Contribution a l'activation alcaline des laitiers de hauts fourneaux

= Development of alkali activated blast furnace slag binders

• Auteur / Autrice : Abdeslam Ouili
• Direction : Jean Pera
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : URGC-LMMX - Laboratoires des Matériaux Minéraux (Lyon, INSA1986-1995)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydraulique

Vitrification

Laitiers (métallurgie)

Résumé

Ce travail a été effectué dans le cadre de la valorisation du laitier de haut fourneau, sous produit de l'industrie métallurgique. Il est économiquement intéressant soit de remplacer dans les ciments une partie du clinker par des matières premières hydrauliquement actives: qui en contact avec l'eau peuvent donner des produits ayant des propriétés liantes, soit d'élaborer des liants exempts de clinker. Contrairement au ciment portland qui s'hydrate par simple addition d'eau, le laitier vitrifié par trempe nécessite pour faire prise, un agent appelé activant. Ces activants peuvent être des sulfates ou des bases fortes telles que les hydroxydes de sodium, de potassium ou de calcium. Plusieurs objectifs sont poursuivis dans cette étude: 1) la comparaison du comportement d'un laitier bouleté (laitier de Fos) et d'un laitier granulé (laitier SIDMAR) en présence de différents activateurs en étudiant d'une part les performances mécaniques et d'autre part l'évolution de la microstructure; 2) déterminer pour chaque type de laitier, l'activant qui donne les meilleurs performances, sans avoir recours ni à un traitement mécanique, ni à une activation thermique; 3) développer des formulations laitier+activant durable dans les différentes solutions agressives et vérifier aussi certaines données bibliographiques. Les résultats obtenus montrent que les meilleures performances mécaniques sont obtenues par l'activation au clinker dont le pourcentage compris entre 10 et 15% serait un compromis convenable entre la résistance et le coût final du liant. L'activation par 6% de silicate de soude donne des résistances aussi intéressantes que les précédentes et le bon comportement de ces matériaux dans des milieux sulfates et chlores montre que le silicate de soude s'avère meilleur que la soude et le ciment portland artificiel.

The purpose of this study is to valorize blast furnace slag which is by-product from metallurgicl industry. The main proble is economic. Applications in the cement industry can be divided into two ways : i) Partial replacement of cement clincker by raw hydraulic activated materials, which are able to show binding properties. Ii) Production of a binder without any clicnker. When is added to Portland cement, hydration reaction occurs; on the opposite, glassy slag needs to be activated by a supplementary agent to release hydrated products. Sulphates or strong bases are some of theses activators. Several objectives were set to conduct this study : i) Comparison between pelletized slag (slag from FOS) and granulated slag (slag from SIDMAR) in presence of different activators, based on mechanical performance and microstructure evolution. Ii) Research for each slag of the activators which lead to the best performances, without any additional treatment (mechanical or thermal). Iii) Performance tests of "slag-activators" systems issued from literature and development of a new system stable in aggressive solutions. Experimental results show that by addition of up to 10 -15% clincker, a low cost high performance binder is obtained. Activation of slag by 6% of sodium silicates leads to similar mechanical performances. Subjected to chloride and sulphate attacks the sodium silicate activated slag behaves better than ordinary Portland systems and sodium hydroxide activated slag.