Expérimentations numériques sur la carbonatation d’un granulat de béton recyclé

Abstract

La carbonatation des granulats de béton recyclés avec un gaz riche en CO₂ pourrait être un procédé efficace pour accélérer le piégeage de ce gaz à effet de serre par des ouvrages en béton en fin de vie. Un tel procédé soulève nombre de questions qui sont étudiées ici aux moyens de simulations numériques. Le modèle utilisé est basé principalement sur les équations de conservation du CO₂ et de l’eau. Une première étude s’intéresse à la carbonatation à l’air libre des granulats après concassage. Les simulations ne montrent pas d’impact majeur de la carbonatation naturelle pendant 90 jours de stockage sur le piégeage de CO₂ par carbonatation accélérée a posteriori. Une seconde étude s’intéresse à l’influence de différents paramètres sur le procédé : la porosité, le degré de saturation en eau, la teneur en éléments carbonatables et le diamètre du granulat. Il ressort des simulations que la teneur en éléments carbonatables a une influence majeure sur la quantité de CO₂ fixé. Le diamètre et le degré de saturation ont des effets couplés. Proche de la saturation en eau, la carbonatation est contrôlée par la diffusion gazeuse : le piégeage dépend beaucoup du diamètre du granulat. Loin de la saturation, ce dernier a peu d’influence : la carbonatation devient homogène dans le grain car contrôlée par les cinétiques chimiques.