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Influence des conditions de durcissement et le taux d’alcalins sur les performances mécaniques des matériaux alcali-activés à base du laitier de haut fourneau

Influence of curing conditions and the alkali content on the mechanical performance of alkali-activated materials based on blast furnace slag

¹ Unité de Recherche : Matériaux, Procédés et Environnement (UR-MPE), Faculté de Technologie, Université M’hamed Bougara, Boumerdès, Algérie
² Département de chimie, Faculté des Sciences, Université M’hamed Bougara, Boumerdès, Algérie
³ Laboratoire de Traitement et Mise en Forme des Polymères Fibreux, Université M’hamed Bougara, Boumerdès, Algérie

^* e-mail: m.oualit@univ-boumerdes.dz

Reçu : 23 Octobre 2021
Accepté : 11 Février 2022

Résumé

Dans un monde qui s’oriente davantage vers le développement durable, les matériaux alcali-activés (MAA) sont identifiés comme étant une alternative aux matériaux à base cimentaire, connus pour leur forte émission de CO₂ lors de leur fabrication. Bien que des efforts soient fournis pour minimiser cet impact négatif sur l’environnement par l’utilisation de sous-produits industriels lors de la fabrication du ciment Portland ou par substitution partielle du ciment dans la formulation du béton, le crédit carbone reste toutefois élevé. La présente étude vise à évaluer les propriétés mécaniques d’un matériau alcali-activé à base du laitier granulé de haut fourneau. L’activation alcaline a été réalisée par deux types d’activants à savoir une solution aqueuse de silicate de sodium et une solution d’hydroxyde de sodium à différentes concentrations molaires. Les résultats ont montré que le taux d’alcalin contenu dans l’activant ainsi que les conditions de durcissement des échantillons influe significativement sur les performances mécaniques des matériaux alcali-activés élaborés. La valeur de la résistance à la compression la plus élevée est estimée à 117 MPa, enregistrée à 28 jours de durcissement sous conditions contrôlées (humidité = 50 % ; T° = 20 °C), et ce, en utilisant un taux de silicate alcalin égal à 6 (exprimé en pourcentage de Na₂O par rapport au précurseur).

Abstract

In a world that is moving more towards sustainable development, alkali-activated materials (AAM) are identified as an alternative to cement-based materials, known for their high CO₂ emissions during their manufacture. Although efforts are being made to minimize this negative impact on the environment through the use of industrial by-products during the manufacture of Portland cement or by partial substitution for cement in the formulation of concrete, the carbon credit remains high. The present study aims to evaluate the mechanical properties of an alkali-activated material based on granulated blast furnace slag. Alkaline activation was achieved by two types of activators namely aqueous sodium silicate solution and sodium hydroxide solution at different molar concentrations. The results showed that the level of alkali contained in the activator as well as the curing conditions of the samples significantly influence the mechanical performance of the alkali-activated materials produced. The highest value of compressive strength is estimated at 117 MPa, recorded after curing age of 28 days, under controlled conditions (humidity = 50%; T° = 20 °C), using an alkali silicate rate equal to 6 (expressed as a percentage of Na₂O relative to the precursor).