Rôles du cation alcalin et des renforts minéraux et végétaux sur les mécanismes de formation de géopolymères poreux ou denses

Role of alkaline element and mineral or vegetal reinforcement on the formation mechanisms of porous or dense geopolymers

• Auteur / Autrice : Elodie Prud'homme
• Direction : Philippe Michaud, Sylvie Rossignol
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux céramiques et traitements de surface
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie infrarouge

Résonance magnétique nucléaire

Silicates d'aluminium

Propriétés thermiques

Propriétés mécaniques

Synthèse (chimie)

Géopolymères

Mots clés libres

Fumée silice

Résumé

Cette étude est basée sur la synthèse de matériaux géopolymères denses, polymères inorganiques, et de géopolymères composites, synthétisés à base de sodium ou de potassium. Ces matériaux sont des aluminosilicates qui sont généralement synthétisés à partir de métakaolin et d’une solution alcaline. Afin d’améliorer les propriétés aussi bien mécaniques que thermiques, deux études ont été réalisées avec d’une part l’ajout de renfort minéral ou végétal (sable, fibres de lin et sciure de bois) et d’autre part l’introduction de fumée de silice. Afin de comprendre les mécanismes de formation à l’origine de la consolidation de ces matériaux argileux en milieu basique et en présence des différents renforts, différentes formulations ont été caractérisées par analyse thermique, spectroscopie infrarouge et résonnance magnétique nucléaire. Les paramètres régissant les propriétés de ces matrices géoployméres sont le rapport Si/Al, la nature du cation alcalin et le type d’argile utilisée. De plus, ces matériaux présentent des propriétés d’usage et de durabilité qui en font d’excellents candidats pour des applications dans le domaine de l’habitat.

This study concerns the synthesis of dense or porous geopolymer materials based on sodium or potassium. This kind of material takes place in the alumino-silicate family and are commonly synthesized using metakaolin and alkaline solution. In order to improve the mechanical as well as thermal properties, two possibilities are investigated, in one hand the addition of organic or inorganic reinforcement (linen fibers, sawdust or sand,) and in the other hand the introduction of silica fume as waste. To understand the formation mechanisms leading to the consolidation of these various clay materials, different formulations were characterized by thermal analysis, infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance. The parameters governing the geopolymer matrix properties are the ratio Si/Al, the nature of alkaline cation and the kind of clay used. Moreover these materials display interesting working properties and durability, which make them excellent candidates for building applications.