# Projet ANR EcoBéton : Optimisation de la formulation de bétons avec une forte teneur en additions minérales

Muhammad Irfan Ahmad Khokhar, Emmanuel Rozière, Philippe Turcry, Frederic Grondin, Ahmed Loukili

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## To cite this version:

Muhammad Irfan Ahmad Khokhar, Emmanuel Rozière, Philippe Turcry, Frederic Grondin, Ahmed Loukili. Projet ANR EcoBéton : Optimisation de la formulation de bétons avec une forte teneur en additions minérales. Rencontres de l'AUGC, Jun 2009, Saint-Malo, France. pp.1-13. hal-04913984

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# Projet ANR EcoBéton : Optimisation de la formulation de bétons avec une forte teneur en additions minérales

Muhammad Irfan Ahmad KHOKHAR* — Emmanuel ROZIÈRE*—Philippe TURCRY** — Frédéric GRONDIN* — Ahmed LOUKILI*

* Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (GeM), UMR-CNRS 6183, Universités Nantes-Angers-Le Mans (UNAM), Ecole Centrale de Nantes, BP 92101, 44321 Nantes cedex 3
{muhammad.khokhar, emmanuel.roziere, frederic.grondin, ahmed.loukili@ec-nantes.fr

** Laboratoire d'Etude des Phénomènes de Transfert et de l'Instantanéité : Agro-industrie et Bâtiment (LEPTIAB), Université de La Rochelle, Avenue M. Crépeau, 17000 La Rochelle philippe.turcry@univ-lr.fr

RÉSUMÉ. La réduction des émissions de dioxyde de carbone issues de la production de ciment est un enjeu important pour l'industrie de la construction dans le cadre du développement durable. La fabrication d'une tonne de clinker s'accompagne d'un dégagement important de 0,9 tonne de CO2. Dans le cadre du projet ANR EcoBéton, nous étudions la possibilité de remplacer une partie du ciment par des additions minérales telles que le laitier de haut fourneau, les cendres volantes ou le filler calcaire. L'utilisation de ces additions minérales avec un fort taux de substitution du ciment peut altérer la résistance à la compression du béton au jeune âge. Or une résistance minimale est nécessaire pour permettre le décoffrage. Pour répondre à ce problème, une méthode simple et rationnelle d'intégration des additions dans le béton est proposée. Les résultats de cette étude devraient permettre de promouvoir l'utilisation d'additions minérales introduites directement dans la fabrication du béton et à des forts taux de substitution du ciment.

ABSTRACT. Reducing carbon dioxide emissions from cement production is an important issue for the construction industry in the context of sustainable development. The production of one ton of clinker is accompanied by a significant release of 0.9 tonne of CO2. Under the NAR project EcoBéton (Green concrete), we have studied the possibility to make concrete with low cement quantity replacing it by mineral additions i.e., blast-furnace slag, fly ash or limestone fillers. Replacement of cement by other materials at high percentage lowers the
early age strength of resulting concrete. A minimum compressive strength is required to remove the formwork. To cope with this problem, a simple and efficient method of integrating additions in concrete is proposed. The results of this study should help to promote the use of mineral additions at high substitution rate of cement introduced directly in the manufacturing of concrete.

MOTS-CLÉS: Emissions CO₂, EcoBéton, Additions minérales, Résistance à la compression, Optimisation

KEYWORDS: CO₂ emissions, Green Concrete, Mineral additions, Compressive strength, Optimisation

# 1. Introduction

Dans le cadre du Protocole de Kyoto, un certain nombre de pays s'engagent à réduire leurs émissions de dioxyde de carbone, l'un des principaux gaz à effet de serre. La réduction des émissions de dioxyde de carbone lors de la production de ciment est un enjeu important pour l'industrie de la construction dans le cadre du développement durable 2008). L'industrie cimentière a déjà réduit ces émissions en améliorant le rendement énergétique de ses fours, en revanche la part « chimique » due à la décarbonatation du calcaire est pratiquement incontournable. Une des solutions proposées par les ingénieurs et les scientifiques de l'industrie de la construction est de remplacer le clinker par des matières premières secondaires, qui peuvent également améliorer les caractéristiques du ciment et la durabilité du béton. La réduction des émissions de dioxyde de carbone peut ainsi être associée à la diminution de la consommation de matières premières naturelles, d'énergie thermique et électrique 2005). Ce remplacement d'une partie du ciment peut être effectué durant le mélange du béton, plutôt que lors de la fabrication du ciment comme c'est le cas pour les ciments composés (Toutanji et al., 2004, Malhotra 2006 et Chen, 2007). Actuellement, la norme française (NF EN 206-1) restreint l'utilisation d'additions minérales introduites au cours de la fabrication du béton en imposant des dosages minimums en ciment. La norme laisse néanmoins la possibilité à l'ingénieur de composer le béton librement à condition de prouver son équivalence de performances comparé à un béton respectant les prescriptions de norme.

Les avantages de l'ajout dans le béton des additions minérales sont déjà connus (Malhotra, 1993, Bijen, 1996 et Lachemi et al., 1998). De nombreuses études ont été réalisées pour déterminer les propriétés mécaniques, thermiques, les mécanismes de transport et de l'influence des additions minérales sur la durabilité du béton (Shehata et al., 2000, Neilsen, 2002, Sobolev, 2005, Barnett et al., 2006, Bhatty et al., 2006 et Khokhar et al., 2007). Cependant l'utilisation de ces additions minérales avec un fort taux de substitution du ciment peut altérer la résistance à la compression du béton au jeune âge. Or une résistance minimale est nécessaire pour permettre le décoffrage suffisamment tôt pour assurer la cadence du chantier et assurer la stabilité de la structure. Un béton peut être obtenu, avec un coût et une durabilité
satisfaisants, et des émissions de CO2 réduites, en combinant les additions minérales avec l'utilisation de superplastifiants de dernière génération (Malhotra, 2006).

Dans cet article, nous proposons une méthode d'optimisation de bétons avec de forts taux de substitution du ciment par des additions (supérieurs à 50% en masse). Les additions étudiées sont des cendres volantes et un laitier de haut fourneau. Le critère d'optimisation est une résistance à la compression minimale au jeune âge. La méthode repose sur une optimisation de la quantité d'eau et une prise en compte de la capacité liante des additions par un coefficient d'activité. Une étude préliminaire sur mortier est nécessaire pour déterminer l'activité des additions. L'approche est validée par des essais sur bétons.

## 2. Optimisation de la formulation

L'optimisation de la formulation du béton est importante pour obtenir le meilleur résultat possible en termes de performances : propriétés mécaniques, déformations différées et durabilité du matériau, qui sont bien souvent liés.

Pour formuler un béton, il est nécessaire de tenir compte des résistances visées à court et long terme et des propriétés rhéologiques. Une méthode rationnelle de l'intégration des additions dans le béton est proposée, compte tenu du fait que les deux bétons (avec ou sans addition minérale) peuvent atteindre la même résistance à un âge donné par l'ajustement du rapport eau sur matériaux cimentaires (Smith, 1967).

L'optimisation de la formulation requiert des paramètres spécifiques – coefficients d'activité – tandis que certaines autres quantités sont gardées constantes. L'optimisation consiste en la détermination de plusieurs paramètres (par exemple, les quantités d'eau, de ciment, le rapport eau/ciment (E/C)) pour les différentes compositions, à partir d'un taux de substitution. Comme dans notre cas le taux de remplacement par des additions est très élevé, cela conduit à une faible résistance à la compression du béton au jeune âge. Pour augmenter la résistance au jeune âge, le rapport eau sur liant est réduit. Cela nécessite de connaître l'activité des additions et de connaître l'amplitude de la réduction en eau nécessaire. La consistance du béton frais est ajustée à l'aide d'un superplastifiant.

En termes mathématiques, l'optimisation consiste à résoudre le système d'équations ci-après, constitué de 5 équations [1], [2], [3], [4], [5] pour les 5 inconnues du problème $V_G$, $V_S$, $V_C$, $V_A$ et $V_E$ (les volumes par $1m^3$ de béton de gravillon, sable, ciment, addition et eau). Notons que le volume de superplastifiant est négligé.

$$1m^3 = V_G + V_S + V_C + V_A + V_E \qquad [1]$$

$$V_G / V_S = x \qquad [2]$$

$$V_P = V_C + V_A + V_E \qquad [3]$$

$$A/(A + C) = y \qquad [4]$$

Où x et VP sont respectivement la proportion du mélange des granulats et le volume de pâte. Ces deux paramètres sont pris égaux à ceux d'un béton de
composition connue (qui sera dans la suite notre référence). Le taux de substitution du ciment par l'addition, noté y, est calculée en fonction de la masse de ciment C et de la masse d'additions A. Il est fixé par exemple à 25, 50 ou 75%. L'équation [5] lie la résistance notée fc et les proportions de la pâte. On peut trouver dans la littérature plusieurs relations entre les proportions et la résistance, par exemple, la relation de Féret modifiée (De Larrard et al., 2002). Dans notre étude, il a été décidé d'utiliser l'équation de Bolomey (Bolomey, 1927):

$$f_c = K_B \left( \frac{C + \chi_B A}{E + V} - 0.5 \right) \quad [5]$$

Où $\chi_B$ est le coefficient d'activité de l'addition, $K_B$ la constante de Bolomey prenant en compte l'activité du ciment et la qualité des granulats, E le volume d'eau utilisée et V le volume de l'air entraîné. Dans notre approche, $\chi_B$ et $K_B$ sont déduits des résistances obtenues sur les mortiers avec différents taux de substitutions (cf. §3). Les proportions de la pâte sont calculées avec cette relation en se fixant $fc = 10$ MPa à 2 jours, résistance à la compression qui est a priori suffisante pour garantir une résistance avant 24 heures permettant le décoffrage. La quantité de superplastifiant est ajustée à partir de l'essai au cône d'Abrams avec pour objectif une classe de consistance donnée.

# 3. Etude préliminaire sur mortiers

## 3.1 Matériaux

Le ciment Portland (CEM I 52,5 N CE CP2 NF), qui vient de l'unité de production de Lafarge à La Couronne, a été utilisé pour tous les mortiers. Le laitier de haut fourneau était fourni par Ecocem (Usine de Moerdijk, Pays Bas) et les cendres volantes de Gardanne par Surchiste. Du sable de Palvadeau 0/2 mm a été utilisé. Les corrections ont été faites pour régler la quantité d'eau à ajouter sur sable humide.

## 3.2 Composition des mortiers et confection des échantillons

Le principe de la formulation des mortiers a été de maintenir constants les volumes de pâte et d'eau. Le ciment a été remplacé en volume par des additions minérales : laitier et cendres volantes. Huit compositions différentes de mortier ont été obtenues : une formule de référence contenant uniquement du ciment Portland, quatre compositions contenant du laitier de haut-fourneau avec des pourcentages de 25, 50, 75 et 85% et trois compositions contenant des cendres volantes à 25, 50 et 75%. Le tableau 1 donne les compositions des mortiers. Les matériaux ont été ajoutés dans l'ordre suivant : ciment, laitiers ou cendres volantes, sable et eau. Le mortier a été mélangé pendant 2,5 min et coulé en moules de dimensions 40 x 40 x 160 mm. L'affaissement a été mesuré en utilisant un mini cône d'Abrams. Les échantillons ont été vibrés sur une table vibrante et protégés par un film de
polyéthylène, conservés à 20°C et 95% d'humidité relative, démoulés après 23 heures puis placés dans l'eau à 20°C.

## 3.3 Maniabilité

Les valeurs d'affaissement obtenues pour des mortiers frais préparés avec les additions de laitiers et cendres volantes sont récapitulées dans le Tableau 1. On observe que l'utilisation de laitiers a tendance à améliorer la consistance du mortier par rapport au mortier contenant uniquement du ciment Portland. Alors que dans le cas des cendres volantes, l'affaissement a diminué de façon continue avec le taux de substitution.

<table><caption>Tableau 1. *Composition et propriétés des mortiers*</caption><thead><tr><th></th><th>CEM I</th><th colspan="3">Laitiers</th><th colspan="3">Cendres volantes</th></tr></thead><tbody><tr><td>Addition en volume (%)</td><td>0</td><td>25</td><td>50</td><td>75</td><td>85</td><td>25</td><td>50</td><td>75</td></tr><tr><td>Sable 0/2 Kg/m³</td><td>1409</td><td>1409</td><td>1409</td><td>1409</td><td>1409</td><td>1409</td><td>1409</td><td>1409</td></tr><tr><td>Eau Kg/m³</td><td>301</td><td>301</td><td>301</td><td>301</td><td>301</td><td>301</td><td>301</td><td>301</td></tr><tr><td>Ciment Kg/m³</td><td>501</td><td>376</td><td>251</td><td>125</td><td>75</td><td>376</td><td>251</td><td>125</td></tr><tr><td>Addition Kg/m³</td><td>0</td><td>115</td><td>230</td><td>345</td><td>391</td><td>88</td><td>176</td><td>264</td></tr><tr><td>V<sub>pâte</sub> (l/m³)</td><td>460</td><td>460</td><td>460</td><td>460</td><td>460</td><td>460</td><td>460</td><td>460</td></tr><tr><td>E/C</td><td>0.6</td><td>0.8</td><td>1.2</td><td>2.4</td><td>4</td><td>0.8</td><td>1.2</td><td>2.4</td></tr><tr><td>E/L</td><td>0.6</td><td>0.61</td><td>0.63</td><td>0.64</td><td>0.65</td><td>0.65</td><td>0.71</td><td>0.77</td></tr><tr><td>Affaissement (mm)</td><td>80</td><td>90</td><td>98</td><td>98</td><td>85</td><td>75</td><td>55</td><td>43</td></tr></tbody></table>

## 3.4 Développement de résistance

Pour apprécier l'influence des additions sur la résistance en compression, nous avons comparé la résistance du mortier avec additions au mortier témoin à un âge donnée (résistance relative). La tendance qui se dégage de nos résultats est la baisse de la résistance à la compression quand la proportion d'additions augmente (figures 1 et 2). Cependant à 28 jours, pour les mortiers avec laitier, on observe des valeurs de résistance proches de celle de la référence et l'écart observé au jeune âge se réduit progressivement. Le principal produit d'hydratation d'un mélange de laitier, de ciment et d'eau est un C-S-H similaire au composant produit par l'hydratation du ciment Portland. Cependant, la vitesse d'hydratation des laitiers de haut fourneau est plus faible que le ciment Portland. Ainsi, les ciments contenant des laitiers montrent une plus faible résistance au jeune âge mais ensuite une résistance égale ou plus
élevée. Si le pourcentage de laitier est trop élevé (75% et 85%), cette différence de résistance entre les compositions sans et avec additions reste nette (une différence de 10 MPa environ), même à 28 jours.

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>**Figure 1.** Effet du laitier sur la résistance en compression des mortiers</figcaption></figure>

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>**Figure 2.** Effet des cendres volantes sur la résistance en compression des mortiers</figcaption></figure>

Dans le cas des cendres volantes, la résistance en compression diminue très fortement avec une augmentation du taux de substitution. Pour un remplacement de 25 %, la résistance au jeune âge est proche de la résistance de la formule de référence. Mais pour les pourcentages de remplacement élevés, la résistance est très faible. Les échantillons contenant 75% en volume de cendres présentent un écart
élevé depuis le jeune âge jusqu'à 28 jours. Les études (Chen et al., 2000, Fu et al., 2000, Lam et al., 2000 et Poon et al., 2000) ont montré que le faible développement de la résistance peut être expliqué par le fait que la vitesse de réaction des cendres est très lente. Même à 90 jours, seuls 20 % des cendres volantes ont réagi. En fait, des cendres ont besoin de plus de 90 jours pour générer une résistance égale à celle de la référence à 28 jours compte tenu de la cinétique de la réactivité pouzzolanique des cendres volantes (Poon et al., 2000).

### 3.5 Détermination de coefficient d'activité $\chi_B$

La méthode d'optimisation est basée sur le calcul du coefficient d'activité d'une addition minérale, déterminé sur la base de résultats expérimentaux. A partir de la base de données des mortiers, le coefficient d'activité a été calculé pour chaque taux de remplacement du ciment en fonction du temps en utilisant l'équation de Bolomey :

$$ \chi_B = \left( \left( \frac{f_p}{K_B} + 0.5 \right) \left( \frac{E+V}{C} \right) - (1-p) \right) / p $$

où fp est la résistance du mortier de taux de substitution p à un âge donné. Le paramètre K<sub>B</sub>, dépendant de la classe du ciment et des granulats, est déterminé à partir des résultats obtenus sur le mortier de référence ne contenant pas d'addition. Les figures 3 et 4 présentent l'évolution du coefficient d'activité calculé pour les laitiers et les cendres volantes respectivement. On observe que le coefficient d'activité dépend à la fois du temps et du taux de remplacement par des additions minérales, alors que la norme NF EN 206-1 le donne constant pour le calcul du liant équivalent. Les formules avec forte teneur en additions montrent un faible coefficient d'activité au jeune âge.

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 3. Coefficient d'activité pour le laitier selon Bolomey</figcaption></figure>
<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>**Figure 4.** *Coefficient d'activité pour les cendres volantes selon Bolomey*</figcaption></figure>

**4. Optimisation des compositions de bétons**

Il est clair que le développement de résistance est différent pour le mortier et le béton, mais celui du mortier est une bonne indication. Des formules de béton contenant le laitier et les cendres volantes avec différents pourcentages ont été sélectionnés (Tableau 2). A titre de comparaison, des formules sans aucune optimisation (simple remplacement du ciment par des additions minérales) ont également été testées.

**4.1 Matériaux**

Les ciments, additions minérales ont été les mêmes que ceux utilisés pour les mortiers. Les graviers concassés de granulométrie 6/10 et 10/14 sont utilisés avec un sable de mer 0/4 mm. Le sable utilisé était humide et des corrections ont été faites pour régler la quantité d'eau d'ajout. Dans les formules optimisées, un superplastifiant de base polycarboxylate, Optima 206 fourni par Chryso, a été utilisé.

**4.2 Composition et fabrication des bétons**

La formule de référence avec ciment Portland est une formule avec 350 kg/m³ de ciment, sans adjuvant, produite par VM Matériaux, l'un des partenaires industriel du projet ANR Ecobéton. La méthode de formulation des bétons contenant les additions, notés « optimisés », est celle décrite au paragraphe 2. Le coefficient d'activité utilisé est celui déterminé à l'aide des données obtenues sur mortiers. Le
volume de pâte et les proportions gravillon / sable sont pris égaux à ceux de la référence.

Lors de la fabrication, les constituants ont été ajoutés dans l'ordre suivant : gravier, sable, ciment et laitier ou cendres volantes. Après mélange à sec pendant 30 secondes, l'eau a été ajouté pendant les 30 secondes suivantes ; puis une minute après le mélange, le superplastifiant a été ajouté et mélangé pendant 90 secondes. Le béton a été coulé dans des éprouvettes 11 x 22 cm, compactées avec une aiguille vibrante puis conservées dans une salle humide à une température de 20°C. Les éprouvettes ont été démoulées après 23 heures puis placées dans l'eau à 20°C.

<table><caption>**Tableau 2.** *Composition et propriétés des bétons*</caption><thead><tr><th></th><th>CEM I</th><th colspan="3">Laitiers</th><th colspan="3">Cendres volantes</th></tr><tr><th>(kg/m³)<br>Addition en<br>volume (%)</th><th>Réf</th><th>A</th><th>B</th><th>C (*)</th><th>E (*)</th><th>F</th><th>G (*)</th><th>I (*)</th></tr></thead><tbody><tr><td>Gravier 10/14</td><td>860</td><td>860</td><td>860</td><td>860</td><td>860</td><td>860</td><td>860</td><td>860</td></tr><tr><td>Gravier 6/10</td><td>210</td><td>210</td><td>210</td><td>210</td><td>210</td><td>210</td><td>210</td><td>210</td></tr><tr><td>Sable 0/4</td><td>843</td><td>843</td><td>843</td><td>843</td><td>843</td><td>843</td><td>843</td><td>843</td></tr><tr><td>Ciment</td><td>350</td><td>263</td><td>175</td><td>187</td><td>109</td><td>263</td><td>201</td><td>178</td></tr><tr><td>Addition</td><td>-</td><td>81</td><td>161</td><td>172</td><td>301</td><td>61</td><td>141</td><td>178</td></tr><tr><td>Eau efficace</td><td>199</td><td>199</td><td>199</td><td>192</td><td>172</td><td>199</td><td>182</td><td>173</td></tr><tr><td>Vp (l/m³)</td><td>310</td><td>310</td><td>310</td><td>310</td><td>310</td><td>310</td><td>310</td><td>310</td></tr><tr><td>E/C</td><td>0,57</td><td>0,76</td><td>1,14</td><td>1,03</td><td>1,58</td><td>0,76</td><td>0,91</td><td>1,0</td></tr><tr><td>E/L</td><td>0,57</td><td>0,58</td><td>0,59</td><td>0,53</td><td>0,42</td><td>0,61</td><td>0,53</td><td>0,49</td></tr><tr><td>Sp (kg/m³)</td><td>-</td><td>-</td><td>-</td><td>-</td><td>3,3</td><td>-</td><td>2</td><td>3,3</td></tr><tr><td>A/A+C</td><td>-</td><td>0,23</td><td>0,48</td><td>0,48</td><td>0,73</td><td>0,19</td><td>0,41</td><td>0,5</td></tr><tr><td>A</td><td>0,00</td><td>80,5</td><td>75,2</td><td>80,2</td><td>46,8</td><td>61,3</td><td>86,4</td><td>76,3</td></tr><tr><td>Liant éq.<br>(C+kA)</td><td>350,0</td><td>335</td><td>243</td><td>258,9</td><td>151,0</td><td>299</td><td>253</td><td>223,4</td></tr><tr><td>Eau/Liant éq.</td><td>0,57</td><td>0,59</td><td>0,82</td><td>0,74</td><td>1,14</td><td>0,63</td><td>0,54</td><td>0,78</td></tr><tr><td>Affaissement<br>(mm)</td><td>105</td><td>137</td><td>147</td><td>93</td><td>237</td><td>147</td><td>73</td><td>230</td></tr><tr><td>fc 24hr (MPa)</td><td>11,9</td><td>7,5</td><td>3,9</td><td>5,2</td><td>4,2</td><td>5,8</td><td>4,5</td><td>4,9</td></tr><tr><td>fc 48hr (MPa)</td><td>21,3</td><td>14,2</td><td>8,5</td><td>10,5</td><td>12,2</td><td>12,3</td><td>10,9</td><td>11,4</td></tr></tbody></table>

## 4.3 Résistance en compression

Le Tableau 2 présente les résistances en compression obtenues au jeune âge (24 et 48 heures) pour les formules de béton contenant laitiers et cendres. La résistance

<footnote>* = Formule Optimisé</footnote>
obtenue à 48 heures pour les bétons optimisés est supérieure ou égale au seuil de résistance visé, fixé à 10 MPa. Bien qu'ils n'atteignent pas la résistance de la formule de référence avec ciment Portland, les compositions optimisées ont montré un développement de résistance rapide par rapport à des formules non optimisées, par exemple la formule avec 50% de laitier en substitution simple. La méthode d'optimisation mise au point apparaît donc satisfaisante vis à vis de la résistance et suffisamment simple et robuste pour une application industrielle.

Les principaux produits d'hydratation d'un ciment sont un silicate de calcium hydraté amorphe de composition variable, de symbole C-S-H, et la portlandite Ca(OH)₂ ou CH. Théoriquement, un rapport E/C de 0,24 devrait être suffisant pour hydrater complètement le ciment, d'après un calcul basé sur l'eau chimiquement lié (Power et al., 1948), mais un rapport E/C d'environ 0,38 serait optimal pour obtenir l'hydratation (Power et al., 1948, Taylor, 1990 et Neville, 1996). L'eau ajoutée au-dessus de ce rapport est nécessaire pour avoir un béton plus maniable. Dans les formules étudiées, la teneur en eau a été réduite, mais pour améliorer l'ouvrabilité du béton, du superplastifiant a été ajouté.

A long terme, les compositions avec laitiers présentent des valeurs très proches de la composition du béton avec ciment Portland (figure 5). Les compositions avec cendres volantes présentent une résistance significativement plus faible que celle de la référence (figure 6), mais tout de même supérieure à 25 MPa, classe de résistance courante dans le domaine du bâtiment.

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>**Figure 5.** Développement de résistances des bétons aux laitiers</figcaption></figure>
<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>**Figure 6.** Développement de résistances des bétons aux cendres volantes</figcaption></figure>

**5. Conclusions**

Les résultats de cette étude montrent la possibilité d'utiliser des additions minérales à des taux de substitution élevés tout en conservant des résistances en compression suffisantes même à court terme. Notre méthode d'optimisation est suffisamment simple et robuste pour une application industrielle, car le principal paramètre à déterminer est le coefficient d'activité de l'addition utilisée. Des essais sur mortiers permettent d'y accéder facilement.

Les normes françaises sur le béton prêt à l'emploi limitent la prise en compte des additions minérales dans le liant et les considèrent avec un coefficient d'activité constant. D'après les résultats de cette étude, il apparaît que ce coefficient dépend fortement de l'âge du béton et du niveau de substitution.

Les mélanges avec des taux de remplacement élevés comportent une proportion relativement élevée de superplastifiant et se caractérisent par un béton visqueux à l'état frais. Un compromis doit donc être trouvé entre l'approche à volume de pâte constant (égal à celui d'une formule de référence - approche appliquée ici) et une approche à quantité d'eau constante, (même système d'équations en fixant $V_E$ et non $V_P$), cependant plus coûteuse en liant. Des améliorations peuvent être apportées par des superplastifiants ou des activateurs de dernière génération, dont l'utilisation en plus faible proportion permet en outre de ne pas retarder la prise.

Bien que les résultats obtenus montrent la faisabilité de l'approche de formulation, une démarche d'optimisation complète doit tenir compte de l'ensemble des performances d'un béton, en particulier son retrait et sa tendance à la fissuration, et sa durabilité dans des conditions d'exposition précisément définies.
# 6. Remerciements

Ce travail est réalisé dans le cadre du projet EcoBéton financé par l'Agence National pour la Recherche (ANR) dans le programme « Recherche Génie Civil et Urbain » (RGCU) sous le numéro ANR-06-RGCU-006. Les auteurs tiennent à remercier les partenaires du projet pour leur collaboration et leurs conseils avisés.

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