Pouzzolanicite d'argiles thermiquement activées : influence de la minéralogie et des conditions de calcination

par Serge Martin-Calle

Thèse de doctorat en Sciences des Matériaux - Economies d'énergie et de matières premières

Sous la direction de Jean Pera.

Soutenue en 1989

à Lyon, INSA , en partenariat avec URGC-LMMX - Laboratoires des Matériaux Minéraux (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Kaolin
• Amorphisation
• Cimenteries

Résumé

La chaux d'hydratation des ciments est incompatible avec une bonne durabilité des bétons et composites du Génie Civil. Un moyen d'éliminer cet inconvénient réside dans les propriétés pouzzolaniques de certaines argiles calcinées, notamment les métakaolins. Ce travail fait le point sur l'influence de la nature du kaolin de départ et de son mode de calcination sur l'activité pouzzolanique obtenue, au moyen de différentes techniques de caractérisation (Diffraction X, analyses thermiques, analyse chimique, spectrométrie infra-rouge, granulométrie, porosimétrie, etc. . ) Des liants ciment-argile kaolinique calcinée variés sont étudiés. Il apparaît qu'il faut distinguer une réactivité pouzzolanique à court terme (3-7 jours) sensible à l'état de surface de la pouzzolane et une réactivité à moyen terme à relier préférentiellement au degré d'amorphisation et à la proportion de minéraux inertes. Un kaolin désordonné pur contenant du fer apparaît comme un bon compromis;cependant des argiles kaoliniques modérément actives parviennent à des résultats · intéressants sous certaines formulations. L'étude des liants ciment-métakaolin montre qu'outre la consommation de la chaux, l'incorporation de métakaolin dans les ciments permet une meilleure hydratation des anhydres du ciment et provoque l'apparition d'une porosité fermée favorable à la durabilité de ces matrices cimentaire.

Titre traduit

= Pozzolanic activity of calcined clays: influence of mineralogy and calcination conditions

Résumé

Cement hydratation lime is incompatible with a good durability of concrete and composites. Pozzolantic properties of some calcined clays, particularly metakoalin, allows to avoid this drawback. This work deals with the influence of the kind of raw several characterisation technics (x-ray diffraction, thermic analysis, chemical analysis, infra-red spectroscopy, granulometry, porositemtry, etc. ). Various calcined kaolinic clays-cement binders are investigated. It is possible ti distinguish a short time pozzolinic activity (3-7 days) which is influenced by the surface state of pozzolana and a mid-time activity wich is preferentially linked to the amorphization degree and the inert minerals proportion. A disordered pure kaolin enclosing a significant amount of iron appears to be a good compromise meanwhile kaolinic clays with moderate pozzolanic activity reach some interesting results in fitted proportions. The study of cement-metakaolin binders show that, beyond-lime consumption, metakaloin incorporation in cements leads to a better hydration of cement anhydrous components and also induces a close porosity appearance witch emphasizes the durability of these cement pastes.