Effet des nanomatériaux sur les propriétés physico-mécaniques et microstructurales d’un matériau cimentaire à forte teneur en laitier de haut fourneau

Abstract

La substitution, dans des proportions égales, du clinker par le laitier de haut fourneau réduit l’impact environnemental négatif des ciments, améliore les résistances mécaniques du béton à long terme, diminue la perméabilité, tout en augmentant la résistance des ouvrages en béton contre les sulfates et les chlorures. Cependant, cet impact positif du laitier de haut fourneau s’amoindrit lorsque ce composant est ajouté au ciment à des teneurs élevées, d’où un temps de prise du ciment relativement long et un affaiblissement des résistances mécaniques aux jeunes âges du béton Ce scénario a eu pour résultat l’émergence de l’utilisation de la nanotechnologie dans les ciments et les bétons à base d’ajouts minéraux tels que le laitier de haut fourneau. En effet, l’utilisation des nanomatériaux comme site de nucléation d’hydrate permet l’accélération du processus d’hydratation du ciment et érige donc cette technologie au rang des méthodes les plus prometteuses visant à activer le laitier de haut fourneau. L’exploitation de la nanotechnologie nous a donc mené à l’étude de l’effet de l’incorporation de deux types de nanomatériaux (nanoparticule de silice (NS) et nano halloysite calcinée (NHC)) sur le processus d’hydratation et le développement des résistances mécaniques d’un matériau cimentaire incluant 70% de laitier de haut fourneau (CHF). A travers le travail expérimental que nous avons réalisé, la caractérisation physico-chimique et morphologique des nanomatériaux utilisés a d’abord été effectuée, suivie de l’étude de leurs effets sur le degré d’hydratation, l’évolution des hydrates dans le temps, l’aspect microstructural et le développement des résistances mécaniques des CHF. Les résultats ont montré que l’incorporation des NS et NHC accélère le processus d’hydratation, augmente significativement les résistances mécaniques au jeune âge et améliore la microstructure des CHF. Enfin, il a été prouvé que grand le pouvoir pouzzolanique, de la silice et de l’halloysite calcinée, optimisées à l’échelle nanométrique ainsi que la nucléation de l’hydrosilicate de calcium (C-S-H), représentent une source de développement des résistances mécaniques