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Les travaux de recherche en Energétique du Bâtiment sont cofinancés par l’Union européenne.
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Les événements de la journée

1 événement

  • Jeudi 9 mars 14:00-15:00 - Amandine Rojo - Université de Rennes

    Activation thermique de matériaux minéraux par calcination flash

    Résumé : La valorisation des ressources naturelles pour la réalisation de produits constructifs est un domaine d’étude largement redynamisé dans un contexte de développement durable. L’exploitation des sols argileux constitue un potentiel important. Les techniques d’exploitation de terre crue ont été constamment revisitées pour aboutir à des procédés largement exploités dans le milieu industriel : adobe, pisé, blocs constructifs compactés ou extrudés… La stabilité, en particulier vis-à-vis d’une sollicitation hydrique, de tels matériaux constitue un point faible de cette technologie. Aussi, différentes méthodes d’activation des argiles ont été envisagées afin de leur conférer un potentiel de réactivité minérale, les transformant ainsi en liants réactifs en milieu alcalin conduisant à une stabilisation. Une des techniques d’activation consiste à éliminer l’eau interfoliaire des argiles par cuisson. Les techniques de cuisson historiques reposent sur l’utilisation de fours conventionnels rotatifs ou de fours sur lit fluidisé généralement disponible dans différents secteurs industriels. Ces cuissons sont efficaces mais lentes. La cuisson des argiles est réalisée par calcination flash. Cette technique de cuisson rapide et brutale permet d’obtenir des matériaux métastables présentant souvent une meilleure réactivité comparée aux matériaux cuits par technique traditionnelle, plus coûteuse en énergie. Elle est utilisée pour activer différents minéraux hydratés (argile, gypse, …). Les produits de cuisson obtenus permettent notamment le développement de nouveaux liants hydrauliques et de géopolymères. Le travail présenté est réalisé sur des matériaux argileux et l’activation des matériaux est réalisée à l’aide d’un prototype de four acquis par le laboratoire. Ce calcinateur permet de produire une dizaine de kilogrammes de matière par heure. Les paramètres de cuisson sont nombreux : température, débit de matière, débit d’air… L’optimisation du process est réalisée en intégrant une première étape de sélection et de raffinage des matières premières, en sélectionnant ensuite les paramètres de cuisson les plus adaptés, puis en intervenant sur les matériaux cuits. L’optimisation de la sélection de la matière première repose sur l’exploitation de méthodes simples transposables en environnement industriel (lavage, sédimentation, criblage). Le but est d’obtenir une ressource dont le dosage et la nature des argiles soit optimum au regard de la technique de cuisson utilisée.. L’optimisation de la cuisson flash repose sur l’analyse de différentes propriétés identifiées pour différentes conditions de cuisson (débit, température…). Les matières premières et les produits de cuisson font l’objet de différentes analyses morphologiques (granulométrie, forme évaluée par microscopie électronique) et physico-chimiques (masse volumique, diffraction des rayons X, analyse élémentaire, analyses thermiques). La réactivité des produits de cuisson est analysée à l’aide de tests normalisés d’activité pouzzolanique (mortier normal avec substitution de 15% du liant, essai Chapelle). Quelques essais réalisés sur le produit cuit (sédimentation, broyage) permettent d’évaluer l’intérêt d’un tel post traitement. Les résultats obtenus permettent de mieux comprendre les paramètres contrôlant la calcination. Des conditions optimales de calcination se dégagent pour chaque produit. Ainsi, outre des niveaux de température nécessaires à une deshydroxylation correcte des argiles, les conditions de débit/puissance sont à respecter et la granulométrie des produits à adapter. Les résultats obtenus sont particulièrement encourageants et permettent d’envisager sereinement la stabilisation de ressources naturelles potentiellement peu riches en argiles et l’optimisation de la formulation de liants composites de substitution (ciment portland – sols activés).

    Lieu : LOMC - Amphithéâtre du site Prony53, rue de Prony 76600 Le Havre

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