Lors de la Journée Technique AFOCO 2025, David Bulteel, Enseignant Chercheur à l’IMT Nord Europe et Loïc Danest, Directeur Technique chez Surschiste ont présenté une méthodologie pour mieux caractériser le comportement des cendres volantes de charbon issues des stocks historiques. Ce travail s’inscrit dans une dynamique visant à sécuriser l’usage de ces matériaux dans le béton et les liants hydrauliques, tout en favorisant les pratiques bas carbone.
Un contexte en pleine mutation : les stocks historiques deviennent la principale ressource
En France, la disponibilité des cendres volantes fraîches issues des centrales à charbon diminue fortement. Les stocks historiques deviennent donc la source principale d’approvisionnement pour leur utilisation en SCM (Supplementary Cementitious Materials) dans le béton, les mortiers ou les ciments composés.
Ces matériaux doivent répondre à des exigences strictes :
- conformité aux normes EN 450-1 et EN 450-2,
- performances constantes,
- maîtrise de la demande en eau,
- bonne réactivité et durabilité.
Depuis 2006, Surschiste dispose d’une attestation CE et d’une large base de données permettant une analyse statistique approfondie du comportement de ces cendres.
Des caractéristiques influencées par l’histoire des matériaux
Les cendres stockées présentent une grande variabilité liée à plusieurs facteurs :
- les technologies de combustion mises en œuvre sur différentes périodes,
- les conditions de mise en décharge, parfois critiques,
- les phénomènes d’hydratation, de carbonatation ou d’altération liés au temps.
Si leur chimie globale reste stable, la réactivité, les performances mécaniques et les propriétés du béton frais peuvent varier significativement. D’où la nécessité d’une méthodologie de caractérisation fine.
Une étude de cas révélatrice : le suivi d’un stock de 30 000 tonnes
Un travail complet d’échantillonnage et d’investigation a été mené sur un stock de grande envergure, comprenant :
1. Un contrôle qualité en sortie de stock
Les premières analyses ont mis en évidence des différences notables dans la perte au feu (LOI) entre les échantillons.
2. Une investigation en laboratoire
Les mesures détaillées (LOI à 550°C et 1000°C, analyses thermogravimétriques, carbone organique total, teneur en carbonates…) ont permis de distinguer plusieurs composantes : matière organique imbrûlée, carbonate de calcium, eau liée.
Ces résultats montrent que la LOI peut donner une vision inexacte du carbone résiduel, problématique pour la conformité à EN 450.
L’importance croissante du carbone organique total (COT)
Les travaux présentés démontrent que la perte au feu n’est pas adaptée pour évaluer la quantité de carbone imbrûlé dans les cendres anciennes.
Le CEN propose d’ailleurs d’introduire une nouvelle caractéristique dans EN 450-1 : le carbone organique (selon ISO 10694), plus fiable et plus représentatif.
Cette évolution permettra de mieux caractériser les cendres stockées et d’éviter les interprétations erronées.
Vers de nouvelles perspectives : réactivité, formulations bas carbone et applications innovantes
Plusieurs pistes de recherche sont aujourd’hui en développement :
- Améliorer la compréhension de la réactivité des cendres volantes
- L’objectif est de mieux relier leurs paramètres physiques aux performances en béton.
- Intégrer l’ensemble des procédés industriels
- Séchage, broyage, classification, séparation du carbone : chaque étape peut influencer les propriétés finales.
- Développer des solutions bas carbone
L’utilisation des cendres dans les encres cimentaires destinées à l’impression 3D, des liants bas carbone, la stabilisation/solidification de sols pollués, ouvre de nouvelles perspectives techniques et environnementales.
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