Project

Discipline

CO2 mitigation; New and existing structures; Steel; Grey energy; Cement; Building systems

Lead
Les progrès réalisés dans l’isolation et les techniques de chauffage permettent désormais d’avoir des bâtiments consommant peu d’énergie fossile pendant leur durée de vie. En contrepartie, cette diminution de la consommation d’énergie pendant l’utilisation des bâtiments met en lumière l’énergie nécessaire lors de leur construction. En particulier, la production des matériaux structurels représente dans ce nouveau contexte, une part prédominante de l’énergie fossile consommée. L’objectif de ce projet est donc d’identifier des solutions techniques pouvant être implémentées d’ici 2050 permettant de réduire drastiquement la quantité d’énergie grise dans notre environnement construit. L’industrie cimentière a déjà fait d’importants progrès, mais une intensification de la substitution du ciment est actuellement limitée par le rôle de protection des armatures joué par le ciment. Nous cherchons donc à développer des solutions structurelles où le béton armé serait renforcé sans acier.
Lay summary
Contenu et objectifs du travail de recherche Au sein de ce projet, plusieurs groupes de recherche collaborent afin de repousser les limites actuelles de substitution cimentaire. Le premier groupe se focalisera sur une meilleure compréhension de la corrosion des aciers, ainsi que sur le développement de nouveaux plastifiants adaptés aux ciments à fort taux de substitution. Ceci permettra de sécuriser et de favoriser l’utilisation de ces nouveaux ciments qui commencent déjà à pénétrer le marché. Les résultats pourront donc avoir un effet immédiat. D’autres groupes utiliseront ces résultats pour développer des solutions structurelles où ce béton à très faible CO2 sera armé avec du bois ou des fibres synthétiques. Ces nouvelles solutions constructives modifient largement le comportement des structures ce qui nécessite des mesures sur des modèles à l’échelle 1 et la modélisation des comportements enregistrés. Contexte scientifique et social du projet de recherche Ce projet a pour ambition d’assurer une diminution immédiate de la quantité de clinker dans le ciment et de développer en parallèle des solutions constructives qui pourront être implémentées massivement à moyen terme. L’énergie grise du bâtiment, c’est-à-dire l’énergie consommée pour produire et assembler les matériaux de construction, représente un enjeu majeur pour notre stratégie à 2050 puisqu’il n’existe pas actuellement de solutions technologiques à implémenter. Ceci est l'objectif de notre projet.

Direct link to Lay Summary

Last update: 27.10.2014

Active participation

Self-organised

Active participation

Communication	Title	Media	Place	Year

Number	Title	Start	Funding scheme

The objective of this joint project is to identify technical solutions that could be implemented in a medium term perspective on a mass scale in the construction sector in order to reduce the energy required to build and maintain our built environment.Very large efforts have already been made by the cement industry to reduce fossil energy consumption and its associated CO2 emissions, however, further cement reductions are now limited by the fact that cement in concrete act as the binder to provide mechanical strength as well as a protection against steel corrosion. A further reduction of clinker reduction is possible at the concrete level, but steel protection by the high pH imposed by cement will not be secured anymore.In the joint project, one research group (WP1) is working to better understand steel corrosion and secure the cement substitution up to 40% substitution which is a great interest for short term and immediate improvement. Other groups propose to tackle this problem by exploring what could be a reinforced concrete construction without steel reinforcement bars. They replace steel by other tensile resistant materials such as wood (WP2), pre-stressed carbon-fibre polymer (WP3) or synthetic fibres (WP4). Replacing steel suddenly opens new innovation at the cement and concrete level but more generally for the entire construction sector. Firstly, it allows, pushing cement substitution much higher than in current practice leading to substantial CO2 and energy reductions. In addition the steel consumption would be reduced which will provide very large saving in electricity consumption in addition to further CO2 savings. In Switzerland, steel is largely an imported product and therefore the energy used to produce the steel is not produced in Switzerland but still contributes to the overall energy needs from the country.As a consequence, the objective of the joint project is to tackle simultaneously the embodied energy coming from national sources such as the cement as well as the grey energy coming from abroad and embedded in the steel products. This latter grey energy represents a dependency towards external energy prices fluctuations and is therefore a crucial issue to tackle in a federal energy strategy for 2050.