Contrôle de la porosité en voie acide ou basique et de l'hydrophobie du matériau géopolymère

Control of the porosity under acid or basic process and of the hydrophobicity of the geopolymer material

• Auteur / Autrice : Wilfried N'cho
• Direction : Sylvie Rossignol, Jenny Jouin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux céramiques et traitements de surface
• Date : Soutenance le 22/03/2024
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences et Ingénierie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche sur les CERamiques
• Jury : Président / Présidente : Guillaume Renaudin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Matthieu Briffaut, Elodie Prud'homme

Mots clés

Mots clés contrôlés

Impression 3D

Matériaux céramiques

Mots clés libres

Géopolymère

Porosité

Structure

Geopolymer

Porosity

Structure

Résumé

L’objectif de ce travail est d’investiguer l’état frais des liants géopolymères, pour prédire la propriété d’usage à partir des caractéristiques d’un mélange spécifique de différents métakaolins. Différents mélanges de métakaolin ont été réalisés sur la base d’un diagramme ternaire équimolaire en aluminium. Les paramètres physicochimiques (mouillabilité, granulométrie, surface spécifique) et structurales (aluminium réactif, taux d’amorphe) ont montré que la réactivité des différents mélanges obéit à la « loi des mélanges ». Les différents mélanges de métakaolin conduisent à des géopolymères de réseau homogène et hétérogène respectivement pour des rapports Si/Al < 1,5 et Si/Al > 1,5. Parallèlement, les valeurs des énergies de formation des oligomères associées aux réseaux homogène ou hétérogène sont délimitées par la concentration en cation alcalin de 2,8 M. Ceci conduit également à l’obtention des domaines extrudables ou non extrudables à partir de deux solutions de silicates alcalin (K/KNa), en relation avec les valeurs de potentiel zêta des mélanges de métakaolin. Il a été également possible d’imprimer des pièces de différentes formes.

The aim of this work is to control the fresh state of geopolymer binders, in order to predict the working properties based on the characteristics of metakaolin mixtures based on an aluminum-equimolar ternary diagram. Physicochemical parameters (wettability, particle size, specific surface area) and structural parameters (reactive aluminum, amorphous content) showed that the reactivity of the different mixtures followed the " mixture law ". The different metakaolin mixtures lead to homogeneous and heterogeneous network geopolymers for Si/Al < 1.5 and Si/Al > 1.5 ratio, respectively. Similarly, the values of the oligomer energies formation associated with homogeneous or heterogeneous networks are delimited by the alkali cation concentration (2.8 M). This also leads the extrudable or non-extrudable existence domains from two (K/KNa) alkali silicate solutions in relation with the metakaolin mixture zeta potential values. It was also possible to 3D shaping some forms.