Résumé

L’intérêt de la combinaison de ciments Portland et d’additions minérales est aujourd’hui reconnu. Les ciments obtenus ont une empreinte carbone réduite, et ils améliorent la résistance des bétons à un certain nombre d’actions environnementales. Les mélanges binaires se trouvent cependant confrontés à plusieurs limites, telles que la réactivité des additions pouzzolaniques pour des taux de substitution élevés et la disponibilité de coproduits industriels, en particulier les laitiers de haut-fourneau et les cendres volantes. Il est donc nécessaire de développer de nouveaux ciments à partir de matières premières naturelles abondantes telles que l’argile et le calcaire, et de combiner plusieurs additions à un ciment Portland afin de renforcer la réactivité hydraulique du mélange.

L’étude réalisée porte sur des mortiers à base de liants binaires et ternaires (ciment Portland, métakaolin, filler calcaire) avec un taux de substitution maximal de 45%. Afin d’étudier l’influence du rapport eau sur ciment sur la réactivité, deux séries de mélanges ont été étudiées. Le programme expérimental comprend la détermination des résistances mécaniques et de la porosité accessible à l’eau, le suivi de la chaleur d’hydratation, de la teneur en portlandite, du retrait, et de la carbonatation naturelle. L’objectif est de relier l’évolution des propriétés mécaniques au degré d’hydratation et à la réactivité des matières premières. Les résultats montrent en effet la dépendance des performances des mélanges ternaires aux propriétés des trois métakaolins étudiés, notamment leur procédé de fabrication et leurs propriétés physiques. L’intérêt de la combinaison ciment Portland – métakaolin – filler calcaire apparaît nettement par comparaison avec d’autres additions minérales employées aux mêmes taux de substitution. La réduction du rapport eau sur ciment accélère la réaction pouzzolanique et permet donc d’agir à la fois sur les résistances mécaniques à court terme et la durabilité potentielle.

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