Valorisation of Moroccan clays in geopolymer binders

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Functional inorganic geopolymer coatings for different applications

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Geopolymer synthesis from moroccan clays, study, feasibility and coatings test

Ce travail s’inscrit dans le cadre de l’élaboration d’un liant géopolymère à base d’argiles et de sables marocains de la région de Fès. Ces matières premières ont été caractérisées par différentes techniques physicochimiques et structurale comme la fluorescence X, l’analyse thermogravimétrique, la diffraction des rayons X et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourrier, ces analyses ont été effectuées sur ces matières à l’état naturel et calcinées à 700 °C, puis une activation alcaline a été effectué avec une solution de silicate de potassium. La faisabilité de géopolymères à base de ces précurseurs a été étudiée et des formulations ont été élaborées. Les matériaux ainsi obtenus présentent des propriétés thermiques et mécaniques intéressantes. En effet, ils ont de faibles valeurs de retrait en température comparés à ceux des géopolymères conventionnels à base de Métakaolin et des résistances mécaniques en compression comprises entre 5 et 50 MPa. Trois formulations présentant les propriétés rhéologiques adéquates pour la projection à l’aide d’un pistolet à crépir ont été utilisées comme revêtements sur cinq types de substrats. Les résultats obtenus montrent une tenue de ces revêtements et des adhérences allant de 2 à 9 MPa. Les interactions entre les revêtements et les substrats conduisent à une interphase d’une épaisseur de l’ordre de 8 μm acceptable pour des travaux de restauration. Ces liants géopolymères peuvent être destinés à la restauration des monuments historiques tout en préservant l’authenticité des structures d’origine.This work is part of the development of a geopolymer binder based on Moroccan clays and sands from the region of Fez. These raw materials have been characterized by different physicochemical and structural techniques such as X-ray fluorescence, thermogravimetric analysis, X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy, these analyzes were carried out on these materials in their natural state and calcined at 700 °C, then an alkaline activation was carried out with a potassium silicate solution. The feasibility of geopolymers based on these precursors has been studied and formulations have been developed. The obtained materials exhibit interesting thermal and mechanical properties. Indeed, they have low shrinkage values in temperature compared to those of conventional geopolymers based on Metakaolin and a mechanical compressive strengths between 5 and 50 MPa. Three formulations exhibiting the suitable viscosity for projection using a spray gun were used as coatings on five types of substrates. The obtained results show a a coating adhesions ranging from 2 to 9 MPa. The interactions between the coatings and the substrates lead to an interphase with a thickness of the order of 8 μm acceptable for restoration work. These geopolymeric binders can be intended for the restoration of historical monuments while preserving the authenticity of the original structures

Préparation de géopolymères à partir de quelques types d’argiles Marocaines, étude, faisabilité et tests de revêtements

This work is part of the development of a geopolymer binder based on Moroccan clays and sands from the region of Fez. These raw materials have been characterized by different physicochemical and structural techniques such as X-ray fluorescence, thermogravimetric analysis, X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy, these analyzes were carried out on these materials in their natural state and calcined at 700 °C, then an alkaline activation was carried out with a potassium silicate solution. The feasibility of geopolymers based on these precursors has been studied and formulations have been developed. The obtained materials exhibit interesting thermal and mechanical properties. Indeed, they have low shrinkage values in temperature compared to those of conventional geopolymers based on Metakaolin and a mechanical compressive strengths between 5 and 50 MPa. Three formulations exhibiting the suitable viscosity for projection using a spray gun were used as coatings on five types of substrates. The obtained results show a a coating adhesions ranging from 2 to 9 MPa. The interactions between the coatings and the substrates lead to an interphase with a thickness of the order of 8 μm acceptable for restoration work. These geopolymeric binders can be intended for the restoration of historical monuments while preserving the authenticity of the original structures.Ce travail s’inscrit dans le cadre de l’élaboration d’un liant géopolymère à base d’argiles et de sables marocains de la région de Fès. Ces matières premières ont été caractérisées par différentes techniques physicochimiques et structurale comme la fluorescence X, l’analyse thermogravimétrique, la diffraction des rayons X et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourrier, ces analyses ont été effectuées sur ces matières à l’état naturel et calcinées à 700 °C, puis une activation alcaline a été effectué avec une solution de silicate de potassium. La faisabilité de géopolymères à base de ces précurseurs a été étudiée et des formulations ont été élaborées. Les matériaux ainsi obtenus présentent des propriétés thermiques et mécaniques intéressantes. En effet, ils ont de faibles valeurs de retrait en température comparés à ceux des géopolymères conventionnels à base de Métakaolin et des résistances mécaniques en compression comprises entre 5 et 50 MPa. Trois formulations présentant les propriétés rhéologiques adéquates pour la projection à l’aide d’un pistolet à crépir ont été utilisées comme revêtements sur cinq types de substrats. Les résultats obtenus montrent une tenue de ces revêtements et des adhérences allant de 2 à 9 MPa. Les interactions entre les revêtements et les substrats conduisent à une interphase d’une épaisseur de l’ordre de 8 μm acceptable pour des travaux de restauration. Ces liants géopolymères peuvent être destinés à la restauration des monuments historiques tout en préservant l’authenticité des structures d’origine

Préparation de géopolymères à partir de quelques types d’argiles Marocaines, étude, faisabilité et tests de revêtements

This work is part of the development of a geopolymer binder based on Moroccan clays and sands from the region of Fez. These raw materials have been characterized by different physicochemical and structural techniques such as X-ray fluorescence, thermogravimetric analysis, X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy, these analyzes were carried out on these materials in their natural state and calcined at 700 °C, then an alkaline activation was carried out with a potassium silicate solution. The feasibility of geopolymers based on these precursors has been studied and formulations have been developed. The obtained materials exhibit interesting thermal and mechanical properties. Indeed, they have low shrinkage values in temperature compared to those of conventional geopolymers based on Metakaolin and a mechanical compressive strengths between 5 and 50 MPa. Three formulations exhibiting the suitable viscosity for projection using a spray gun were used as coatings on five types of substrates. The obtained results show a a coating adhesions ranging from 2 to 9 MPa. The interactions between the coatings and the substrates lead to an interphase with a thickness of the order of 8 μm acceptable for restoration work. These geopolymeric binders can be intended for the restoration of historical monuments while preserving the authenticity of the original structures.Ce travail s’inscrit dans le cadre de l’élaboration d’un liant géopolymère à base d’argiles et de sables marocains de la région de Fès. Ces matières premières ont été caractérisées par différentes techniques physicochimiques et structurale comme la fluorescence X, l’analyse thermogravimétrique, la diffraction des rayons X et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourrier, ces analyses ont été effectuées sur ces matières à l’état naturel et calcinées à 700 °C, puis une activation alcaline a été effectué avec une solution de silicate de potassium. La faisabilité de géopolymères à base de ces précurseurs a été étudiée et des formulations ont été élaborées. Les matériaux ainsi obtenus présentent des propriétés thermiques et mécaniques intéressantes. En effet, ils ont de faibles valeurs de retrait en température comparés à ceux des géopolymères conventionnels à base de Métakaolin et des résistances mécaniques en compression comprises entre 5 et 50 MPa. Trois formulations présentant les propriétés rhéologiques adéquates pour la projection à l’aide d’un pistolet à crépir ont été utilisées comme revêtements sur cinq types de substrats. Les résultats obtenus montrent une tenue de ces revêtements et des adhérences allant de 2 à 9 MPa. Les interactions entre les revêtements et les substrats conduisent à une interphase d’une épaisseur de l’ordre de 8 μm acceptable pour des travaux de restauration. Ces liants géopolymères peuvent être destinés à la restauration des monuments historiques tout en préservant l’authenticité des structures d’origine

Properties of Geopolymer Composites from two Different Moroccan Clays

International audienc

Moroccan clays for potential use as aluminosilicate precursors for geopolymer synthesis

Three Moroccan clays, denoted A1, A3 and A5, were sampled from the Fez region with the aim of potential use as aluminosilicate precursors for geopolymer synthesis. Each clay was subjected to calcination at 700 °C and analyzed using DTA/TG, grain size distribution measurements, XRD, and FTIR spectroscopy before and after heat treatment. The results showed that the three clays contain kaolinite in different proportions in addition to some associated minerals, such as quartz, hematite, calcite and dolomite. Heat treatment successfully activated the clay by the amorphization of kaolinite, which is essential for geopolymerization. Some other changes were observed in the associated minerals, especially carbonates, which partially or totally decomposed depending on the clay, while other minerals remained intact. The SBET and NBO values are in accordance with the degree of polymerization, and the obtention of consolidated materials is possible by alkali activation of the calcined clays

Des ressources et matières premières à la céramique à froid : formulations et applications

La recherche de nouveaux liants minéraux de grande diffusion, moins énergivores, peu polluants et faciles à mettre en oeuvre demeure un défi d’actualité. Les matériaux appartenant à la famille des géopolymères apparaissent comme prometteurs en raison de leur méthode de synthèse et de leurs propriétés d’usages (mécaniques, thermiques…) intéressantes.Ces matériaux résultent en effet de l’activation d’une source aluminosilicatée (métakaolin, argile, co-produits…) par une solution activatrice, celle-ci pouvant être alcaline ou acide. Leur intérêt principal réside dans le fait qu’ils consolident à basse température, ce qui les rend très compétitifs d’un point de vue énergétique et permet une mise en oeuvre dans des milieux contraints ou des substrats thermiquement fragiles.La grande versatilité de leurs performances, qu’il s’agisse de résistance thermique, mécanique, hydrique, des propriétés diélectriques ou de l’aspect esthétique, est largement dépendante de la formulation initiale de ces matériaux. Pour cela, le choix de la source aluminosilicatée, de la solution activatrice et de la composition chimiqe du mélange, par l’utilisation des réactivités et des mécanismes de géopolymérisation, permettent d’obtenir les propriétés recherchées. Plusieurs applications seront présentées pour illustrer cette influence