| Titre de série : |
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement |
| Titre : |
Contribution au développement d’un éco-ciment hydraulique à base des pouzzolanes disponibles localement au Burkina Faso |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Christian RAMADJI |
| Année de publication : |
2022 |
| Importance : |
156 p. |
| Langues : |
Français (fre) |
| Résumé : |
Le béton est le matériau le plus utilisé dans les constructions et le principal liant utilisé pour sa production est le ciment. Cependant, la production du ciment contribue à environ 7 % des émissions mondiales du CO2 et depuis les signatures des accords de la COP21 à Paris, les industries du ciment multiplient les efforts pour limiter les émissions des gaz à effet de serre, notamment le CO2. Ce travail de thèse s’inscrit dans cette même démarche et vise la possibilité d’élaborer un ciment ternaire dans lequel le clinker est substitué à une hauteur de 30 % par une combinaison d’argile calcinée et de la poussière de granite.
Les études ont consisté à caractériser quatre carrières argileuses afin d’identifier les facteurs affectant leur réactivité avant et après calcination et de choisir la meilleure argile calcinée qui sera utilisée comme pouzzolane. Une caractérisation assez détaillée a été réalisée sur la poussière de granite dans le but de l’associer, comme filler, à l’argile calcinée dans le ciment ternaire. Après caractérisation des additions minérales, il a été question d’étudier quelques propriétés physico-mécaniques et de durabilité de deux types de ciments binaires (clinker + argile calcinée et clinker + poussière de granite) afin d’analyser l’influence de chaque addition sur les propriétés et de dégager les taux optimums de leur utilisation dans le ciment ternaire. Enfin une étude complète de l’influence de la combinaison des additions sur la microstructure, les propriétés physico-mécaniques et de durabilité de trois ciments ternaires a été menée.
Les résultats ont montré que l’argile calcinée avec la plus grande teneur en kaolinite (61%) a présenté les meilleures performances sur l’ensemble des tests de pouzzolanicité. Pour la poussière de granite, bien qu’à long terme, on a observé une faible réactivité, elle est quasiment inerte. L’étude des ciments binaires montre que l’argile calcinée, par sa réactivité pouzzolanique, a contribué à l’amélioration de toutes les performances exceptée la chaleur d’hydratation qui augmente en présence de l’argile calcinée. Cependant, la poussière de granite a montré une influence inverse à celle de l’argile calcinée avec une dégradation de la plupart des propriétés. A l’issue de ces analyses, des taux de 10 %, 15 % et 20 % ont été retenus pour chaque addition pour l’élaboration des ciments ternaires. L’analyse de la microstructure des ciments ternaires a montré que la combinaison argile calcinée-poussière de granite a apporté une abondance des aluminosilicates de calcium hydratés (CASH) dans la matrice cimentaire, dont certains se présentent sous une forme cristallisée identifiables par la DRX et d’autres semi-amorphes identifiés grâce à l’infrarouge et l’ATG. La synergie des additions a apporté une densification de la matrice cimentaire, un raffinement des réseaux poreux. L’ensemble de ces améliorations a contribué à l’augmentation de toutes les performances des ciments ternaires.
Abstract : Concrete is the most widely used building material and its main binder is cement. However, cement production contributes to about 7% of global CO2 emissions and since the signing of the COP21 agreements in Paris, the cement industries have been increasing their efforts to limit greenhouse gas emissions, especially CO2. This thesis is part of the same approach and aims to develop a ternary cement in which the clinker is substituted by 30% of the combination of calcined clay and granite dust.
The studies consisted of characterizing four clay quarries to identify the factors affecting their reactivity before and after calcination and to choose the best calcined clay to be used as a pozzolan. A detailed characterization was carried out on granite dust to associate it, as a filer, with the calcined clay in the ternary cement. After the characterization of the mineral additions (calcined clay and granite dust), the studies were carried out on some physical-mechanical and durability properties of two types of binary cements (clinker + calcined clay and clinker + granite dust). This aimed to analyze the influence of each addition on the aforementioned properties and to identify the optimal rates of their use in a ternary cement. Finally, a complete study of the influence of the combination of additions on the microstructure, physical-mechanical and durability properties of three ternary cements was carried out.
The results showed that the calcined clay with the highest kaolinite (61%) content showed better performance on all pozzolanicity tests. For the granite dust, a low reactivity was observed in the long term; it is therefore almost inert. The study of binary cements shows that calcined clay, by its pozzolanic reactivity, contributed to the improvement of all performances except the heat of hydration which increases in presence of the calcined clay. However, granite dust had an opposite influence to that of the calcined clay with a degradation of most properties. As a result of these analyses, the ratios of 10%, 15% and 20% were retained for each addition for the elaboration of ternary cements. The microstructure analysis of the ternary cements showed that the calcined clay-granite dust combination produces an extra hydrated calcium aluminosilicates (CASH) in the cementitious matrix. Some of these hydrates were in a crystallized phase and identified by XRD and others were in semi-amorphous phase and identified by infrared spectroscopy. The synergy of the additions contributed to the densification of the cement matrix through the refinement of the porous networks. All these improvements contributed to the increase of all the performances of the ternary cements. |
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Contribution au développement d’un éco-ciment hydraulique à base des pouzzolanes disponibles localement au Burkina Faso [texte imprimé] / Christian RAMADJI . - 2022 . - 156 p. Langues : Français ( fre)
| Résumé : |
Le béton est le matériau le plus utilisé dans les constructions et le principal liant utilisé pour sa production est le ciment. Cependant, la production du ciment contribue à environ 7 % des émissions mondiales du CO2 et depuis les signatures des accords de la COP21 à Paris, les industries du ciment multiplient les efforts pour limiter les émissions des gaz à effet de serre, notamment le CO2. Ce travail de thèse s’inscrit dans cette même démarche et vise la possibilité d’élaborer un ciment ternaire dans lequel le clinker est substitué à une hauteur de 30 % par une combinaison d’argile calcinée et de la poussière de granite.
Les études ont consisté à caractériser quatre carrières argileuses afin d’identifier les facteurs affectant leur réactivité avant et après calcination et de choisir la meilleure argile calcinée qui sera utilisée comme pouzzolane. Une caractérisation assez détaillée a été réalisée sur la poussière de granite dans le but de l’associer, comme filler, à l’argile calcinée dans le ciment ternaire. Après caractérisation des additions minérales, il a été question d’étudier quelques propriétés physico-mécaniques et de durabilité de deux types de ciments binaires (clinker + argile calcinée et clinker + poussière de granite) afin d’analyser l’influence de chaque addition sur les propriétés et de dégager les taux optimums de leur utilisation dans le ciment ternaire. Enfin une étude complète de l’influence de la combinaison des additions sur la microstructure, les propriétés physico-mécaniques et de durabilité de trois ciments ternaires a été menée.
Les résultats ont montré que l’argile calcinée avec la plus grande teneur en kaolinite (61%) a présenté les meilleures performances sur l’ensemble des tests de pouzzolanicité. Pour la poussière de granite, bien qu’à long terme, on a observé une faible réactivité, elle est quasiment inerte. L’étude des ciments binaires montre que l’argile calcinée, par sa réactivité pouzzolanique, a contribué à l’amélioration de toutes les performances exceptée la chaleur d’hydratation qui augmente en présence de l’argile calcinée. Cependant, la poussière de granite a montré une influence inverse à celle de l’argile calcinée avec une dégradation de la plupart des propriétés. A l’issue de ces analyses, des taux de 10 %, 15 % et 20 % ont été retenus pour chaque addition pour l’élaboration des ciments ternaires. L’analyse de la microstructure des ciments ternaires a montré que la combinaison argile calcinée-poussière de granite a apporté une abondance des aluminosilicates de calcium hydratés (CASH) dans la matrice cimentaire, dont certains se présentent sous une forme cristallisée identifiables par la DRX et d’autres semi-amorphes identifiés grâce à l’infrarouge et l’ATG. La synergie des additions a apporté une densification de la matrice cimentaire, un raffinement des réseaux poreux. L’ensemble de ces améliorations a contribué à l’augmentation de toutes les performances des ciments ternaires.
Abstract : Concrete is the most widely used building material and its main binder is cement. However, cement production contributes to about 7% of global CO2 emissions and since the signing of the COP21 agreements in Paris, the cement industries have been increasing their efforts to limit greenhouse gas emissions, especially CO2. This thesis is part of the same approach and aims to develop a ternary cement in which the clinker is substituted by 30% of the combination of calcined clay and granite dust.
The studies consisted of characterizing four clay quarries to identify the factors affecting their reactivity before and after calcination and to choose the best calcined clay to be used as a pozzolan. A detailed characterization was carried out on granite dust to associate it, as a filer, with the calcined clay in the ternary cement. After the characterization of the mineral additions (calcined clay and granite dust), the studies were carried out on some physical-mechanical and durability properties of two types of binary cements (clinker + calcined clay and clinker + granite dust). This aimed to analyze the influence of each addition on the aforementioned properties and to identify the optimal rates of their use in a ternary cement. Finally, a complete study of the influence of the combination of additions on the microstructure, physical-mechanical and durability properties of three ternary cements was carried out.
The results showed that the calcined clay with the highest kaolinite (61%) content showed better performance on all pozzolanicity tests. For the granite dust, a low reactivity was observed in the long term; it is therefore almost inert. The study of binary cements shows that calcined clay, by its pozzolanic reactivity, contributed to the improvement of all performances except the heat of hydration which increases in presence of the calcined clay. However, granite dust had an opposite influence to that of the calcined clay with a degradation of most properties. As a result of these analyses, the ratios of 10%, 15% and 20% were retained for each addition for the elaboration of ternary cements. The microstructure analysis of the ternary cements showed that the calcined clay-granite dust combination produces an extra hydrated calcium aluminosilicates (CASH) in the cementitious matrix. Some of these hydrates were in a crystallized phase and identified by XRD and others were in semi-amorphous phase and identified by infrared spectroscopy. The synergy of the additions contributed to the densification of the cement matrix through the refinement of the porous networks. All these improvements contributed to the increase of all the performances of the ternary cements. |
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