Le granulat

Les granulats sont présents partout dans notre cadre de vie et nous avons besoin chaque année d’environ 400 millions de tonnes de ce matériau pour satisfaire les besoins de la construction en France. Ce qui représente 7 tonnes par an pour chaque habitant. Chacun d’entre nous en « consomme » 20 kilos par jour !

Les granulats se composent de deux grands types de caractéristiques.

Les caractéristiques intrinsèques sont inhérentes à la nature minéralogique de la roche, elles influent sur les propriétés physico-chimiques des granulats, leur résistance aux chocs et à l’usure, leur tenue au gel… Ce sont par exemple la masse volumique des granulats, leurs propriétés d’absorption d’eau et porosité, leur gélivité, leurs résistances à la fragmentation, à la friabilité et au polissage…

Les caractéristiques de fabrication sont conditionnées par les procédées d’exploitation des carrières et de fabrication des granulats, elles incluent : leur granularité, leur forme, leur propreté ainsi que diverses caractéristiques propres à la famille à laquelle ils appartiennent (fillers, sablons, sables, graves, gravillons, ballast, enrochements)

Les granulats sont des ressources minérales qualifiées de :

• « primaires » lorsque les granulats sont extraits de gisements terrestres ou marins pour la première fois ;
• « secondaires » lorsque les granulats sont issus de déchets inertes de déconstruction, des terres et sédiments excavés et des déchets des industries

Il existe de multiples façons de les catégoriser en fonction de leur nature, origine, forme, granularité, densité…

On distingue 3 grandes variétés de granulats :

• Naturels : d’origine minérale, les granulats naturels proviennent de roches meubles (alluvions marines ou fluviales) ou de roches massives (roches éruptives, métamorphiques ou sédimentaires). Ils ont uniquement fait l’objet d’une transformation mécanique (concassage, criblage ou lavage par exemple).
• Artificiels : d’origine minérale eux aussi, les granulats artificiels sont issus d’un transformation industrielle thermique ou chimique.
• Recyclés : les granulats recyclés sont obtenus par le traitement d’une matière minérale utilisée précédemment dans la construction (bétons de démolition, structures de chaussées…).

Les granulats de roches massives, dits concassés, sont des granulats naturels obtenus par abattage et concassage, ce qui leur donne des formes angulaires. Ce type de granulat est exploité à des localisations géographiques très différentes (plaine, plateau, montagne, falaise, …) et est caractérisé par une multitude de situations géologiques (épanchements volcaniques, filons, massifs granitiques…).

Les granulats alluvionnaires ou de roches meubles, dits roulés, sont des granulats naturels de forme arrondie, acquise par l’érosion. Ce type de granulat est exploité dans des cours d’eau, sur ou à proximité de fonds marins peu profonds.

Les granulats marins sont les sables et graviers, siliceux et calcaires, extraits des fonds marins. Ressources de proximité, ils approvisionnement principalement les territoires littoraux et agglomérations reliées à la mer par voie d’eau. Les applications de ces granulats naturels sont multiples :  ils sont aussi bien utilisés pour le génie civil et le bâtiment, que pour le rechargement de plages, l’agro-industrie, l’agriculture et le maraîchage.

Les granulats recyclés sont obtenus par le traitement d’une matière minérale utilisée précédemment dans la construction. Ils sont généralement issus de la démolition de bâtiments ou de chaussées. On parle de granulats recyclés car la matière première est elle-même constituée de granulats « purs » ou combinés à des liants (béton, enrobés routiers).

Les granulats artificiels proviennent de sous-produits industriels (schistes houillers, laitiers de hauts fourneaux ou d’aciéries, mâchefers d’incinération d’ordures ménagères…), pouvant ou non être concassés. Ils sont dits artificiels car la matière première utilisée n’est pas du sable et des graviers mais des résidus de procédés industriels. On distingue plusieurs types de granulats artificiels qui peuvent être utilisés pour des usages spécifiques.

Les granulats peuvent également être catégorisés en fonction de leur classe granulaire, exprimée par le couple d/D avec « d » correspondant à la dimension inférieure et « D » à la dimension supérieure de leurs grains. Leur granularité (distribution dimensionnelle des grains) déterminera à quelle famille de granulats ils sont rattachés :

• Fillers dont la plupart des éléments passe à travers un tamis de 125 µm
• Sables 0/D avec D < ou = à 6,3 mm
• Gravillons de type 2 à 31,5 mm ou 20 à 80 mm
• Graves 0/D avec D = 10, 20, 31,5, 40, 63, 80 mm
• Tout-venants 0/D avec D pouvant aller au-delà des 125 mm de la norme en fonction des besoins des chantiers.

Aux familles de granulats sensu stricto, s’ajoutent :

• Les enrochements > à 125 mm mais de masse inférieure ou égale à 15 t
• Les terres de découverte ou issues des chantiers, plus ou moins chargées en argiles et limons et dont la fraction granulaire peut être l’objet de valorisation.

Enfin, les granulats peuvent être classifiés selon leur densité. Ainsi, on distingue :

• Les granulats de densité normale : les plus courants.
• Les granulats légers : caractérisés par leur faible densité, ils ont une masse volumique comprise entre 400 kg/m3 et 800 kg/m3. Ils sont notamment utilisés dans la formulation de béton léger. La ponce, la pouzzolane, l’argile ou le schiste expansés en sont quelques exemples.
• Les granulats lourds : principalement utilisés pour fabriquer du béton lourd, leur densité peut atteindre 7,7. L’hématite, la magnétite ou encore la baryte entrent dans cette catégorie.

La production des granulats se déroule suivant cinq étapes principales : le décapage des niveaux non exploitables, l’extraction, le transfert sur les lieux de traitement, le traitement des granulats pour obtenir des produits finis, le stockage et la livraison.

Cette opération consiste à enlever les terres (terres végétales, roches altérées, matériaux stériles…) situées au-dessus de la zone à exploiter. Elles sont stockées afin d’être valorisées lors du réaménagement de la carrière.

Les techniques d’extraction des matériaux vont dépendre du type de gisement :

Gisement de roches meubles ou alluvionnaires :

• En terrain sec, l’extraction peut se faire en fouille (par le haut) ou en butte (par le bas) au moyen d’engins traditionnels de travaux (pelles ou chargeuses par exemple);
• En site immergé, l’extraction peut se faire au moyen d’engins flottants (drague par exemple) ;
• Dans le cas d’un site immergé peu profond, l’exploitation peut se faire depuis la rive avec des pelles à câble équipées en dragueline, des pelles hydrauliques ou des excavateurs à godets.

Gisement compact de roches massives : l’extraction nécessitera l’emploi d’explosifs. Des tirs de mines provoqueront l’abattage d’une grande quantité de matériaux éclatés. Puis, les éclats de roche seront acheminés jusqu’au au centre de traitement.

Le transport des matériaux entre le lieu d’extraction et le centre de traitement sur la carrière peut s’effectuer de deux façons :

• En continu, à l’aide de bandes transporteuses ;
• En discontinu, par camions et dumpers pour les extractions terrestres ; par bateaux ou barges pour les extractions hydrauliques trop loin des rives.

Les opérations de traitement permettent d’obtenir des granulats répondant à des spécifications précises quant à leurs caractéristiques géométriques, physiques, chimiques et/ou de durabilité.

Les granulats vont alors passer par plusieurs postes de fabrication :

• Le concassage / broyage : cette étape consiste à réduire la taille des morceaux de roche au moyen d’appareils travaillant par chocs ou écrasement ;
• Le criblage / tamisage : cette opération permet de sélectionner les grains et de les séparer en sous-ensemble de granulométries différentes. Par une succession de criblages, on peut ainsi trier les grains et obtenir des granulats de tous les calibres possibles ;
• Le lavage : les granulats sont ensuite lavés afin d’éliminer les éléments de pollution (argile) et les fines agglomérées entre elles ou collées à la surface des produits finis. L’eau de lavage est ensuite recyclée en interne.

Une fois concassés, criblés et lavés, les granulats sont stockés sous forme de tas individualisés, en trémies ou en silos. Leur livraison jusqu’au chantier peut se faire par différents moyens de transport : train, camion ou péniche.

La production de granulats est encadrée par des normes françaises et européennes.

En France, la norme NF P 18-545 détermine les performances attendues pour chaque usage des granulats et précise les éléments complémentaires nécessaires au traitement statistique des données lors des contrôles qualité.

En Europe, le Règlement Produit de Construction (RPC) impose aux fabricants d’établir une déclaration des performances et d’apposer le marquage CE sur leurs produits. Tout granulat répondant à l’usage prévu dans le domaine d’application de l’une des normes harmonisées européennes doit être marqué “CE”, sans quoi il ne peut être mis sur le marché au sein de l’espace communautaire européen.

Les granulats sont utilisés pour la réalisation d’ouvrages de génie civil, de travaux routiers et de bâtiments. Ils sont indispensables pour la construction des routes, des trottoirs et places publiques, des voies ferrées et de tramways, des zones industrielles, des plates-formes commerciales… Ils servent aussi à construire les maisons d’habitation, les immeubles de bureaux, les ateliers et les usines, les écoles ou encore les hôpitaux.