Influence du volume de pâte et de la concentration en ciment sur la performance du béton : vers le développement d'un béton à contenu minimal en pâte

The paste volume or the cement content is a parameter still not well studied regarding the performance of concrete. Actually the majority of the investigations were focused on the quality of the paste and not its quantity. However there is a permanently growing interest to reduce the paste volume in concrete, for environmental and economical reasons. Nowadays some standards define a minimum paste or cement content for certain W/C ratios, but improvements in admixtures and better grading models allow reducing of the cement content/paste volume below these limits. The collection and processing of the bibliography data allowed identifying the effects of the paste volume on some of the principal concrete properties. This research proofed through experiments some of the identified tendencies in the data analysis and it helped to comprehend other still unclear tendencies. When the paste volume is reduced, while maintaining its quality, compressive strength, abrasion, and elastic module grow and workability, bleeding, shrinkage, porosity, capillary absorption and penetration of the chloride ion are reduced. In the evaluated ranges, the reduction of the paste volume did not show effects on the concrete setting times, flexural strength and the progression of carbonation. The use of admixtures of the last generation (polycarboxilate) and an optimal granulate progression using the MEC model, allowed to produce concretes with paste volumes and cement contents below the limits defined by the codes. They have a better workability, mechanic behavior and durability than the conventional concretes.Le volume de pâte, comme le contenu en ciment, a été un paramètre peu étudié en termes de performance du béton. En réalité, la plupart des recherches se sont concentrées sur la qualité de la pâte et non sa quantité. il existe cependant un intérêt permanent dans la diminution du volume de pâte dans le béton, du fait de motivations environnementales et économiques. Certaines des normes actuellement en vigueur définissent des teneurs minimales en pâte ou en ciment, pour des rapports E/C donnés, mais les dernières avancées en matière d'adjuvants et de meilleures modélisations de l'empilement des granulats permettent aujourd'hui de réduire la teneur en ciment (volume de pâte) sous les dites limites. La collecte et l'interprétation de données bibliographiques a permis d'identifier les effets du volume de pâte sur certaines des principales caractéristiques du béton. La présente recherche a mis en évidence expérimentalement certaines des tendances identifiées lors de l'analyse préliminaire de données et a permis d'en comprendre certaines autres, jusqu'alors peu claires. C'est ainsi qu'on a montré qu'une diminution du volume de pâte, à qualité constante, augmente la résistance à la compression, à l'abrasion, le module élastique, et diminue la maniabilité, le ressuage, le retrait, la porosité, l'absorption capillaire et la pénétration des ions chlorures. Dans les domaines étudiés, le volume de pâte n'a pas montré d'effet sur la prise, la résistance à la flexion et l'avancement du front de carbonatation. L'utilisation d'adjuvants de dernière génération (polycarboxylate), ainsi qu'une optimisation granulométrique progressive, en utilisant le modèle MEC, a permis d'obtenir des bétons avec des volumes de pâte et des teneurs en ciment inférieurs aux limites imposées par les normes, avec de meilleurs maniabilité, comportement mécanique et durabilité que les bétons usuels