Les MCSs (matériaux cimentaires supplémentaires) sont composés de sous-produits de processus industriels, tels que les cendres volantes, les laitiers de haut fourneau et les fumées de silice. Les autres MCSs sont de la pouzzolane naturelle et du filler à base de calcaire. Depuis les années 1990, ces matériaux sont utilisés dans la formulation de nouveaux liants, remplaçant partiellement le clinker. Au cours des prochaines décennies, ce processus sera encore accéléré par une utilisation accrue du calcaire et l’introduction d’argiles calcinées et de fines de béton concassé (CDW), qui compenseront la baisse des quantités disponibles de cendres volantes et de laitier. Cela permettra de réduire le rapport clinker / liant de la valeur actuelle de 0,63 à la valeur intermédiaire de 0,58 d’ici 2030, jusqu’à la valeur ultime de 0,52 d’ici à 2050*.
L’utilisation des MCSs pour la formulation de nouveaux ciments et comme additif dans la production du béton représente une action fondamentale pour la production du nouveau béton à faible teneur en carbone (LCC).
Cependant, contrairement au clinker, les MCSs n’ont pas de propriétés hydrauliques autonomes; ils ne déploient leur propriété de liants qu’une fois activés. L’activation a lieu grâce à la réaction pouzzolanique avec la chaux hydratée qui se forme au moment de l’hydratation du ciment, avec la formation de phases hydratées de composition similaire à celles qui caractérisent les phases silicatées du clinker.
Les cinétiques des réactions sont également différentes: alors que les silicates de calcium hydratés (C-S-H) issus de l’hydratation du clinker se forment au bout de quelques heures après les avoir mélangés à de l’eau, ceux produits par les MCSs se développent beaucoup plus lentement et dans une moindre mesure. En outre, tous les MCSs ne participent pas à la réaction pouzzolanique. En fait, la poudre de calcaire n’est pas activée par la chaux hydratée et elle agit principalement comme un filler.
À cela s’ajoute le fait que les mêmes réactions d’hydratation des phases du clinker ne sont pas quantitatives, elles laissent toujours des fractions inactives qui ne contribuent pas au développement des résistances mécaniques*.
Sur la base de ces considérations, la réduction souhaitée du rapport clinker / liant des LCC pourrait être difficilement conciliable avec la nécessité de maintenir les mêmes résistances mécaniques que les bétons actuels à empreinte carbone plus élevée.