Étude de la durabilité des bétons de matériaux alcali-activés

Les matériaux alcali-activés (MAA) sont considérés comme une alternative pour réduire l’utilisation du ciment Portland. Ces matériaux, développés il y plus de quarante ans, présentent des propriétés mécaniques similaires ou supérieures à certains bétons de ciment Portland. De plus ces matériaux semblent avoir une bonne durabilité face aux environnements agressifs tels que les acides, les sulfates.... Les MAA sont le résultat de l’activation par une solution alcaline (ex. : NaOH, silicate de sodium,) de matériaux siliceux ou silico-alumineux, qui sont le plus souvent des déchets industriels (laitier, cendre volante, poudre de verre, etc) ou des matériaux naturels qui subissent un léger traitement thermique (calcination du kaolin autour de 700 °C pour avoir du métakaolin) à des températures inférieures ou égales à 100°C. Les émissions de gaz à effet de serre et le coût énergétique liés à la production des MAA sont plus faibles par rapport à ceux des bétons de ciment Portland, ce qui constitue un avantage écologique. Cependant, même si les propriétés très bénéfiques des MAA alcali-activés sont assez connues, leur mise en œuvre à l’échelle industrielle reste problématique pour diverses raisons : • Mêmes si ces matériaux ont été développés depuis plus de 40 ans, ce n’est que durant les dix dernières années que leur utilisation comme matériaux de construction a eu un regain d’intérêt. De plus, les propriétés physico-chimiques des produits finaux dépendent fortement des matières premières utilisées conduisant à des résultats souvent divergents. • Il n’existe pas de normes pour la mise en œuvre et la caractérisation des MAA. Celles actuellement utilisées sont les normes conçues pour le ciment Portland et les ajouts cimentaires. De plus, la durabilité est un facteur très important pour les matériaux utilisés dans le domaine de la construction. La caractérisation actuelle de la durabilité des MAA est basée sur les normes déjà existantes utilisées pour la chimie du ciment Portland. Ceci reste problématique puisque la composition chimique des MAA diffère de celle du ciment portland. À l’état actuel, il n’existe aucune norme qui porte sur l’analyse de la durabilité des matériaux alcali-activés. Ce projet constitue la dernière phase d’un programme de recherche mené à l’Université de Sherbrooke. Ce programme portait sur le développement de nouveaux liants basés sur les matériaux silico-alumineux. L’objectif principal de cette étude est d’analyser la durabilité des bétons incorporant les nouveaux liants qui ont été développés dans les premières phases du programme de recherche. Ces phases se rapportaient à l’optimisation de la formulation de nouveaux liants obtenus par activation alcaline de déchets industriels locaux (poudre de verre). Pour cela, une étude expérimentale préalable (première partie du projet) basée sur les méthodes de caractérisation de la durabilité existantes pour les bétons de ciment Portland a été réalisée. Dans cette étude, des formulations alcali-activés basés sur la cendre volante et le laitier, deux précurseurs hautement étudiés par la communauté scientifique, ont été utilisés. Pour une application au MAA, les résultats ont montré les lacunes des méthodes décrites dans les normes, telles que les conditions de murissement, et des recommandations sont donnés dans chaque essai évalué dans le projet. Enfin, les recommandations obtenues dans cette phase préliminaire ont été utilisées pour déterminer les propriétés de durabilité des nouveaux liants activés à base de poudre de verre et de métakaolin. Plus spécifiquement, trois formulations ont été étudiées, avec différentes teneurs de poudre de verre et de métakaolin à savoir : 95% massique poudre de verre + 5% massique métakaolin, 85% massique poudre de verre + 15% massique metakaolin et 70% massique poudre de verre + 30t% massique métakaolin. Les résultats sont très prometteurs, avec des très bonnes propriétés de durabilité, surtout quand la combinaison 70% massique poudre de verre + 30% massique metakaolin est utilisée.

Name thesis:degree_name

Ph. D.

Level thesis:degree_level

Doctorat

Discipline thesis:degree_discipline

Génie civil

Grantor dc:publisher

Université de Sherbrooke

Year dc:date.issued

2018

Author dc:creator

• Aliques-Granero, Josep

Advisor dc:contributor.advisor

• Tagnit-Hamou, Arezki

• Alkali-activated
• Glass powder
• Durability
• Fly ash
• Blast furnace slag

Language dc:language.iso

fr, en, es

Handle dc:identifier.uri

http://hdl.handle.net/11143/12273

OAI identifier oai:identifier

oai:usherbrooke.scholaris.ca:11143/12273