Abstract :
[en] The European construction sector faces growing pressure to reduce the consumption of
natural resources, waste production, and CO₂ emissions. Concrete production
contributes significantly to these impacts, notably due to the demand for natural
aggregates and sand. A promising pathway towards circularity is to recycle concrete
waste into recycled aggregates and use them in repair materials for ageing
infrastructure. However, recycled fine fractions generally contain adherent cement
paste, leading to higher porosity and increased water demand. This creates a challenge
in balancing workability with the reduction of the water-to-binder ratio required to
ensure high mechanical performance and durability, making mixture design particularly
delicate for high-performance self-compacting repair mortars.
This work aims to progressively develop high-performance self-compacting repair
mortars incorporating recycled sands and fines, based on a Design of Experiments
(DoE) methodology. In a first phase, a preliminary characterisation of recycled fines was
carried out (particle size distribution, density, absorption, and paste-related indicators).
In parallel, a first DoE-based experimental matrix, developed from the literature and
built using JMP software, was conducted on formulations made exclusively with natural
materials across three cement types, in order to identify the key variables (mix
composition, admixtures, water) influencing fresh-state properties and mechanical
performance. Analysis of the results allowed the identification of significant factors and
interactions, leading to three optimised formulations, one per cement type, serving as
reference compositions. These formulations will form the basis of a forthcoming second
DoE, in which natural materials will be fully or partially replaced by the characterised
recycled fractions.
The contribution will present the DoE strategy, the results of the first optimisation phase
on natural materials, and the planned approach for the incorporation of recycled
materials.
[fr] Le secteur européen de la construction est soumis à une pression croissante pour
réduire la consommation de ressources naturelles, la production de déchets et les
émissions de CO₂. La production de béton contribue de manière significative à ces
impacts, notamment en raison de la demande en granulats naturels et en sable. Une
voie prometteuse vers la circularité consiste à recycler les déchets de béton en
granulats recyclés et à les utiliser dans des matériaux de réparation destinés aux
infrastructures vieillissantes. Cependant, les fractions fines recyclées contiennent
généralement une pâte de ciment adhérente, entraînant une porosité plus élevée et une
demande en eau accrue. Cela pose un défi dans l'équilibre entre l'ouvrabilité et la
réduction du rapport eau/liant nécessaire pour garantir des performances mécaniques
et une durabilité élevées, rendant la formulation particulièrement délicate pour les
mortiers de réparation autoplaçants à hautes performances.
Ce travail vise à développer des mortiers de réparation autoplaçants à hautes
performances intégrant progressivement des sables et fines recyclés, en s'appuyant sur
une méthodologie de plans d'expériences (DoE). Dans une première phase, une
caractérisation préliminaire des fines recyclées a été réalisée (granulométrie, densité,
absorption, indicateurs liés à la pâte adhérente). En parallèle, un premier plan
d'expérience, construit à partir de la littérature avec le logiciel JMP, a été mené sur des
formulations à base de matériaux exclusivement naturels, avec trois types de ciment,
afin d'identifier les variables clés (composition, adjuvants, eau) influençant les
propriétés à l'état frais et les performances mécaniques. L'analyse des résultats a
permis d'identifier les facteurs et interactions significatifs et d'aboutir à trois
formulations optimisées, une par type de ciment, servant de compositions de
référence. Ces formulations constitueront la base d'un second plan d'expérience, à
venir, dans lequel les matériaux naturels seront substitués totalement ou partiellement
par les fractions recyclées caractérisées.
La contribution présentera la stratégie DoE, les résultats de la première phase
d'optimisation sur matériaux naturels, ainsi que la démarche envisagée pour
l'intégration des matériaux recyclés.
