Comportement de mortiers et béton armé géopolymères à base de matériaux locaux

Abstract

Ce travail de thèse porte sur le comportement des géopolymères fabriqués à partir de matériaux locaux à savoir le métakaolin (MK) et le laitier de haut fourneau (GBFS)activés par une solution de silicate de sodium. La première phase de cette étude est axée sur l’optimisation de la formulation du liant géopolymère ainsi que sur sa durabilité. Afin d’atteindre ce but, nous avons étudié 15 formulations des liants géopolymères, en optimisant les proportions des matériaux aluminosilicate (MA), et de la solution alcalin (SA), et du rapport molaire (RM). Les formulations testées contenaient 50%MK et 50%GBFS, avec trois combinaisons : 70%MA-30%SA, 75%MA-25%SA, 80%MA-20%SA, et un ratio molaire variantentre 1,2 et 2. Ces formulations ont été caractériséesà l’état frais et durci et comparées à un mortier de référence à base de ciment Portland (mortier normalisé Portland). Les résultats obtenus indiquent que la composition optimale du liant géopolymère comprend 75% de matières d’aluminosilicate et 25% de solution alcaline, avec un ratio molaire de 1,8. Cette formulation optimale a été ensuite testée en termes de durabilité vis-à-vis de l’attaque par l’acide sulfurique, en utilisant trois concentrations (1%,3% et5%). La perte de masse, la résistance à la compressionet l’alcalinité du mortier ont été mesurées. Les résultats ont été comparés à ceux du mortier de référence exposé aux mêmes conditions. Les résultats ont montré que le liant géopolymère a subi une dégradation physique et une perte de masses légèrement supérieure au mortier de ciment Portland sous attaque d’acide. Cependant, sa résistance à la compression après l’exposition à l’acide a été plus élevée que celle du mortier de ciment. Dans la deuxième phase de ce travail, nous avons analysé le comportement à la fissuration des bétons armés. Un bétontraditionnel et un béton géopolymère élaboré avec la formulation optimale du liant géopolymère déterminée lors de la première phase, ont été testés en traction pure sous une déformation imposée. Nous avons employé des tirants de dimensions de 70×70×280mm3renforcés par une barre d’acier positionnée au centre de l’éprouvette avec des diamètres de 12mm et 14mm. L’analyse de l’ouverture des fissures a été effectuée en utilisant l’analyse d’image. Les résultats ont montré que les schémas, la répartition et l’ouverture des fissures, ainsi que le mode de rupture des bétons sont quasi identiques. Par ailleurs, le nombre des fissures constaté était quasiment le même pour tous les tirants. Cependant, les tirants en béton géopolymère armé présentent une largeur et un espacement des fissures plus petits par rapport aux tirants en béton traditionnel.