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Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 6390 (2023) Citer cet article

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Les matériaux de construction sont l'un des aspects essentiels pour répondre à l'offre et à la demande de logements à bas prix en Indonésie. Récemment, plusieurs chercheurs ont consacré beaucoup de temps et d'efforts au développement du recyclage des déchets pour les matériaux de construction car il est plus écologiquement bénin, en particulier pour les déchets non dégradables. Cet article se concentre sur le recyclage des déchets de couches jetables en tant que matériau composite pour un composant structurel et architectural du bâtiment basé sur les normes de construction indonésiennes. En plus d'offrir une large perspective sur la mise en œuvre des résultats expérimentaux, le scénario de conception prévoyait la construction de logements sociaux d'une surface au sol de 36 m2. Les résultats expérimentaux indiquent que les déchets de couches jetables à utiliser comme matériaux composites du bâtiment ont une capacité maximale de 10% pour les composants structuraux et de 40% pour les composants non structuraux et architecturaux. Le boîtier prototype révèle également que 1,73 m3 de déchets de couches jetables peuvent être réduits et utilisés pour une surface de logement de 36 m2.

Le logement à faible coût est généralement compris comme un logement approprié en termes de qualité et d'emplacement. Dans le même temps, il ne coûte pas un niveau qui empêche ses occupants de faire face à d'autres coûts essentiels de la vie ou qui affecte la réalisation des droits humains fondamentaux1,2,3,4. Dans la plupart des pays en développement, l'accès à un logement convenable et abordable est un problème actuel et croissant. Dans certaines circonstances, le problème n'est pas une pénurie de logements mais une source de revenus inadéquate1,2,3. Dans d'autres circonstances, le revenu est relativement élevé, mais l'offre de logements et le financement sont limités, ce qui rend le logement cher4,5. Bien que des processus populaires d'auto-construction et de développement ascendant aient eu lieu, ils n'ont pas fourni de solution à long terme ou massive aux énormes demandes de logements.

Les coûts élevés de deux intrants cruciaux que sont le terrain et les matériaux de construction sont une raison fondamentale pour laquelle le logement doit être plus accessible aux pauvres des villes. Les matériaux de construction sont souvent l'intrant tangible le plus important dans la construction de logements et peuvent représenter jusqu'à 80 % de la valeur globale d'une habitation résidentielle simple6. Elle conduit à ce que le facteur coût devienne le premier frein à la construction durable7. C'est parce que les matériaux de construction sont essentiels à l'intégrité structurelle du logement. En d'autres termes, si le prix des matériaux de construction double par rapport au prix médian des autres produits de base, la durée pendant laquelle un ménage devra travailler pour payer le prix des matériaux de construction doublera également presque8. Cette dernière est problématique car de nombreux gouvernements, tant centraux que municipaux, continuent d'insister sur l'utilisation de matériaux et de techniques de construction conventionnels. Les diverses règles et réglementations de construction les imposent, dont la majorité sont soit un vestige de l'époque du colonialisme, soit ont été importées d'autres nations9. Ces restrictions et normes empêchent l'utilisation de matériaux de construction plus appropriés et facilement disponibles dans la région. De plus, cela empêche l'utilisation de technologies de construction à la fois rentables et respectueuses de l'environnement.

Il faut des politiques qui élargissent l'accès des gens à des matériaux de construction à la fois appropriés et économiques. De même, il devrait soutenir financièrement les efforts de recherche et de développement dans les techniques de construction de pointe. Les plans et méthodes de construction respectueux de l'environnement et les technologies économes en énergie et moins polluantes doivent être encouragés et rendus plus facilement disponibles. À cet égard, plusieurs chercheurs se sont penchés sur divers matériaux utilisés pour la construction de logements sociaux répartis en fibres naturelles, matériaux en terre et déchets de construction industrielle10. Les applications de construction les plus courantes pour les matériaux en fibres naturelles (par exemple la balle de riz, la fibre de sisal et les feuilles de bananier) sont les panneaux, les matériaux composites renforcés et l'isolation10,11,12,13. Par conséquent, l'utilisation de chaux et de boue pour les composants de construction non structuraux comme les briques pour les murs est devenue de plus en plus courante lorsque l'on travaille avec des matériaux terreux10,14,15,16,17,18. Ainsi, la fabrication de blocs à partir de boue crue a été perfectionnée sans inclure d'étape de brûlage. En outre, les matériaux recyclés en utilisant les déchets de matériaux de construction10,19,20,21, tels que l'acier et le caoutchouc et les matériaux industriels10,14,16,22, tels que les cendres volantes, deviennent le meilleur choix pour réduire l'impact sur l'environnement et les coûts. D'autres modes de recyclage des déchets non biodégradables15,23,24, tels que les plastiques, sont considérés comme des matériaux à faible coût. De plus, certains chercheurs ont développé du matériel convivial accessible par une variété d'inventions et de techniques, y compris les blocs de terre comprimée25,26,27,28,29, la construction de dômes30,31,32, le pisé33,34,35 et la construction de voûtes36,37,38. Certains évoquent même les technologies avancées39 (par exemple, chantier intelligent, simulation et modélisation, numérisation et virtualisation) à utiliser sur les chantiers et impliquant la participation d'organisations privées au développement des infrastructures40.

Comme dans d'autres pays en développement, l'offre de logements à bas prix en Indonésie a été une préoccupation majeure au cours des trois dernières décennies, car la population urbaine a augmenté à un rythme de 4,1 % par an, et il est prévu que 68 % des Indonésiens vivront dans des zones urbaines d'ici 202541. Les avantages de l'urbanisation sont limités41 en raison des problèmes qui aggravent la pauvreté, comme la montée des bidonvilles parce qu'il n'y a pas suffisamment de logements abordables pour vivre3,42. L'augmentation significative du nombre de personnes vivant dans les villes n'a pas encore pris en compte la quantité de terrains disponibles dans les villes, ce qui a entraîné une hausse de la demande de logements et des prix des terrains. En raison de la population urbaine rapide, l'Indonésie fait face à deux conséquences importantes : la demande de logements et la gestion des déchets.

En termes de demande de logements, l'Indonésie présente un écart important entre l'offre et la demande, avec une demande de 780 000 logements par an et la capacité des parties prenantes à livrer 400 000 à 500 000 logements par an43,44,45. Un arriéré d'environ 300 000 logements chaque année doit être résolu pour fournir des logements à environ 30 % des citadins qui vivent dans des logements non propriétaires. Suite aux programmes gouvernementaux, la fourniture de logements est cruciale, mais les matériaux de construction sont limités. En Indonésie, le béton, les briques, le bois et la céramique restent les matériaux de construction les plus utilisés46 en raison de leur grande capacité et conformément aux règles et réglementations en matière de construction. Néanmoins, en ce qui concerne les considérations environnementales, ces matériaux créent de nouveaux problèmes, tels que les briques et tuiles en terre cuite ayant l'énergie grise46, les émissions de carbone et les éco-coûts les plus élevés47.

Par ailleurs, la croissance démographique s'accompagne d'une augmentation de la capacité des déchets en termes de gestion des déchets. Selon les statistiques48, le total des déchets par an en 2019 était de 29,21 millions de tonnes, qui est passé à 32,76 millions de tonnes en 2020. En raison de la situation, le gouvernement indonésien se concentre davantage sur la gestion de la capacité des déchets, diminuant environ 17,68 millions de tonnes de déchets en 2021. La croissance démographique entraîne également une augmentation de l'utilisation des couches jetables pour les soins aux bébés. Depuis son introduction dans les années 1960, la popularité des couches jetables a augmenté en raison des avantages de l'économie circulaire dans diverses versions de couches qui ont été adaptées pour des applications plus complètes au fil du temps49. De plus, il y a un avantage social, en particulier pour les parents, car les spectacles sont pratiques et abordables.

Pour cette raison, des études antérieures ont étudié l'utilisation de matériaux innovants à partir de déchets de couches jetables en tant que matériaux composites. Malheureusement, le recyclage de ces déchets est désormais réservé à la recherche scientifique. La population générale ne le comprend pas bien, mais selon les études, cette innovation matérielle présente des avantages considérables en termes de résistance structurelle, d'économie et d'environnement50,51,52,53,54,55. La recherche a également démontré que les propriétés mécaniques et la teneur microbienne du béton pour couches jetables, dans des compositions spécifiques, sont identiques à celles du béton conventionnel52,53,55. L'ajout de 1 % de couche au béton améliore l'hydratation de durcissement interne et produit le matériau le plus robuste et le plus durable52. De plus, un mélange de jusqu'à 5 % de couches jetables avec du béton présentait la résistance maximale à 28 jours par rapport à d'autres pourcentages53.

De plus, le chlorure de sodium peut désinfecter les couches jetables usagées d'un point de vue sanitaire54. Les tests de demande biologique en oxygène (DBO) et de demande chimique en oxygène (DCO) sur du béton fabriqué à partir de couches jetables ont révélé des différences mineures avec l'inclusion de couches propres55. De plus, par rapport à d'autres méthodes de gestion des déchets telles que l'incinération et la co-combustion, le recyclage des couches jetables en tant que composants concrets présente des avantages plus importants en termes d'émissions de carbone et d'éco-coûts51.

En conséquence, l'étude entend s'attaquer au problème de l'offre de logements en créant des matériaux de construction à partir de déchets non dégradables, ce qui est rentable tout en respectant les normes de construction. Cette étude a été menée pour obtenir une nouvelle perspective sur l'utilisation des déchets pour les composants de construction considérés comme des composants de logement à faible coût, et le recyclage des déchets de couches jetables est recommandé. La recherche a ensuite été menée à travers un examen expérimental des matériaux composites des composants de construction utilisant des couches jetables comme matériaux composites. Le projet est conçu pour capturer le potentiel d'utilisation des matériaux en fonction des normes de construction. La norme de construction indonésienne (Standar Nasional Indonesia/SNI) est devenue une norme concernant les qualités mécaniques et physiques des matériaux.

Une expérience en laboratoire a été entreprise pour mener une enquête directe et calculer le nombre de couches jetables pouvant être utilisées comme composants de construction. L'étude expérimentale a impliqué deux types de matériaux composites, le béton composite pour les éléments structuraux tels que les colonnes et les poutres ainsi que le mortier composite pour les éléments architecturaux tels que les murs et les planchers non porteurs. La norme des matériaux de construction suivant les normes et réglementations de construction indonésiennes (Standar Nasional Indonesia/SNI) est la suivante :

SNI 2847:2019 Exigences structurelles en béton pour les bâtiments56

SNI 7656:2012 Procédures de conception mixtes pour le béton normal, le béton lourd et le béton de masse57

SNI 03-2834-2000 Conception mixte technique pour béton normal58,

SNI 03-6882-2002 Spécification de mortier pour matériaux de construction59

SNI 03-0349-1989 Briques en béton pour mur et60

SNI 03-0691-1996 Bloc de pavage/bloc de béton61

Lors du changement ou de la substitution de matériaux composites dans un composant en béton, la différence de densité des matériaux doit être prise en compte. Par exemple, la méthode ne mesure pas directement la capacité pondérale en pourcentage lorsque l'agrégat fin est remplacé par des couches jetables. La similitude apparente entre 300 g de granulat fin et 300 g de couches jetables est trompeuse. Parce que les couches jetables sont plus légères que les agrégats fins, 300 g occupent un volume beaucoup plus important. Il est nécessaire de convertir le poids des matériaux en utilisant leurs densités pour équilibrer la capacité. La formule suivante est ensuite utilisée pour obtenir la capacité maximale de remplacement :

où\({m}_{w}\) = masse de la capacité des déchets (g),\({\uprho }_{w}\) = densité des déchets (g/cm3),\({\uprho }_{fa}\) = densité des granulats fins (g/cm3),\({m}_{fa}\) = masse des granulats fins (g).

Par conséquent, la formule fait le compromis suivant en ajoutant le pourcentage de matières recyclables :

où\({R}_{wc}\) = capacité des déchets recyclés (g),\({\uprho }_{w}\) = densité des déchets (g/cm3),\({\uprho }_{fa}\) = densité des granulats fins (g/cm3),\({m}_{fa}\) = masse des granulats fins (g),\({\%}_{rep}\) = pourcentage de remplacement des granulats fins par les déchets (%).

Dans cette étude, les déchets sont réutilisés dans des couches jetables et la formule est créée pour :

où\({m}_{d}\) = masse de déchets de couches jetables (g),\({\uprho }_{d}\) = densité de déchets de couches jetables (g/cm3),\({\uprho }_{fa}\) = densité d'agrégats fins (g/cm3),\({m}_{fa}\) = masse d'agrégats fins (g).

En conséquence, la formule fait le compromis suivant en incluant un pourcentage de couches jetables recyclables :

où\({R}_{dc}\) = capacité d'une couche jetable recyclée (g),\({\uprho }_{d}\) = densité des déchets de couches jetables (g/cm3),\({\uprho }_{fa}\) = densité des granulats fins (g/cm3),\({m}_{fa}\) = masse des granulats fins (g).

Pour être utilisés comme matériaux de construction, les résultats de l'expérience doivent répondre aux critères de matériaux de construction appropriés. L'utilisation et les spécifications du béton basées sur la résistance à la compression sont présentées dans le tableau 1. La norme distingue trois résistances du béton, allant de faible à élevée. Une faible résistance, avec un minimum de 10 MPa, est souvent utilisée pour les composants structurels de bâtiments légers. En revanche, une résistance élevée, avec un minimum de 41 MPa, est utilisée pour le béton précontraint et les composants structurels de bâtiments lourds. Le résultat expérimental sera classé comme la résistance à la compression des échantillons.

La norme concerne les briques et pavés en béton dont la résistance est classée en quatre catégories pour les composants architecturaux. L'échantillon de cette expérience suivait une brique de béton pleine entre deux types de briques de béton : pleine et creuse. Le niveau I est le plus résistant, avec une résistance minimale de 10 MPa, et est couramment utilisé pour les composants structuraux tels que les murs porteurs. Le niveau le plus bas est le niveau IV, qui a une résistance minimale de 2,5 MPa et convient aux composants non structuraux tels que les cloisons murales. Le niveau le plus élevé pour les pavés est A, qui a une résistance minimale de 40 MPa et est utilisé pour les voies publiques. Le niveau le plus bas est D, qui a une résistance minimale de 10 MPa et convient aux sols d'habitation ou aux trottoirs de jardin. Le tableau 2 contient plus d'informations sur les composants architecturaux et leurs applications.

Au cours de l'enquête expérimentale, des couches jetables ont été remplacées par des agrégats fins pour préparer des matériaux composites pour les composants de construction. La première étape consistait à préparer les couches jetables usagées en les lavant, les séchant et les déchiquetant. La figure 1 illustre les résultats des tests d'agrégats, utilisés comme calcul de base de la conception du mélange pour les matériaux composites sur la base de techniques de conception de mélange de béton et de mortier spécifiques. Suite au test des granulats, le tableau 3 présente le mélange de matériaux utilisés pour produire les matériaux composites. Il explique également comment la situation des matériaux de construction différait en fonction des composants structurels et architecturaux de la structure. Les éléments structurels tels que les colonnes et les poutres se rapportent à la conception d'un mélange de béton, y compris le ciment Portland, les agrégats fins et grossiers et l'eau. Dans cette expérience, la conception du mélange de béton a été initialement formulée pour atteindre une résistance à la compression maximale de 25,00 MPa, ce qui, selon le tableau 1, est typique pour les structures de hauteur moyenne. Reportez-vous à la conception du mélange de mortier pour les caractéristiques architecturales telles que les murs et les planchers, où le ciment Portland, les granulats fins et l'eau sont combinés pour former le mortier.

Propriétés physiques du matériau composite.

Les échantillons de matériaux composites ont ensuite été subdivisés en fonction de leur utilisation prévue dans les composants de construction, tels que les échantillons de béton destinés aux composants structuraux tels que les colonnes et les poutres avec des échantillons de cubes (dimensions : 15 × 15 × 15 cm) et de cylindres (hauteur 30 cm, diamètre 15 cm). Alors que des exemples de blocs de mortier mesurant 5 × 5 × 5 cm ont été développés pour des composants architecturaux tels que les murs et les sols, ils ont été façonnés pour ressembler à des blocs de mortier. Après 28 jours de durcissement, la résistance à la compression d'un échantillon de six échantillons a été évaluée.

Étant donné que le logement à faible coût est devenu un enjeu important dans cette recherche, la norme de logement pour l'étude expérimentale mise en œuvre a été conçue en suivant les normes de logement à faible coût63. Dans cette étude, le logement est conçu pour quatre personnes avec une surface d'habitation de 36 m2 et une surface de terrain de 60 m2. Le plan d'étage de la conception est illustré à la Fig. 2 (tableau 4).

Plan d'étage de la conception de logements à faible coût dans cette étude.

La figure 3 montre le test de résistance à la compression d'éprouvettes de béton et de mortier, et les résultats sont présentés dans le tableau 5. Le béton ordinaire atteint une résistance de 24,91 MPa, proche de la résistance prévue de 25 MPa dans la conception du mélange. Cependant, le remplacement des granulats fins par des couches jetables a entraîné un affaiblissement de la structure à mesure que le nombre de couches jetables augmentait. De même, un phénomène courant s'est produit dans la conception du mélange de mortier. La résistance diminue à mesure que davantage de couches jetables sont remplacées par des agrégats fins.

Essais sur la résistance des matériaux composites.

Par conséquent, la valeur de résistance est tracée sur les équations de régression linéaire en estimant l'effet du remplacement des couches jetables sur la résistance à la compression et en considérant leur utilisation comme matériaux de construction. Comme le montre la figure 4, l'utilisation de couches jetables dans du béton en tant que composant structurel est limitée par la résistance. L'équation montrée par régression linéaire est :

où y est la résistance à la compression et x est le pourcentage de substitution d'agrégats fins par des couches jetables. La résistance du béton peut être prédite à l'aide de l'équation. De plus, en se référant au tableau 1 de la relation entre la résistance et l'utilisation du béton, la figure 4 illustre l'utilisation du béton pour couches jetables pour la construction de logements.

L'utilisation de béton avec des couches jetables pour le composant de logement.

Comme le montre la figure 4, l'utilisation est limitée aux logements structurels avec un maximum de trois étages, et un remplacement total est de 10 %. La plage de remplacement comprise entre 0 et 10 % permet d'atteindre une résistance comprise entre 20 et 25 MPa. Cependant, pour les composants structuraux, le taux de remplacement maximal est limité à 27 %, avec une valeur de résistance maximale de 10 MPa. Le taux de remplacement maximum pour les composants non structuraux est également conseillé d'être au maximum de 40 %. Au-delà de cette proportion, le béton ne peut pas être utilisé comme matériau de construction.

La relation entre la résistance, le pourcentage de remplacement et l'utilisation de mortier pour les éléments architecturaux est illustrée dans les Fig. 5 et 6. Dans cette étude, l'utilisation est séparée entre les briques de béton et les pavés en fonction du tableau 2 de la norme de résistance et de l'application comme matériau de construction. De plus, la régression linéaire a fourni l'équation pour prédire la résistance et le pourcentage de remplacement des granulats fins dans les composés de mortier :

où y est la résistance à la compression et x est le pourcentage de substitution d'agrégats fins par des couches jetables.

L'utilisation de mortier à l'aide de couches jetables pour les briques de béton.

L'utilisation de mortier à l'aide de couches jetables pour la chaussée ou les pavés.

Comme le montre la figure 5, la résistance des briques en béton est classée de I à IV, I étant la plus forte et IV la plus faible. La quantité maximale de couches jetables qui peut être remplacée par des agrégats fins pour atteindre la résistance de niveau I est de 8 %, et pour le remplacement total, elle est de 40 % pour atteindre le niveau IV en tant que norme la plus basse de briques de béton. Le taux de remplacement est limité à 40 % et un remplacement supplémentaire n'est pas conseillé car il est hors SNI 03-0349-198960. Ensuite, comme on le voit sur la figure 5, le remplacement maximum d'agrégat fin par une couche jetable pour un élément structurel tel qu'un mur porteur en situation exposée est de 8%, alors que, en état couvert, le remplacement maximum est de 19%. De plus, plus de 19 % de remplacement ne peuvent être appliqués que pour les pièces non structurelles, avec un maximum de 33 % de remplacement pour les situations couvertes et les finitions exposées. De plus, avec un remplacement maximum de 40% pour les circonstances couvertes plâtrées. Plus de 40 % des couches jetables ne répondent pas aux spécifications et ne conviennent pas à une utilisation dans les briques de béton.

Ensuite, pour les pavés représentés à la Fig. 6, le matériau est limité au seul niveau D, avec un taux de remplacement maximal de 9 %. Il a constaté que plus de 9 % de substitution d'agrégats fins par des couches jetables n'est pas autorisée pour les pavés en raison de la résistance inférieure aux spécifications SNI 03-0691-199661. De plus, 9% du remplacement est limité au pavage des sols des maisons et des jardins.

Enfin, pour comprendre les résultats complets, l'utilisation de couches jetables sur des matériaux composites pour les matériaux de construction est illustrée à la Fig. 7, qui montre les diverses applications des matériaux en fonction de leur résistance et de leur composant. En général, les matériaux pour le béton en tant que composants structuraux, tels que les colonnes et les poutres, peuvent être remplacés par des couches jetables dans une mesure maximale de 27 % et une résistance maximale de 10 MPa. Pour le mortier en tant qu'élément structurel, comme les murs porteurs et les chaussées de la voie publique, le remplacement maximal par une couche jetable est compris entre 8 et 9 % avec une résistance de 8,5 MPa. Alternativement, pour un remplacement maximal, il peut être utilisé pour des composants non structuraux avec un remplacement maximum de 40 % et une résistance de 2 MPa. Cette application concerne les cloisons murales non porteuses et les pavés de sol à faible impact.

Résumé de l'utilisation des couches jetables dans les matériaux composites pour le bâtiment.

De plus, le résultat de l'étude expérimentale est appliqué aux exigences de conception pour les logements à faible coût sur la base du tableau 4 et de la figure 2. L'utilisation de matériaux composites dans les composants structurels et architecturaux d'une conception de logement de 36 m2 est illustrée à la figure 8, avec un pourcentage maximum de couches jetables pour les composants du logement. Par exemple, le pourcentage maximum de couches jetables pour les composants structuraux des colonnes et des poutres est de 27 %, avec une résistance de 10 MPa. Le pourcentage maximum de couches jetables pour les murs et les sols est de 40% et 9%, respectivement, avec une résistance de 2 MPa et 8,5 MPa.

Plan d'aménagement pour des matériaux de construction à faible coût utilisant des couches jetables.

Cependant, l'analyse structurelle n'a pas été calculée de manière exhaustive pour la taille des colonnes et des poutres de ce scénario de conception - la mesure se rapportant uniquement à la dimension standard des composants structurels pour les logements à un étage en Indonésie. Des recherches plus poussées et la mise en œuvre de ces résultats doivent se concentrer sur des évaluations structurelles plus approfondies, y compris la capacité portante du sol, la capacité de charge et d'autres tests techniques pour l'analyse structurelle. En fin de compte, pour quantifier la quantité de matériau composite pour la conception du logement, le volume de chaque élément de construction est déterminé à l'aide de la conception du sol, et le nombre de couches jetables est également accessible. Le résultat est présenté dans le tableau 6.

Selon le tableau 6, la quantité totale de matériaux de construction nécessaires pour construire des logements de type 36 est de 22,79 m3 avec 1,73 m3 de couches jetables. Il indique qu'un maximum de 7,6 % des couches jetables peuvent remplacer les granulats fins dans la construction. Cette découverte donne un aperçu de l'efficacité des matériaux à appliquer en tant que composants de construction dans la conception architecturale et les recherches futures. De plus, en considérant la valeur environnementale du recyclage des déchets, le matériau a intérêt à être développé à grande échelle et en impliquant la société et d'autres parties prenantes dans la collecte et la gestion des déchets de couches jetables.

Actuellement, l'étape essentielle du processus de recyclage des couches usagées consiste à séparer les composants plastiques des fibres organiques. Cela nécessite l'exécution de nombreuses procédures compliquées, notamment la collecte, le broyage, la désinfection et le tri des composants. En raison de la difficulté du processus, seules quelques entreprises sont actuellement intéressées par le recyclage des couches usagées, telles que Knowaste Ltd. Royaume-Uni64, Fater Ltd. Italie65,66, Diaper Recycling Technology Pte Ltd. Singapour67, Super Faiths Inc Unicharm Ltd. Japon68 et PHS Group Royaume-Uni69. Cependant, l'existence des entreprises révèle que la technologie de recyclage des couches n'est actuellement disponible que dans les pays développés. Elle est principalement le résultat de deux facteurs : des différences de niveaux d'expertise et d'accès aux équipements entre les pays développés et en développement et un besoin de plus grande sensibilisation dans les pays en développement concernant les effets potentiellement nocifs des déchets de couches70.

Il devient facilement applicable en combinant les déchets dans le cadre de matériaux composites tels que le béton ou le mortier. Le béton est un matériau de construction largement utilisé en raison de sa facilité de traitement, de ses coûts relativement faibles et de l'absence d'exigences de fabrication de haute technologie. Cette recherche a conclu que l'ajout de couches usagées au béton ne diminue pas significativement sa résistance. Il démontre que l'utilisation de couches usagées pour créer des matériaux composites est faisable, notamment en ce qui concerne le développement de matériaux respectueux de l'environnement et rentables. De plus, concernant les avantages sociaux et économiques de ce papier, le développement des matériaux peut être accessible de la basse à la haute technologie. Les procédures sont relativement faciles à mener et peu coûteuses. Il donne également une perspective globale de l'utilisation des déchets de couches jetables comme quelque chose de précieux car ils se sont retrouvés dans le processus d'incinération.

Cependant, il existe plusieurs limites à la mise en œuvre des résultats à grande échelle. Pour aborder les matériaux dans une application plus large et dans une utilisation massive, il faut impliquer les parties prenantes pour le traitement des déchets tels que la collecte des déchets des ménages et le lavage des déchets de couches jusqu'à la désinfection. Le besoin de machines pour déchiqueter les déchets est également crucial pour produire à grande échelle en raison de la faible technologie ne pouvant approcher que la production de matériaux à petite échelle. En outre, en raison des diverses règles et réglementations de construction existantes limitées aux matériaux de construction conventionnels, le rôle du gouvernement dans la réglementation de ces matériaux doit être ouvert.

Dans le même temps, les limitations offrent également d'autres avantages pour les études futures. L'implication des parties prenantes et les mécanismes de traitement des déchets doivent être explorés davantage pour combler le vide. L'innovation des machines de déchiquetage pour de tels matériaux peut être difficile à résoudre et à inventer. De plus, pour être mis en œuvre en tant que logements à faible coût, les matériaux doivent être évalués en termes de construction technique, de coût et de prix du logement. Cette évaluation est la preuve de proposer les matériaux dans le mécanisme financier du logement.

La conclusion est que l'utilisation de couches jetables sur des matériaux de construction composites est représentée par l'équation de régression linéaire y = − 56,681x + 26,191 pour le béton et y = − 20,57x + 10,364 pour le mortier de béton. Où y désigne la résistance à la compression et x désigne le pourcentage de remplacement des granulats fins par la couche jetable. L'utilisation est ensuite divisée en composants de construction tels que l'utilisation du béton couvre la colonne et la poutre avec la couche jetable maximale est de 10% peut obtenir la résistance de 20 MPa. Cette force est appropriée pour une maison à trois étages. En revanche, une utilisation maximale de 27 % est recommandée pour un seul étage de logement d'une résistance de 10 MPa. Plus le remplacement est important, plus la norme structurelle SNI est faible et recommandée uniquement pour les composants non structurels.

En outre, lors de l'application du mortier composite sur des éléments de mur et de sol constitués respectivement de briques de béton et de pavés. Le remplacement complet d'un mur est de 40 %, ce qui donne une résistance de 2 MPa et une classification comme briques de béton de niveau IV, selon SNI 03-0349-1989. Un remplacement complet de 9 % est requis pour les pavés de plancher, ce qui donne une résistance de 8,5 MPa et une conformité au niveau D de la norme SNI 03-0691-1996 pour les pavés. Cette quantité maximale convient aux cloisons sans capacité portante et aux pavés de sol à faible capacité d'impact. Le remplacement de plus de cette capacité maximale n'est pas recommandé pour l'utilisation de matériaux de construction. En intégrant les résultats de l'étude expérimentale dans la conception des logements à faible coût, la capacité totale de déchets des couches jetables pouvant être utilisées pour les logements à un étage de type 36 (36 m2) est de 1,73 m3 sur un volume total de matériau composite de 22,79 m3.

Les ensembles de données générés et analysés au cours de l'étude actuelle ne sont pas accessibles au public en raison du processus de brevet (brevet en instance n° P00202213376) mais sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

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Le ministère japonais de l'Éducation, de la Culture, des Sports, de la Science et de la Technologie (MEXT) fournit une aide financière au programme de doctorat. PT Awina Sinergi International a fourni une aide financière pour la recherche. L'auteur exprime également sa gratitude à Muhammad Arief Irfan, Anjar Primasetra, Andrie Harmaji, Ilham et Firman Fadhly AR pour leur aide dans l'expérience de laboratoire.

École supérieure d'ingénierie environnementale, Faculté d'ingénierie environnementale, Université de Kitakyushu, Kitakyushu, Japon

Siswanti Zuraida & Romi Bramantyo Margono

Département d'architecture, Faculté de génie de l'environnement, Université de Kitakyushu, Kitakyushu, Japon

Bart Dewancker

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SZ : conceptualiser, interpréter les données et rédiger le manuscrit., BD : réviser, corriger le manuscrit et superviser la recherche., RBM : illustrer et visualiser les figures.

Correspondance à Siswanti Zuraida.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Zuraida, S., Dewancker, B. & Margono, RB Application des déchets non dégradables comme matériau de construction pour le logement à faible coût. Sci Rep 13, 6390 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-32981-y

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Reçu : 18 novembre 2022

Accepté : 05 avril 2023

Publié: 18 mai 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-32981-y

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Nature (2023)

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