Assessment of fresh and hardened properties of concrete made of crushed aggregates containing no natural sand

Evaluation des propriétés du béton à l’état frais et l’état durci composé des granulats concassés sans sable naturel La détérioration de la qualité du sable naturel siliceux au Liban et les restrictions imposées par l'Etat à son utilisation, suite aux effets néfastes de son exploitation, affectent le secteur de la construction libanais à travers le coût et la qualité du béton. Actuellement, ce sable trop fin pour être utilisé seul dans le béton selon la norme ASTM C33, en vigueur au Liban, est toujours mélangé avec un pourcentage approprié d'un sable calcaire concassé de carrière. Une alternative à ce sable naturel doit être trouvée pour remédier aux problèmes environnementaux et économiques et limiter la dépendance actuelle du secteur de la construction libanais que son utilisation induit. Après avoir dressé un état de l'art des alternatives existantes à travers le Monde, il apparaît que le remplacement du sable naturel par le sable calcaire concassé local pourrait être une solution adaptée au contexte Libanais grâce à l'abondance et à la bonne qualité de ce sable. Ainsi, cette étude est la première menée au Liban visant à démontrer scientifiquement la pertinence de cette solution avant de la mettre en pratique. Elle a pour objectif d'évaluer les effets de la substitution totale du sable naturel siliceux par du sable calcaire concassé, sur les performances des bétons. Pour répondre à l'objectif de l'étude, les bétons contenant des sables concassés normalisés sans sable naturel sont comparés à des bétons de référence constitués de la combinaison conventionnelle du sable naturel et du sable concassé, pour vérifier si leurs performances peuvent être maintenues, pour trois formulations de bétons ordinaires et une formulation de béton à hautes performances. Comme la granulométrie du sable concassé des carrières libanaises ne respecte actuellement pas la norme ASTM C33, un travail de construction de deux types de sable concassé calcaire dont la granulométrie est conforme à cette norme a été préalablement réalisé. Les propriétés à l'état frais, le comportement mécanique, et les propriétés de durabilité sont étudiés pour chaque type de sable. Les effets de la minéralogie, de la morphologie, et des distributions granulométriques des sables sont ainsi évalués. Cette étude est complétée par une analyse microstructurale visant à détecter les variations de l'état des interfaces entre la pâte de ciment et les grains de sable et à tenter d'expliquer les éventuelles différences qui peuvent survenir à l'échelle macrostructurale entre les différents types de béton. En outre, étant donné que la limitation du pourcentage des fines lors de la production du sable concassé normalisé induit des contraintes industrielles et économiques, une étude complémentaire du comportement de deux formulations d'un béton ordinaire et d'un béton à hautes performances a été menée selon une approche performantielle afin d'évaluer l'influence de l'incorporation du sable concassé ayant un pourcentage de fines (< 75 µm) dépassant la limite imposée par la norme ASTM C33 (7%). Les résultats obtenus permettent de conclure que, pour des mêmes rapports eau efficace sur ciment, dosages en ciment et proportions des gravillons, ainsi que pour un dosage de superplastifiant adapté de manière à atteindre le même affaissement au cône d'Abrams, les performances de ces bétons peuvent être maintenues lors d'une substitution totale du sable naturel par du sable concassé calcaire, que sa granulométrie ou que son pourcentage de fines soient conformes ou non à la norme. Du point de vue économique et environnemental, le sable concassé calcaire peut ainsi être considéré comme une solution alternative pertinente à l'utilisation du sable naturel siliceux.