Coin des nouvelles

Une étude multi-universitaire explore la viabilité des cendres de balle de riz comme substitut partiel du ciment dans la construction à base de béton.

L'étude, co-écrite par un chercheur de l'AURAK, a utilisé des techniques d'apprentissage automatique pour développer des modèles de prédiction de la résistance.

Dans le cadre de la recherche de substituts au ciment dans le secteur de la construction, un groupe de chercheurs de dix universités, dont l'Université américaine de Ras Al Khaimah (AURAK), a publié un article explorant la viabilité de l'utilisation des cendres de balle de riz comme substitut partiel du ciment pour la production de béton durable.

Riches en silice, les cendres de balle de riz (CBR) présentent des propriétés chimiques favorables en tant que matériau de substitution au ciment pour le béton. Leur utilisation dans le béton entraîne une réaction chimique avec les hydrates de ciment, principalement l'hydroxyde de calcium, formant des produits secondaires qui confèrent résistance et stabilité au mélange de béton obtenu.

La production de béton est associée au rejet d'une quantité importante de dioxyde de carbone, lié à la production de ciment, l'un des principaux composants du béton. L'objectif de cette étude était de réduire les impacts environnementaux négatifs liés à la fabrication du béton. Les écologistes sont fermement convaincus que le ciment doit être remplacé par une substance à plus faible empreinte carbone. L'étude a utilisé des techniques d'apprentissage automatique (AA) pour développer des modèles de prédiction de la résistance à la compression du béton de cendres volantes de balle de riz (CVBR), contrairement aux méthodes traditionnelles, coûteuses et chronophages. Les approches d'AA sont désormais utilisées dans l'industrie des matériaux pour développer des modèles prédictifs efficaces qui intègrent explicitement la relation entre les paramètres de réponse et les facteurs d'entrée. L'étude fournit des indications précieuses aux constructeurs et aux chercheurs pour estimer la résistance à la compression du béton de CVBR. Dans la deuxième phase de la recherche (menée exclusivement à l'AURAK), les effets du CVBR en remplacement partiel du ciment dans le béton ont été étudiés dans le cadre d'un programme expérimental en laboratoire. Le ciment a été remplacé à hauteur de 5 %, 10 % et 15 % (en poids) par du CVBR pour la production de béton. Les principales caractéristiques de résistance et de durabilité des mélanges de béton obtenus ont été évaluées à l'état frais et durci, à différents âges. Les résultats des tests ont montré que l'utilisation de cendres de balle de riz (CBR) en remplacement partiel du ciment dans le béton améliore sa résistance à la compression à long terme, sa résistance à l'abrasion et ses propriétés de barrière contre l'humidité. De plus, un indicateur important de durabilité du béton, à savoir un faible retrait au séchage, est significativement amélioré par l'incorporation de CBR en remplacement partiel du ciment. Le professeur Stephen Wilhite, vice-président principal aux affaires académiques et à la réussite étudiante et doyen de l'AURAK, a déclaré : « Nous tenons à féliciter l'équipe de recherche qui a contribué à cette étude. Elle s'inscrit dans le cadre des efforts déployés à l'échelle mondiale par différents chercheurs pour trouver des substituts aux matériaux nocifs pour l'environnement. Les résultats sont encourageants et nous sommes convaincus que les recherches sur l'utilisation des cendres de balle de riz comme substitut au ciment se poursuivront et pourraient potentiellement renforcer la durabilité du secteur de la construction. » Roz-Ud-Din Nassar, du département de génie civil et des infrastructures de l'AURAK et co-auteur de l'article, a déclaré : « Alors que le monde s'efforce de réduire les émissions de CO2 pour sauver la planète, il est du devoir de chacun de contribuer à cet effort. Nous sommes heureux que nos recherches démontrent l'intérêt d'utiliser la cendre de balle de riz (RHA) comme substitut partiel du ciment dans la fabrication du béton. Les résultats des tests indiquent la viabilité de l'utilisation de la RHA dans le béton pour la production de mélanges économiques, durables et respectueux de l'environnement. De tels mélanges représentent une avancée importante vers des pratiques de construction durables. »

Compte tenu des propriétés liantes du ciment, l'Institut d'études géologiques des États-Unis (USGS) estime qu'environ 4 milliards de tonnes de ciment sont produites chaque année dans le monde, ce qui représente 7 % des émissions totales de CO2. Plus précisément, la fabrication d'une tonne de ciment produit 0,9 tonne de CO2.

Les autres universités dont les chercheurs ont participé à la première phase de l'étude sont : l'université de Najran, en Arabie saoudite ; Université d'ingénierie et de technologie du Pakistan ; Macroview Projects (Australie) ; Université Prince Sattam Bin Abdulaziz (Arabie saoudite) ; Université des sciences et technologies du Golfe (Koweït) ; Université de technologie de Silésie (Pologne) ; Université de technologie et d'économie de Budapest (Hongrie) ; Université de technologie de Luleå (Suède) ; et Université Monash (Malaisie).