Experimental investigation of waste LDPE and quarry dust as a cement replacement for paving blocks

Chaque jour, le monde produit une montagne de déchets plastiques qui refusent de disparaître, obstruant les décharges et les cours d'eau, tandis que la construction conventionnelle continue de consommer de vastes quantités de ressources naturelles pour fabriquer les matériaux qui pavent nos rues. Cela crée un puzzle difficile : comment gérer le plastique qui s'accumule sans dépendre de l'extraction minière lourde et de la production de ciment requises pour les blocs de pavage standards. La réponse pourrait résider dans un simple échange, où le ciment qui lie habituellement les pierres est entièrement remplacé par du plastique fondu, et le sable est remplacé par la poussière fine issue de l'extraction des roches. Cette approche ne cherche pas seulement à cacher les déchets ; elle tente de transformer deux problèmes environnementaux distincts en un seul matériau de construction fonctionnel.

Dans une étude menée à l'Université Technique de Takoradi, des chercheurs ont entrepris de tester cette idée en fabriquant des blocs de pavage sans un seul grain de ciment. Au lieu du mélange habituel de cement, de sable et de pierre, ils ont utilisé des déchets plastiques broyés connus sous le nom de polyéthylène basse densité, qui est le type souple et flexible que l'on trouve dans de nombreux sacs de courses et bouteilles, combinés à de la poussière de carrière, une poudre minérale fine. Ils ont créé plusieurs versions différentes de ces blocs, modifiant l'équilibre entre le plastique et la poussière pour voir quel mélange tenait le mieux ensemble. Un groupe servait de référence standard, fabriqué avec du ciment et du sable traditionnels, tandis que les autres étaient fabriqués en faisant fondre le plastique et en le mélangeant à la poussière selon des ratios de cinquante-cinquante, soixante-quarante et quatre-vingts-vingt en poids. L'objectif était de voir si ces blocs riches en plastique pouvaient résister aux mêmes tests que les blocs de béton, en examinant spécifólnie leur capacité à résister à la fragmentation, leur taux d'absorption d'eau et leur réaction à la chaleur.

Les résultats ont montré que les blocs de plastique n'étaient pas seulement une possibilité théorique, mais un matériau doté de forces distinctes et mesurables. Lorsque les chercheurs ont testé la force nécessaire pour fendre les blocs, le mélange de plastique le plus performant, qui contenait soixante parties de plastique pour quarante parties de poussière, a atteint une résistance très proche de celle du bloc de ciment traditionnel. Alors que le bloc de ciment atteignait un niveau de résistance spécifique après vingt-huit jours, le meilleur mélange de plastique atteignait presque ce même niveau, prouvant que le matériau pouvait supporter la tension. Cependant, les blocs de plastique ont brillé davantage lorsqu'il s'agissait d'eau. Le bloc de ciment traditionnel a absorbé une quantité significative d'eau après avoir séjourné dans un bain pendant trois jours, mais les versions en plastique n'en ont presque absorbé aucune. Le mélange contenant le plus de plastique a absorbé le moins d'eau de tous, absorbant à peine de l'humidité par rapport à l'absorption importante de la version en ciment. Cela suggère que le plastique crée une barrière que l'eau ne peut simplement pas pénétrer, un trait qui pourrait être très utile dans des environnements humides.

Il y avait toutefois un compromis évident en ce qui concerne la chaleur. Bien que les blocs de plastique soient excellents pour repousser l'eau, ils étaient beaucoup plus sensibles aux températures élevées que les blocs de ciment. Les chercheurs ont chauffé les échantillons jusqu'à ce qu'ils commencent à montrer des signes visibles de dégradation, et les résultats variaient selon le mélange. Le bloc contenant le plus de plastique a commencé à se détériorer à une température bien plus basse que celui contenant plus de poussière, indiquant qu'un excès de plastique rend le bloc vulnérable à la chaleur. Le mélange qui a le mieux performé globalement pour la résistance était le mélange soixante-quarante, qui offrait un bon équilibre entre la cohésion et la résistance à l'eau, même s'il présentait toujours une tolérance thermique inférieure au témoin de ciment.

L'étude conclut que ces blocs sans ciment sont une option viable, mais qu'ils ne sont pas une solution universelle pour chaque route ou allée. Parce qu'ils sont sensibles à la chaleur élevée et qu'ils ont une résistance légèrement inférieure aux meilleurs blocs de ciment, ils sont mieux adaptés aux zones à faible trafic piétonnier, telles que les trottoirs, les sentiers de jardin ou les abords des bâtiments, plutôt qu'aux zones de trafic lourd ou aux zones industrielles à haute température. La recherche démontre que les déchets plastiques et la poussière de carrière peuvent être fusionnés en un matériau de pavage durable et résistant à l'eau, offrant un moyen pratique de réduire les déchets plastiques tout en économisant les ressources naturelles, à condition que les blocs soient utilisés aux endroits appropriés où leurs forces spécifiques peuvent être exploitées et leurs faiblesses évitées.