Pour réduire les émissions de CO2 dans le domaine du génie civil, limiter l’utilisation du ciment, dont la fabrication est énergivore, s’impose comme une piste évidente. Son remplacement par des sous-produits industriels non valorisés présente l’avantage de diminuer leurs zones de stockage. Dans cette étude, le sous-produit étudié est le verre, plus précisément un verre creux. Le produit formé est un matériau activé par des alcalins, constitué d’un précurseur et d’un activant. De par sa composition chimique, le verre peut jouer le rôle de précurseur ou d’activant.
La première partie de ce travail s’est concentrée sur l’obtention d’un silicate de sodium à partir de poudre de verre, en l’utilisant comme activant. Cette partie a traité de différentes conditions expérimentales pouvant influencer la nature du silicate de sodium obtenu.
La deuxième partie a été consacrée à l’utilisation du verre comme seul précurseur. Des campagnes expérimentales ont été menées pour obtenir un matériau présentant des performances mécaniques satisfaisantes à court et long termes. Pour remplir ce cahier des charges, différents leviers ont été exploités : la nature et le taux d’activant, la finesse de la poudre de verre, la température de pré-activation et l’association à un autre précurseur plus réactif (laitier). Les matériaux obtenus ont ensuite été caractérisés par différentes techniques (DRX, ATG/TG, MEB/EDS, RMN, IRTF), dans le but de comprendre les mécanismes régissant les systèmes activés. Une analyse du cycle de vie a été effectuée pour l’ensemble des systèmes pour évaluer l’impact environnemental de ces matériaux, en comparaison avec les solutions traditionnelles à base de ciment Portland. |
To reduce CO2 emissions in the civil engineering sector, limiting the use of cement, the production of which is an energy-intensive, could be a serious opportunity. Its replacement by non-recycled industrial by-products has the advantage of reducing their storage areas. In this study, the by-product studied is glass, more precisely glass cullet. The product formed is an alkali-activated material, composed of a precursor and an activator. Due to its chemical composition, glass cullet can play the role of precursor or activator.
The first part of this work was focused on obtaining a sodium silicate from glass powder, using it as activator. This part dealt with different experimental conditions that can influence the nature of the obtained sodium silicate.
The second part of this work was devoted to the use of glass as the only precursor. An experimental programme was conducted to provide a material with satisfactory short and long term mechanical performances. To satisfy the specifications, different parameters were used: the nature and the rate of activator, the fineness of the glass powder, the pre-activation temperature and the association with another more reactive precursor (slag). The obtained materials were then characterized by different techniques (XRD, TGA, SEM/EDS, NMR, FTIR), in order to understand the mechanisms governing the activated systems. A life cycle assessment was performed for all the systems to evaluate the environmental impact of these materials, in comparison with traditional Portland cement-based materials. |