Nouveau système cimentaire cas de la Fritte de verre

Abstract

Le Canada se situe au troisième rang mondial des pays producteurs d'aluminium, et plus de 80% de l'industrie canadienne de l'aluminium est concentrée au Québec. Cependant, les brasques usées provenant des fonderies d'aluminium s'accumulent à un rythme considérable, menaçant ainsi l'environnement du Canada et spécialement celui du Québec. Un nouveau matériau conçu à partir d'un traitement chimique de ces brasques usées a été produit. Ce nouveau matériau, appelé Fritte de Verre (FV), montre d'excellentes propriétés hydrauliques dans les matériaux cimentaires. La FV a été utilisée comme liant hydraulique et comme matériau cimentaire supplémentaire (MCS). La production de béton sans « clinker » de ciment, réduit ainsi les émissions de gaz à effet de serre (GES) liées à la production de « clinker » de ciment. L'activation des sous-produits industriels en liants hydrauliques sans clinker est une nouvelle tendance qui a attiré l'attention de beaucoup de chercheurs. L'activation de FV en liants hydrauliques sans clinker pour produire des pâtes, des mortiers et des bétons était l'objectif général de cette étude. L'activation potentielle de FV en utilisant différents types et combinaisons d'activateurs inorganiques et différentes températures d'activation ont été réalisées avec succès. Cette réalisation a permis d'obtenir différents bétons à hautes résistances. De plus, en formulant bien les activateurs, des mortiers à hautes résistances ont été obtenus à la température ambiante. Comme la FV contient une grande concentration de sodium, nous prévoyons donc qu'elle aura un effet sur le développement de la réaction alcalis-silice (RAS) causant une expansion du béton. Le but de cette partie de l'étude était donc d'étudier l'effet de la teneur en sodium de la FV sur le développement de RAS et sur l'expansion du béton. Par la suite, le deuxième objectif était de formuler de nouveaux mélanges synergétiques pouvant mitiger efficacement les RAS à long terme. Nous avons observé que l'expansion associable à la RAS diminue selon le taux de remplacement de ciment par la FV. Différents diagrammes synergétiques contenant un apport de MCS connus (fumées de silice, cendres volantes et laitier) ont été dessinés desquels différents mélanges synergétiques peuvent mitiger efficacement les RAS. En conclusion, l'utilisation de la FV dans le béton est très bénéfique. Du point de vue économique, elle peut réduire les coûts liés au traitement et à l'enfouissement des brasques usées. Du point de vue écologique, elle peut réduire les émissions de GES associées à la production de « clinker de ciment». Dans cette étude, la plupart des sous-produits industriels sont utilisés selon la théorie du développement durable.

Abstract : Canada ranks as the world's third largest aluminium producer, and more than 80% of its aluminum industry is concentrated in Quebec. However, the spent pot-liner waste produced by the aluminium smelters accumulates with time into a considerable amount threatening the Canadian environment, especially that of Quebec. A new-engineered material, known as glass fit (GF) has been developed through the chemical treatment of such waste. GF shows potential hydraulic and pozzolanic properties. GF has been studied as a binder itself and as a supplementary cementitious material (SCM). The activation of industrial by-products into clinkerless binders is a novel trend that has attracted the attention of many researchers. The activation of GF into binder to produce paste, mortar and concrete was the first aim of this study. Potential activation of GF using different types and combinations of inorganic activators and temperatures of activation was successfully achieved and high strength concretes were obtained. Moreover, mortars with high compressive strength were obtained with well-formulated activators at ambient temperature. On the other hand, the utilization of industrial by-products as a partial replacement for cement in concrete is a widespread practice. As GF contains a high concentration of sodium in its structure, there is a concern as to the effect of sodium content on the development of alkali-silica reaction (ASR) expansion of concrete. Therefore, this study also aimed to investigate the effect of GF sodium content in the enhancement of ASR expansion and to find new synergistic mixtures that can effectively mitigate ASR expansion in the long term. We observed that ASR expansion decreases with the replacement level of GF. Different synergistic diagrams containing known SCM (silica fume, fly ash, and slag) were achieved from which different effective mixtures can effectively alleviate ASR expansion. In conclusion, the use of GF in the manufacture of concrete has great benefits. Economically, it could save millions of Canadian dollars needed for the treatment and landfilling of spent pot-liner waste. Ecologically, it could reduce GHG emissions associated with the production of cement clinkers. In this study, most of the well-known by-products are used according to the sustainability theory.