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Grand Paris

BÉTONS BAS CARBONE ET BÉTONS FIBRÉS - <p>Préfabrication de la dalle de couverture, gare Fort d'Issy - Vanves – Clamart</p>
10/12/2021

BÉTONS BAS CARBONE ET BÉTONS FIBRÉS


L’utilisation du béton est aujourd’hui la principale source d’émission de gaz à effet de serre du Grand Paris Express pendant la phase de construction des infrastructures. La Société du Grand Paris (SGP) souhaite donc encourager l’utilisation de bétons bas carbone et ultra-bas carbone, moins émissifs en CO2, et travaille avec tous ses partenaires pour mettre en place de nouvelles solutions et supporter la nécessaire transition de la filière béton dans le sens des réductions d’émissions de GES.

Plusieurs démarches ont déjà été engagées et ont permis une réduction de 15  % des émissions de CO2 depuis le début du projet. Pour consolider cette dynamique, la SGP a inclus, en 2020, dans les marchés de génie civil, une nouvelle clause de performance environnementale qui impose l’utilisation de 100 % de béton bas carbone, qui est 40  % moins émissif en CO2 qu’un béton «classique». Cette clause concerne notamment les marchés de conception-réalisation des tronçons est et ouest de la ligne 15, ainsi que tous les marchés incluant l’usage de béton. Cette clause fera l’objet d’un suivi renforcé par la SGP grâce aux remontées d’informations des entreprises.

Aujourd’hui, 70  % des bétons utilisés sur les chantiers sont bas carbone, notamment en raison de ses spécificités techniques adaptées aux travaux souterrains. Les entreprises de travaux utilisent déjà en partie du béton dit bas carbone avec le béton fibré. L’utilisation de bétons bas carbone et de bétons fibrés a d’ores et déjà permis d’éviter l’émission de 700000 t de CO2.

Le béton fibré, qui est deux fois moins consommateur en ressources pour les mêmes performances qu’un béton armé «classique», est depuis 2020 déployé sur les marchés de génie civil du Grand Paris Express. Si son utilisation à l’échelle mondiale n’est pas nouvelle, c’est une première en France. Et les bénéfices environnementaux sont clairs: pour un tunnel de 10 km, la consommation d’acier est divisée par deux, permettant d’économiser 5000 t d’acier, ce qui génère des économies importantes en coûts et en émissions. Le béton fibré peut par ailleurs permettre de réduire les quantités de béton utilisées, par exemple de 2 à 3 cm d’épaisseur pour un voussoir. L’utilisation de moins de ressources permet en conséquence de réduire les émissions de CO2, tant dans les cimenteries que dans les aciéries: 10000 t de CO2 sont économisées en moyenne pour 10 km de tunnel par rapport au béton armé. Enfin, le béton fibré offre de meilleures performances techniques pour les ouvrages construits. Grâce à la présence de fibres, les voussoirs ont un meilleur comportement face aux fissures. Ainsi, les fissures sont moins importantes que pour le béton armé, et se referment avec le temps. De même, les voussoirs résistent mieux à la corrosion. L’acier, en effet, se corrode au contact de l’air et de l’eau alors que les fibres sont parsemées dans les matrices cimentaires. Si une fibre est corrodée, elle ne propagera pas sa corrosion dans les autres fibres: dans le temps, il s’agit donc d’un matériau beaucoup plus durable. Cette solution est actuellement mise en place sur deux tronçons de la ligne 16, et sera prochainement utilisée sur le lot 3 de la ligne 16, ainsi que sur le lot 1 de la ligne 18.

Pour aller plus loin dans l’utilisation des bétons bas carbone, la SGP a lancé en 2020 une «mission bétons bas carbone», qui a pour objectif de travailler avec les acteurs de la construction afin de créer des conditions d’utilisation de ces bétons adaptées à chaque marché du Grand Paris Express. La Société du Grand Paris a ainsi mis en place une équipe dédiée au sein de sa direction stratégie et innovation pour piloter et suivre la mise en œuvre de cette ambition. Ainsi, en septembre 2020, la SGP a cofinancé avec l’Ademe une expérimentation pour évaluer la capacité des matériaux argileux du Grand Paris Express à être transformés en liant alternatif bas carbone pouvant rentrer dans la conception des bétons en remplaçant partiellement des ciments classiques très émissifs. L’utilisation de ce ciment bas carbone permettrait de diviser par deux les émissions carbone des bétons concernés. L’utilisation des déblais pour produire des composants du béton bas carbone pourrait permettre d’éviter jusqu’à 80000  t de CO2. À terme, ces conclusions positives pourraient se traduire par la mise en place d’une installation industrielle qui consommera une partie des déblais, d’une part, et alimentera certains chantiers du Grand Paris Express en béton bas carbone, d’autre part.

Par ailleurs, la Société du Grand Paris étudie avec Vinci la possibilité d’utiliser des voussoirs dits «ultra-bas carbone» et cofinance une expérimentation sur la ligne 18 lot 1. L’enjeu est une diminution comprise entre 0,85 et 1,67 t équivalent CO2 par kilomètre de tunnel. Les premiers résultats sont attendus fin 2022.

 

VALORISATION DES DÉBLAIS

 

Dans sa recherche d’exemplarité et anticipant les évolutions du secteur, la SGP a fait le choix de fixer des attentes chiffrées et ambitieuses dans ses marchés. Certains sont ainsi totalement innovants sur la valorisation matière par exemple (jusqu'à 25 % sur certains marchés).

Pour tenir ces ambitions, la SGP déploie et favorise de nombreuses initiatives pour développer et dynamiser les différentes filières de valorisation en Île-deFrance, une approche unique à cette échelle. Elle s’est tout d’abord attachée à étudier toute piste de réemploi sur ses propres chantiers. La maîtrise d’ouvrage s’est engagée dès 2012 sur un objectif global de valorisation de ses terres à hauteur de 70 %. Ainsi, au lieu d’être simplement envoyés définitivement en installation de stockage de déchets, ces déblais devront être utilisés «utilement» en substitution à d’autres matériaux. Ces matériaux s’inscrivent alors dans une démarche d’économie circulaire, le déblai n’étant plus vu comme un déchet mais bien comme une ressource.

Depuis 2015, la Société du Grand Paris a inséré dans ses marchés de génie civil des mécanismes incitatifs avec des objectifs de valorisation propres aux situations de chaque chantier. Toutefois, force est de constater que seuls 48  % des déblais sont aujourd’hui valorisés par les entreprises, principalement en remblaiement de carrières, avec des situations inégales selon les chantiers.

C’est pourquoi, en ligne avec sa démarche partenariale, la Société du Grand Paris a cherché à compléter cet effort en allant plus loin et en identifiant et en fiabilisant toute piste de valorisation de terre excavée au travers d’appels à manifestation d’intérêt en vue de les intégrer à ses marchés de travaux.

Tout d’abord, la valorisation «volume». La Société du Grand Paris a lancé en 2019 la démarche Ligne Terre, en lien avec d’autres maîtres d’ouvrage publics et privés: celle-ci permet l’utilisation des déblais en remblai, en modèle paysager, en couche de confinement de pollution ou pour la sécurisation des sites. Cette valorisation volume s’adresse principalement aux porteurs de projets locaux de réaménagement des territoires traversés par le futur métro. Par exemple, un accord de partenariat avec l’entreprise Valgo a été signé en 2019 pour l’utilisation des terres excavées des chantiers du Grand Paris Express dans le réaménagement de l’ancienne raffinerie de PetitCouronne (Seine-Maritime): 364000  t ont ainsi été acheminées jusqu’ici par voie fluviale pour la transformation du site en plateforme logistique.

D’autre part, la valorisation «matière». Depuis juillet 2019, la Société du Grand Paris s’est également intéressée à l’incorporation de terres excavées dans les éco-matériaux et éco-produits. En s’entourant d’un bureau d’études spécialisé, elle a travaillé à caractériser ses déblais, à élaborer des formulations d’éco-matériaux et d’éco-produits. Elle a ensuite démarché de nombreux industriels en vue de développer l’utilisation des déblais dans une grande quantité de produits de la construction (béton, technique routière, briques…).

À l’issue de cette première consultation, 36 candidats proposant un panel de plus de 110 plateformes de valorisation ont été recensés. À la suite de tests de formulation et de traitement sur échantillons, les premiers accords ont été signés, permettant de définir pour les futurs marchés de génie civil des objectifs dédiés à la valorisation matière. La Société du Grand Paris inscrit les partenariats avec les plateformes dans les dossiers d’appel d’offres de travaux, et donne à l’étude ces alternatives aux titulaires des marchés déjà en réalisation. Cette démarche favorise de plus le tissu économique local. 7 acteurs ont pour le moment signé ces accords de partenariat pour l’accueil de déblais sur 18 plateformes, totalisant une capacité supérieure à 1,2 Mt/an.

Cette maturation de l’offre d’éco-matériaux et d’éco-produits doit s’accompagner d’un encouragement de la demande, c’est-à-dire d’une incitation à l’utilisation de matériaux recyclés en substitution aux matériaux d’origine extractive. En effet, pour permettre l’émergence de filières pérennes et des capacités à même de répondre aux enjeux, les débouchés pour les éco-matériaux et les éco-produits doivent exister et être eux-mêmes durables. C’est tout l’enjeu de l’opportunité que constituent les chantiers du Grand Paris Express.

La Société du Grand Paris, au sein de ses propres ouvrages et aménagements, ainsi que des projets connexes, étudie et favorise les possibles boucles d’économie circulaire. Les bétons sous voie, mortier de bourrage, bordures, dalles, sous-couches de chaussée sont ainsi autant de pistes d’utilisation de matériaux issus de déblais. Ces usages existent déjà partiellement pour beaucoup, mais préfèrent la seule intégration d’agrégats de béton de déconstruction pour le moment. C’est ainsi toute une inflexion des pratiques industrielles et de conception qui doit être opérée, dans le temps relativement court des travaux du nouveau métro.

Dans cette même optique de pérennisation de ces filières, elle s’engage au-delà de son seul périmètre avec d’autres partenaires de la commande publique à développer l’usage de matériaux recyclés, dont ceux provenant de terres excavées, dans les marchés de travaux.

Afin d’aller plus loin dans l’incitation à la valorisation, la Société du Grand Paris a fixé comme objectifs pour l’ensemble des lots de conception-réalisation que 40 % des matériaux issus de terres excavées soient réutilisés dans les matériaux de rechargement des tunnels et 20 % de matériaux issus de terres excavées dans les matériaux de remblai.

En complément, elle a pris la décision, en juin 2020, dans le cadre du projet de réalisation de la ligne 15 est, de ne pas inclure la gestion des terres excavées dans le périmètre des marchés de conception-réalisation et de confier cette gestion à un marché dédié (marché GEME pour «Gestion des Matériaux d’Excavation»). Cette décision a été motivée par la volonté de profiter de la mise en concurrence d’acteurs spécialisés pour optimiser les coûts et favoriser le développement de modes de gestion innovants permettant notamment de limiter au maximum la mise en décharge définitive de déblais ayant un certain potentiel de valorisation. Il est notamment attendu du marché GEME qu’il définisse les filières de gestion de matériaux d’excavation les plus adéquates au regard des formations géologiques traversées et de leurs caractéristiques physico-chimiques en fonction du mode de creusement. Ce choix a également permis de fixer un objectif ambitieux, avec objectif un seuil imposé de valorisation global à 85 % et un seuil imposé de valorisation matière à 25 %.

Ce marché GEME devra prendre en charge la totalité des déblais excavés de la ligne 15 est et définir les matériaux qui devront faire l’objet d’une évacuation directe vers les exutoires finaux et ceux qui devront faire l’objet d’une gestion sur une plateforme déportée dans ou hors emprises SGP pour des besoins de caractérisations complémentaires, tri et/ou traitement pour transformation en sous-produit valorisable en matière. Un des enjeux forts du GEME est de s’engager d’un point de vue capacitaire sur l’acceptation de l’ensemble des déblais sur la durée totale des excavations. Le GEME devra donc proposer dans son offre un ensemble de plateformes et exutoires permettant d’assurer à la SGP l’atteinte des objectifs en termes de valorisation et/ou transport alternatif.

 

Marie Bourdon

Chef de projet Innovation Département STI (Stratégie & Innovation)


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