrie sidérurgique qui a connu une croissance significative en tant que matériau cimentier supplémentaire (SCM – Supplementary Cementitious Material) dans la production de béton. Son utilisation dans les pieux en béton, qui sont des éléments structurels essentiels pour les fondations profondes, offre de nombreux avantages techniques, économiques et environnementaux. Cet article examine la faisabilité d’intégrer la GGBS dans les pieux en béton, met en évidence les bénéfices de son utilisation et aborde les principaux aspects à prendre en compte pour un bon rendement des constructions.

Qu’est-ce que GGBS ?

Le GGBS (Glassy Grit Balls) est obtenu en trempant la scorie de fer en fusion issue des hauts-fourneaux dans de l’eau ou de la vapeur, puis en la broyant en une poudre fine. Le processus de granulation produit des granules vitreux qui, une fois finement moulus, présentent des propriétés hydrauliques latentes. Cela signifie que le GGBS peut réagir avec l’eau et l’hydroxyde de calcium (un sous-produit de l’hydratation du ciment Portland) pour former des composés cimentaires, améliorant ainsi la résistance et la durabilité du béton.

Possibilité d’utilisation du GGBS dans les pieux en béton

1. Propriétés chimiques et physiques

Les particules de GGBS sont généralement plus fines que celles du ciment Portland ordinaire (OPC), ce qui contribue à une meilleure densification des particules et à une moindre perméabilité du béton. La composition chimique du GGBS, riche en oxydes de calcium, de silicium et d’aluminium, permet des réactions pozzolaniennes et hydrauliques. Lorsque ce matériau est utilisé dans les piles de béton, ces propriétés se traduisent par une meilleure résistance à long terme et une diminution de la chaleur de hydration, ce qui réduit le risque de fissures thermiques – un facteur crucial pour les coulages de grande volumétrie, tels que les piles de béton.

2. Mélanger le design et la compatibilité

Le GGBS (Ground Granulated Blast-Furnace Slag) peut remplacer de 30 à 70 % de la cimentation ordinaires (OPC) dans les mélanges de béton destinés aux pieux, en fonction des exigences du projet. La conception du mélange doit tenir compte du développement plus lent de la résistance du béton contenant du GGBS, ce qui peut nécessiter des ajustements des conditions de durcissement ou l’utilisation d’accélérants pour les projets à délais serrés. Cependant, la résistance finale du béton à base de GGBS dépasse souvent celle du béton à base uniquement de cimentation ordinaires, ce qui en fait un choix adapté aux applications soumises à de fortes charges, comme les pieux.

3. Performance structurelle

Les pieux en béton renforcés avec du GGBS (glass fiber reinforced plastique) présentent une excellente résistance aux attaques chimiques, telles que l’ intrusion de sulfates et de chlorures, ce qui est particulièrement avantageux dans les environnements marins ou dans les zones à sols agressifs. La réduction de la perméabilité améliore également la durabilité des pieux, prolonge leur durée de vie utile et réduit les coûts d’entretien.

Avantages de l’utilisation du GGBS dans les piles en béton

1. Durabilité améliorée

La microstructure dense du béton GGBS réduit l’intrusion d’ions nocifs, protégeant ainsi les armatures en acier de la corrosion. Cela est particulièrement important pour les pieux exposés aux eaux souterraines ou aux niveaux d’eau fluctuants.

2. Durabilité environnementale

L’utilisation du GGBS (Granulated Blast Furnace Slag) réduit l’empreinte carbone de la production de béton, en remplaçant le ciment OPC (Ordinary Portland Cement), qui est un procédé énergie-intensif. Chaque tonne de GGBS utilisé permet d’économiser environ 0,9 tonnes d’émissions de CO2. De plus, il s’agit d’un sous-produit industriel, ce qui favorise les principes de l’économie circulaire.

3. Avantages économiques

Bien que le coût initial du GGBS puisse être légèrement plus élevé que celui du OPC dans certaines régions, les économies à long terme dues à une maintenance réduite et à une durée de vie prolongée justifient souvent cet investissement. De plus, sa disponibilité en grandes quantités en fait une option rentable pour les grands projets d’infrastructure.

4. Contrôle thermique

La faible chaleur de hydratation du béton GGBS réduit les risques de fissuration thermique dans les pieux de gros diamètre, garantissant l’intégrité structurelle et diminuant le besoin de réparations coûteuses.

Mouler le GGBS pour une performance optimale

Les performances du GGBS dans le béton dépendent fortement de sa finesse. Des particules plus fines augmentent la réactivité du béton et améliorent ses propriétés mécaniques. Pour atteindre la finesse souhaitée (généralement entre 400 et 600 m²/kg selon la méthode Blaine), un équipement de broyage avancé est indispensable. NotreMoulin ultrafin SCMIl est conçu spécifiquement pour produire du GGBS (granülés de béton à haute résilience) de haute qualité, avec une finesse constante. Sa gamme de sortie s’étend de 325 à 2500 mailles (D97 ≤ 5 µm) et sa capacité atteint jusqu’à 25 tonnes/l’heure, garantissant ainsi un broyage efficace et précis. Les principales caractéristiques sont les suivantes :

• Classification à haute efficacité utilisant des classificateurs à turbine verticale
• Économies d’énergie allant jusqu’à 30 % par rapport aux moulins conventionnels
• Conception durable offrant une longévité accrue pour les composants de broyage

Pour les projets à plus grande échelle, notre…Moulin à 롤ers verticaux de la série LMIl offre des fonctionnalités intégrées de broyage, de séchage et de classification. Il traite des matériaux d’un diamètre allant jusqu’à 50 mm et produit des résultats avec une finesse de 30 à 325 mailles, avec des capacités allant de 3 à 250 tonnes/heure. Son système de contrôle intelligent et son fonctionnement à faible bruit en font l’outil idéal pour la production industrielle de GGBS (Gypsum Board System).

Etudes de cas et applications pratiques

Le GGBS a été utilisé avec succès dans les pieux en béton pour de grands projets d’infrastructure dans le monde entier. Par exemple, lors de la construction du pont Hong Kong-Zhuhai-Macao, le GGBS a été incorporé dans le mélange de béton des pieux marins afin d’améliorer leur résistance à la corrosion causée par l’eau de mer. De même, des projets au Moyen-Orient ont fait appel au GGBS pour réduire les attaques des sulfates sur les pieux de fondation.

Défis et considérations

Bien que le GGBS offre de nombreux avantages, le développement plus lent de sa résistance au début de sa mise en œuvre peut nécessiter des temps de durcissement prolongés, ce qui pourrait affecter les calendriers de projet. De plus, le contrôle de la qualité pendant le broyage et le mélange est essentiel pour garantir des performances constantes. La collaboration avec des fournisseurs d’équipements fiables, tels que notre entreprise, assure que le GGBS soit broyé selon les spécifications requises pour obtenir des résultats optimaux.

Conclusion

L’utilisation de la GGBS (essai de granulats de verre à haute finesse) dans les pieux en béton est non seulement possible, mais aussi très avantageuse. Sa durabilité supérieure, ses bénéfices environnementaux ainsi que ses économies économiques à long terme en font le choix idéal pour la construction moderne. Pour maximiser ces avantages, il est essentiel d’investir dans des technologies de broyage avancées, telles que notre Moulin Ultrafin SCM ou notre Moulin à Billes Verticales de la Série LM. Ces machines assurent la production de granulats de verre à haute finesse qui répondent aux exigences strictes des applications de pieux en béton, contribuant ainsi à un infrastructure plus sûre et plus durable.