Les géopolymères

Les géopolymères

Les argiles

L’argile est une matière première utilisée depuis la plus haute antiquité. Le mot argile vient du grec « argilos » dérivé de « argos » qui veut dire blanc, ou du latin « argila »; c’est la couleur du matériau utilisé en céramique qui a conduit les anciens à lui donner ce nom [1], On trouve les minéraux argileux très fréquemment dans les sols et les roches sédimentaires. Grâce à leurs propriétés physico-chimique intéressantes, les argiles font partie des minéraux industriels qui présentent une grande valeur économique et écologique. Ils sont utilisables pour différentes applications, telle que : le raffinage d’huile alimentaire, la cosmétique, la médecine, la fabrication des matériaux de construction et l’élaboration de matériaux géopolymères, 1. Définition Les argiles, ou roches argileuses sont un mélange de minéraux et d’impuretés cristallines. Souvent hydratés, de forme lamellaire ou fibreuse. Telles que les argiles sableuses, les argiles calcaires ou marnes et les argiles bitumeuses[2]. Le terme « ARGILE » désigne non seulement une formation rocheuse, mais définit aussi un domaine granulométrique comprenant des particules minérales dont le diamètre des grains est inférieur à deux micromètres (< 2 µm) [1]. 2. Structure cristalline des argiles Deux éléments essentiels, le silicium et l’aluminium entourés d’oxygènes et d’hydroxyles, constituent le réseau cristallin fondamental. Le silicium occupe le centre d’un tétraèdre et l’aluminium celui d’un octaèdre La superposition des couches tétraédriques et octaédriques forme un feuillet élémentaire séparé souvent par un espace interfoliaire. Cet espace interfoliaire peut être vide, comme il peut renfermer des cations alcalins ou alcalino-terreux et des molécules d’eau. Ces cations peuvent quitter facilement l’espace interfoliaire et être remplacés par d’autres cations. L’association d’un feuillet et d’un espace interfoliaire représente une unité structurale La couche tétraédrique : est formée par l’enchaînement de tétraèdres constitués des ions de Si4+, Al3+ . La couche octaédrique : est constituée par un enchaînement d’octaèdre, dont les sommets sont occupés par des atomes d’oxygènes ou des groupements hydroxyles, les centres étant occupés par des ions Al3+, Fe3+, Mg2+et Fe2+. Cet enchaînement est caractérisé par : 6 Un caractère dioctaédrique : deux sites octaédriques sur trois sont occupés par des cations trivalents. Un caractère trioctaédrique : trois sites octaédriques sur trois sont occupés par des cations divalents.

Classification des minéraux argileux

La classification des minéraux argileux(tableau 1) est très délicate dans la mesure où elle fait intervenir plusieurs critères différents. Sur la base du mode d’organisation des tétraèdres et des octaèdres et selon l’Association Internationale pour l’étude des argiles (AIPEA), il peut être distingué trois grandes familles : les minéraux phylliteux, fibreux et interstratifiés. [7] a) Les argiles phylliteuses La classification des argiles phylliteuses est basée sur la disposition, le nombre de couches tétraédriques et octaédriques ainsi que la distance interréticulaire d001(Figure 3). Minéraux à 7 Å (type 1/1 ou TO) Les minéraux de ce groupe sont caractérisés par une structure comprenant une couche de tétraèdres SiO4 et une couche d’octaèdres Al(OH)6dont l’épaisseur de la feuillet est de 7 Å. Ces minéraux appartiennent à la famille de la Kaolinite dont la formule est : Si4Al2O10(OH)2. Minéraux à 10 Å (type 2/1 ou TOT) Les minéraux de ce type ont des feuillets constitués d’une couche octaédrique comprise entre deux couches tétraédriques de type tétra-octa-tétra comme la montmorillonite et l’illite et un espace interfoliaire contenant des molécules d’eau et ayant des distances variables suivant la direction (001). Minéraux à 14 Å (type 2/1/1 ou TOTO) Ce type de mi Ce type de minéraux est formé par un mélange d’argiles phylliteuses, c’est l’association de deux ou plusieurs feuillets, qui s’alterne de différentes manières: Irrégulière comme la sudoite (chlorite- montmorillonite). Régulière comme la bravaisite (illite- montmorillonite). [9] c) Les argiles fibreuses Les minéraux fibreux sont formés de pseudo-feuillets constitués de plans continus d’atomes d’oxygène (plans X) séparés entre eux par deux plans contenant un assemblage compact d’atomes d’oxygène et de groupements hydroxyle (plans Y)néraux est constitué par deux couches tétraédriques et deux couches octaédriques comme les chlorites

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Table des matières

Introduction générale
Partie A.Synthèse Bibliographique
Chapitre I. Les argiles
1. Définition
2. Structure cristalline des argiles
3. Classification des minéraux argileux
4. Propriétés des argiles
Chapitre II. Les géopolymères
1. Définition
2. Mécanisme de formation
3. Structure des géopolymères
4. Propriétés des géopolymères
5. Utilisations des géopolymères
Conclusion…….
Partie B.Partie expérimentale
Chapitre I. Matériel argileux et méthodes de caractérisation utilisés
1. Matériaux Argileux utilisés
2. Techniques de caractérisation des matières premières
a) Spectrométrie de Fluorescence X (XRF)
b) Analyse granulométrique (Granulométrie Laser)
c) Surface spécifique (BET)
d) Pychnométrie à Hélium
e) Angle de mouillage
f) Mouillabilité (ou demande en eau)
g) Diffraction aux rayons
h) Spectroscopie d’absorption infrarouge (IRTF
i) Analyse thermogravimétrique et différentielle (ATD/ATG
3. Résultats et discussions
a) Composition chimique par Fluorescence
b) Granulométrie
c) Surface spécifique SBET
d) Masse volumique
e) Angle de mouillage
f) Mouillabilité (demande en eau)
g) Diffraction aux rayons X
h) Infra-rouge à transformée de Fourrier
i) Analyse thermogravimétrique et thermodifférentielle
Conclusion
Chapitre II. Tests de la faisabilité des géopolymères à base d’argile
1. Matières premières
2. Méthodes de caractérisation utilisées
3. Résultats de caractérisation de l’argile B2 calcinée
a) Granulométrie
b) Surface spécifique BET
c) Angle de mouillage
d) Mouillabilité
e) Masse volumique
f) Diffraction des rayons
g) Spéctroscopie infrarouge par transformée de Fourrier
4. Essais d’élaboration de matériaux géopolymères à base d’argile
a) Protocole expérimental
b) Nomenclature
c) Synthèse des échantillons
Conclusion
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Conclusion générale
Annexe