Les produits préfabriqués sont des structures en béton commandées sur mesure qui sont préparées, moulage, et séché à l'aide de moules. Les structures en béton sont construites dans une usine de fabrication, puis déplacées vers le chantier de construction pour une installation facile. Le béton préfabriqué peut être utilisé comme poutres, poutres, des portes, les fenêtres, etc.
Le principal avantage des structures préfabriquées est qu'elles accélèrent la construction de structures modernes et permettent de réduire les coûts.. Étant donné que les composants en béton sont produits en vrac sur un site de fabrication, il permet de réaliser des économies d'échelle. D'autre part, des équipes de spécialistes peuvent produire des composants en béton de haute qualité avec des spécifications reçues du maître d'œuvre du bâtiment. Dans un cas, les composants sont nécessaires pour des structures identiques comme les hôpitaux, dortoirs, etc., ils peuvent être construits avec une grande rapidité.
Tendances de l'industrie
La philosophie de l'industrie du béton préfabriqué a été l'urbanisation progressive. Les échelles massives de l'expansion continue de la fabrication et de la construction d'espaces commerciaux et de résidences ont alimenté la demande de produits préfabriqués. Le béton préfabriqué réduit les coûts de construction globaux, améliore la vitesse de construction, et réduit le gaspillage des ressources de construction. Les produits préfabriqués trouvent leur utilisation populaire dans la construction d'espaces de bureaux commerciaux, des ponts, stades, etc. Et les matériaux utilisés dans de telles structures peuvent être réutilisés pour éviter le gaspillage. Les pays en développement et sous-développés ont mis l'accent sur les projets d'infrastructure qui contribuent au développement de l'industrie locale et améliorent le niveau de vie de leur population.. L'industrie de la préfabrication prévoit une croissance considérable grâce au déploiement de ses produits dans de grands projets d'infrastructure dans le monde entier.
L'industrie de la préfabrication offre des produits pour différentes utilisations finales comme les catégories résidentielles et non résidentielles. Les produits peuvent également être classés par type, c'est à dire., des murs, sols, toits, escaliers, poutres, etc.
Devenir mince la industrie de la préfabrication
Pendant l'année 2020, la vente globale de produits préfabriqués a été évaluée à environ. USD 92.14 Bn. Cependant, la pandémie a provoqué un arrêt momentané des commandes, car la plupart des projets de construction ont été interrompus. Le taux de croissance annuel composé de l’industrie est projeté à 5.3% depuis les années 2021 jusqu'à 2028. Comme discuté plus tôt, la majorité de la croissance future est attendue dans les économies en croissance de la région Asie-Pacifique. Les projets de construction ont pour la plupart repris partout. L'infrastructure continue d'être un moteur de croissance majeur pour l'industrie.
Émissions de dioxyde de carbone
Quand une méthode conventionnelle de ciment est déployée, il donne environ 0.9 livres de dioxyde de carbone par livre de ciment produit. Le béton ainsi utilisé pour fabriquer des produits préfabriqués implique plusieurs autres ingrédients en dehors du ciment. Il est à noter que la production d'un mètre cube de béton, c'est à dire., 3,900 Kg, émet environ 400 livres de dioxyde de carbone. Une telle libération de gaz CO2 dans l'atmosphère contribue grandement à l'effet de serre. Aussi, la quantité de dioxyde de carbone produite par un mètre cube de béton équivaut à la combustion 16 gallons d'essence.
Dans un récent rapport publié par IDTechEx, l'aspect commercial et technique de l'utilisation du captage du carbone est discuté. Le rapport nommé «Captage du carbone, Utilisation et stockage 2021-2040” discute également du potentiel d'atténuation des émissions de dioxyde de carbone.
Importance du CO2 dans le mélange de béton
Gaz carbonique, par nature, est un gaz insipide et incolore qui constitue environ 0.04% de l'ambiance. En moyenne, les humains expirent environ 0.0043 oz de dioxyde de carbone chaque minute. Le gaz est à son tour utilisé par les plantes vertes et est converti en gaz oxygène respirable. Les cycles respiratoires naturels des humains et des autres animaux sont stabilisés par la photosynthèse naturelle des plantes. Cependant, l'industrialisation rapide a affecté l'équilibre naturel. Le dioxyde de carbone non naturel a comme source principale la combustion de combustibles fossiles. La présence excessive de gaz carbonique dans l'atmosphère conduit à piéger la chaleur et à augmenter les températures. Conduisant ainsi à "l'effet de serre". Le réchauffement climatique serait un effet secondaire de l'effet de serre.
Le dioxyde de carbone réagit avec les composés de calcium présents dans le mélange de béton. Il produit un matériau de carbonate de calcium solide dans le cadre de la matrice de liaison. Les blocs de béton durcis à la vapeur et les panneaux en fibrociment sont produits en grande quantité dans le cadre du processus de fabrication typique.
Dans de nombreux cas, le dioxyde de carbone gazeux est utilisé efficacement pour remplacer la vapeur dans le processus de durcissement pour une résistance précoce. Une telle étape contribue à la durabilité à long terme et à la réduction des émissions et de la consommation d'énergie. Les fenêtres de traitement de 24 heures exigent que le béton ait une absorption de carbone maximale de 29%.
Pour obtenir une absorption maximale, le durcissement au dioxyde de carbone est effectué pour favoriser l'efficacité de la réaction de 60-80%. Un tel processus contribue à l'amélioration de la résistance aux cycles de gel-dégel et à l'attaque des ions sulfate.
Aux Etats-Unis, les opérations suivantes sont considérées comme des sources majeures d'émissions de dioxyde de carbone (source de données Agence de protection de l'environnement):
- Production d'électricité – 40%
- Transport (local et longue distance) – 31%
- Opérations industrielles – 14%
Le dioxyde de carbone et l'industrie du ciment
Une cimenterie typique produit du dioxyde de carbone au cours de deux opérations, c'est à dire., Calcination et Combustion. La calcination est le plus grand contributeur de CO2 à environ 60%. Et combustion, qui comprend la combustion de combustibles fossiles, mène à 40% de la production de dioxyde de carbone. Le processus de calcination utilise des composés émettant du dioxyde de carbone comme l'argile et le calcaire. Comme ils sont chauffés à des températures élevées, ils produisent beaucoup de CO2. La fabrication de ciment représente environ 5% des émissions de dioxyde de carbone dans le monde.
Les technologies ont été développées à un rythme rapide afin de réduire ou de capturer les émissions de dioxyde de carbone. Par exemple, maintenant, le dioxyde de carbone produit pendant la réaction de calcination peut être capturé et stocké en toute sécurité. Il peut également être utilisé pour une grande variété d'applications industrielles, comme la fabrication de béton. L'ONU estime que le captage, l'utilisation et le stockage du carbone peuvent contribuer à l'atténuation dans la gamme des 1.5 et 6.3 gigatonnes de dioxyde de carbone par 2050. Ces technologies CCUS doivent être adoptées à grande échelle pour amplifier leur impact sur la préservation de l'environnement.
Un nouveau paradigme dans l'industrie de la préfabrication
L'évolution a été le nom du jeu dans l'industrie du préfabriqué. Protocole de Kyoto en 1990 mis en mouvement de nombreux développements progressifs visant à réduire les émissions de dioxyde de carbone. Les progrès technologiques dans le développement de la préfabrication ont progressivement fait baisser la teneur en clinker utilisé dans la fabrication du ciment. Une tonne de clinker produit l'équivalent d'une tonne de dioxyde de carbone.
L'industrie de la préfabrication craint que les substituts du clinker aient entraîné une réduction de la réactivité aux premiers âges. Les performances mécaniques sont indispensables pour les matériaux à utiliser dans le processus de préfabrication, surtout le jour 28 âge.
D'où le fait que le ciment CEMI-52.5R, conforme à la norme européenne NF EN 197-1, est utilisé. Il combine une teneur élevée en clinker (autour de 95% par poids) et donne une plus grande réactivité dès le plus jeune âge (28-journée). Il aide également à atteindre une résistance à la compression de 52,5 MPa. Durcissement, donc introduit à haute température, facilite le développement des propriétés mécaniques dès le plus jeune âge.
Le métakaolin et ses prouesses
Métakaolin (addition minérale) peut être ajouté en combinaison avec le type CEMII-52.5N. Le métakaolin en tant que produit est donné en raison de la calcination de l'argile kaolinite à une plage de température de 600 à 700 ° C. Il est à noter que la réaction globale de déshydroxylation du kaolin ne produit pas de dioxyde de carbone. Plus de problème de stockage ou d'utilisation du dioxyde de carbone produit avec le procédé conventionnel. Aussi, les émissions minimales de dioxyde de carbone observées lors de la production de métakaolin proviennent essentiellement du processus lui-même (c'est à dire. extraction de matières premières, four, etc).
Le métakaolin minéral provoque l'effet pouzzolanique sur l'hydratation. Lors de l'hydratation du ciment, les composants siliceux et alumineux ainsi issus de la dissolution du métakaolin réagissent avec l'hydroxyde de calcium pour donner un mélange de C-S-H, C4AH13, C3AH6, C2ASH8, etc. Un tel ajout produit la durabilité et les améliorations mécaniques les plus favorables et évite les effets néfastes sur l'environnement.
Par conséquent, l'ajout conventionnel de CEMI-52.5R peut être remplacé par une faible teneur en clinker tel que CEMII/A-S-52.5N.
Les essais mécaniques effectués après l'ajout de CEMII-A/S-52.5N avec le liant métakaolin ont amélioré la conception des mélanges de béton. Il s'avère donc être une aubaine pour l'industrie de la préfabrication. La résistance microstructurale du liant métakaolin est à noter car elle a un effet favorable sur le jeune âge du béton. Une augmentation du taux de substitution du métakaolin augmente proportionnellement la résistance à la compression du mortier.
D'autres effets incluent:
- Les performances mécaniques de CEMI-52.5R et CEMII-A/S-52.5N ainsi que du métakaolin conduisent au développement d'aluminates de calcium silice hydratés, qui est causée par une augmentation de la quantité de C-S-H.
- Émissions de dioxyde de carbone considérablement réduites - CEMII et le liant métakaolin réduisent le clinker d'environ 30%, réduisant directement le gaz CO2 rejeté dans l'atmosphère.
- L'industrie de la préfabrication peut rapidement remplacer le ciment CEMI par des liants produisant peu de dioxyde de carbone comme le CEMII et le mélange de métakaolin.
As the industry moved towards developing sustainable manufacturing processes, the CEMII and metakaolin blend presents itself as a giant leap towards curtailing the release of carbon dioxide into the atmosphere.
