Soutenance mémoire
Le ciment est le liant le plus utilisé dans le monde, il entre dans la composition du béton et du mortier. C’est un matériau de construction de haute qualité, utilisé dans les projets de construction. La consommation de ce matériau est en hausse. Selon « Betts, 2011 » et « Codling, 2010 », la consommation mondiale de ciment devrait augmenter régulièrement jusqu’en 2030-2050, pour atteindre autour de 5 Milliards de tonnes. [1] Les pays producteurs de ciment sont les pays industriels. En 2014, la Chine était le premier producteur avec 57,5% du total mondial, avec ses 2,3 milliards de tonnes annuelles. S’ensuit l’Inde, avec ses 280 millions de tonnes annuelles qui représentent 7% de la production mondiale. Les Etats-Unis se trouvent en troisièmes places avec 77,8 millions de tonnes dont la production décroit régulièrement avec 5,7% de la production mondiale en 1994, 3,9% en 2006, et 1,9% en 2013.
Or, la production du ciment a des effets néfastes sur l’environnement puisque les cimenteries font partie des principaux producteurs de gaz à effet de serre. Il y a aussi sa forte consommation d’énergie pour l’obtention du clinker. Depuis plusieurs décennies des études sur les liants moins coûteux et respectueux pour l’environnement sont faites pour pallier aux difficultés rencontrées au cours de la fabrication du ciment Portland. Madagascar dispose généralement des matières premières pour fabriquer de nouveau liant tel que le calcaire et le kaolin. Et ce fait a justifié notre étude sur la « production d’un liant pouzzolanique à base de chaux et de métakaolin ». L’hypothèse de notre travail consiste à vérifier que la production de ce liant réduit l’émission de CO2, avec un faible coût par rapport au ciment portland alors qu’ils ont les mêmes propriétés. L’objectif général est de connaître la température et la durée de calcination du kaolin ainsi que la composition de notre liant.
NOTIONS SUR LE LIANT
Les techniques de construction n’ont cessé d’évoluer, l’homme a su développer et améliorer son habitat. L’évolution des techniques à bâtir s’est accompagnée d’une transformation et d’une amélioration croissante des matériaux pour augmenter leurs performances. Les matériaux sont d’abord utilisés tel quel : la terre brute, les branches d’arbres… Peu à peu on fait subir des transformations aux matériaux. Une des évolutions les plus importantes vient de la cuisson des minéraux. C’est le développement des connaissances de la physique et de la chimie et du potentiel qu’offre la cuisson qu’un nouveau type de matériaux a vu le jour : les liants de maçonnerie de plus en plus élaborés : le plâtre, la chaux et ensuite beaucoup plus tard le ciment.
Définition d’un liant
Un liant est un produit utilisé pour lier ou agglomérer entre eux d’autres matériaux. Selon leur composition, les liants peuvent être classés en deux grandes familles : les liants minéraux et les liants organiques.
• Les liants minéraux : ce sont des poudres finement broyée qui, mélangée avec de l’eau donnent une pâte et se solidifie puis devient plus ou moins dure.
Selon leur mode de durcissement, ils peuvent être classés en deux sous-familles :
➤les liants aériens qui durcissent à l’air dû à une réaction de carbonatation (chaux aériennes, argiles) ;
➤les liants hydrauliques qui durcissent en milieu humide ou dans l’eau dû à une réaction d’hydratation de silicates ou d’aluminates : chaux hydrauliques, ciments (ciment prompt, ciment Portland, ciment alumineux), plâtres, laitiers.
On peut classer le liant pouzzolanique dans la famille des liants minéraux. C’est un mélange direct de la pouzzolane naturelle ou artificielle avec le ciment ou la chaux. Il a la faculté de former à température ordinaire, en présence d’eau, des composés hydratés stables ayant des propriétés identiques à ceux formés par les liants hydrauliques en présence d’eau.
• Les liants organiques sont aussi divisés en deux groupes :
Il y a les liants hydrocarbonés qui sont à base de carbures d’hydrogène dont le durcissement est réversible et fonction de la température comme les bitumes et les goudrons ; Il y a aussi les résines et surtout les polymères (par exemple les aminoplastes qui sont des polymères largement utilisés dans l’industrie du bois et de ses dérivés.) .
La prise
La prise est le passage de la pâte (liant + eau) d’une consistance fluide à un état solide ; c’est une phase essentielle dans la fabrication du mortier et du béton puisqu’elle donne sa cohésion au matériau. Quelques transformations se présentent au niveau de la pâte afin d’arriver au stade de durcissement :
➤ La phase dormante
La pâte de liant semble ne pas évoluer, elle peut encore être travaillée. En réalité il y a déjà des réactions chimiques qui ont lieu puisque des ions passent en solution dans l’eau durant cette phase (notamment des ions calcium, silicates, hydroxydes et sulfates). Une fois l’eau de gâchage saturée en ions, le début de la prise commence. La durée de la phase dormante dépend du liant utilisé.
➤ La prise
Après quelques heures, on observe une brusque augmentation de la viscosité du liant ainsi qu’un dégagement de chaleur, c’est le début de la prise. Par contre, la fin de prise correspond au moment où la pâte cesse d’être déformable et se transforme en un matériau solide.
La durée de prise dépend de plusieurs facteurs comme la nature du liant, la finesse de mouture, la température, la présence de matière organiques dans l’eau, l’excès d’eau de gâchage qui retarde le début de la prise.
➤ Le durcissement
Il se caractérise par la solidification progressive de la pâte du liant. Sa durée pourrait se prolonger jusqu’à plusieurs mois ou des années, au cours desquels les résistances mécaniques continuent à augmenter.
Définition de la pouzzolane
Chimiquement, une pouzzolane est un matériau, naturel ou artificiel, capable de réagir en présence d’eau avec l’hydroxyde de chaux pour donner naissance à des composés nouveaux, stables, peu solubles dans l’eau et possédant des propriétés liantes. On peut aussi le définir comme un matériau siliceux ou silico-alumineux qui ne possède par lui-même aucune ou à peu près aucune vertu liante mais qui, sous forme de poudre et en présence d’humidité, réagit chimiquement avec l’hydroxyde de calcium solubilisé à des températures ordinaires pour former des composés possédant des propriétés liantes.
On distingue deux types de pouzzolanes :
●Les pouzzolanes naturelles qui proviennent pour la plus grande partie des roches volcaniques dans lesquelles le constituant amorphe est le verre produit lors de la fusion.
●La pouzzolane artificielle : les plus couramment employées sont les cendres volantes des centrales thermiques, les laitiers de haut fourneau, les bauxites et les argiles calcinées.
Dans notre cas, la pouzzolane s’agit de la pouzzolane artificielle qui est le métakaolin .
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Table des matières
Introduction
PARTIE I : GENERALITES
Chapitre I : NOTIONS SUR LE LIANT
Chapitre II : NOTIONS SUR LES METAKAOLINS
Chapitre III : LA CHAUX
PARTIE II : METHODES
Chapitre IV : CARACTERISATION DES MATIERES PREMIERES
Chapitre V : ESSAI DE FORMULATION DU LIANT
Chapitre VI : ETUDE ECONOMIQUE ET ENVIRONNEMENTALE
PARTIE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS
Chapitre VII : PROPRIETES ET CARACTERISTIQUES DES MATIERES PREMIERES
Chapitre VIII : CARACTERISTIQUES DU LIANT
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE
