Activation chimique du métakaolin dans une matrice cimentaire
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The main purpose of this thesis was to find out the methods to activate the metakaolin in cement based materials. The interest to activate the metakaolin was to enhance the mechanical performances of concrete at early age. The study was carried out in cement mortar to evaluate the influence of different parameters such as the nature and the content of metakaolin in the mixture, the nature of cement, the type and dosage of activators and the the mode of introduction of activators (mixed with binder "solid" or with water "liquid") on different properties (setting time, compressive strength, calorimetric effects. . . ). A research of different activators (sulfates, hydroxydes, carbonates, nitrates and alkaline acetates) was performed to understand the effectiveness of these activators on the activation of metakaolin at early age. The sulfates were found to be the most efficient activators. The study was then carried out in detail on the chemical activation of metakaolin by alkaline sulfates. The increase in mechanical strength was observed with the activation of cement and metakaolin. The activation of metakaolin does not depend on the nature of metakaolin and alkaline sulfates, which were confirmed in cement matrices by physiochemical analyses. The activation at early age alters the mechanical strength of mortar in long terms (28 days), and less influenced by the purity of metakaolin, regardless of the content of metakaolin in the mixture (10 to 30%), the type of cement (CEM I 52. 5N or R, CEM II/A LL 52. 5 N or 42. 5 R) and the nature and dosage of alkaline sulfates. The potassium sulfate is less effective than sodium sulfate.
Abstract FR:
L'objectif de la thèse est de rechercher les moyens d'activer chimiquement le métakaolin dans les matrices cimentaires afin de recouvrer, aux jeunes âges, un niveau de performance équivalent à celui obtenu dans les bétons sans Métakaolin. L'étude a été réalisée à l'échelle du mortier pour définir l'influence de différents paramètres tels que la nature et le taux du Métakaolin, la nature du ciment, le type et dosage d'activant et le mode d'introduction de l'activant (solide ou liquide) sur différentes propriétés (le temps de prise, la résistance mécanique à la compression, la calorimétrie. . . ). Le criblage des activants (sulfates, hydroxydes, carbonates, nitrates et acétates alcalins) a été effectué afin de définir les activants efficaces pour l'activation chimique du Métakaolin au jeune âge. Les sulfates alcalins sont les plus efficaces. Une étude plus approfondie a été réalisée sur l'activation chimique du Métakaolin par les sulfates alcalins. L'augmentation des résistances a été corrélée à l'activation du ciment et du Métakaolin. Les analyses physico-chimiques sur pâtes ont confirmées l'activation du Métakaolin dans la matrice, indépendamment de la nature du Métakaolin et du sulfate alcalin. L'activation avérée aux jeunes âges altère les résistances à plus long terme des mortiers (28 jours), tout en étant moins marquée lorsque la pureté du métakaolin est augmentée; quel que soit le taux étudié de substitution massique du métakaolin au ciment (entre 10 et 30%) ; quelle que soit la nature du ciment étudié (CEM I 52,5N ou R, CEM II/A LL 52,5N ou 42,5R) ; quelle que soit la nature et le dosage du sulfate alcalin, l'action du sulfate de potassium est moins efficace que celle du sulfate de sodium.