Transformation of the geopolymer gels to crystalline bonds in cold-setting refractory concretes: Pore evolution, mechanical strength and microstructure

Two K2O-MgO-Al2O3-SiO2 based geopolymer gels with bulk chemical composition corresponding to cordierite (Co) and 1:1 mullite-cordierite (MuCo) were successfully transformed to crystalline bonds in high temperature service of cold-setting made refractory concretes. Kyanite aggregates changed the flexural strength of the gels from11 to 28 MPa due to the development of good adhesive bonds. Under thermal cycles, up to 1250 °C, the cumulative pore volume remained at 0.09 mL/g, as fromthe absence of important densification/shrinkage. However, the behavior of the cumulative pore volume curves changed from that of a matrix with a wide range of distribution of pore sizes to that, of matrix, consisting of relatively coarse grains. The latter exhibits a rise at 10 μm as void spaces created around the contact points among the coarse kyanite grains and that at 0.054 μm as poreswithin the crystalline phases (cordierite, kalsilite, leucite,mullite, enstatite) formed. Themicrostructural observations confirmed the transformation of gel pores (size around 0.01 μm) to interparticle and intergranular pores due to the crystallization. The flexural strength of refractory concretes increased from28MPa to 40MPa in agreement with the increase in the elastic modulus from 9 to 30 GPa. The crystallization was enhanced by the MgO content (being important in Co compared to MuCo) and the kyanite concentration as particles of kyanite effectively acted as phase separation and nucleation site

Study of the pozzolanicity of two clays from Kindia (Guinea) with a view to their use in the formulation of hydraulic binder

Ce travail présente, dans un premier temps, les résultats d’essais de pouzzolanicité de deux variétés d’argile, codifiées respectivement ABD et ARD, prélevées à Débélé. Dans un second temps, les propriétés physiques des mortiers obtenus à partir de ces deux argiles par substitution du ciment au taux de 20 % sont présentées et discutés. Le comportement mécanique des mortiers manifeste des variations acceptables avec des masses volumiques apparentes comprises entre 1,800 et 2,090 g/cm3. Les résistances mécaniques restent inférieures à celle du mortier témoin pour les hybrides à base d’argiles brutes, mais celles des hybrides à base d’argiles calcinées sont supérieures à celle du mortier témoin au-delà du 28ème. Ces résultats attestent le caractère pouzzolanique des argiles de Débélé et constituent une contribution pour leur valorisation dans la formulation des liants hydrauliques.This work presents, firstly, the results of pozzolanicity tests on two varieties of clay, codified respectively ABD and ARD, taken at Débélé. In a second step, the physical properties of the mortars obtained from these two clays by substitution of cement at a rate of 20% are presented and discussed. The mechanical behaviour of the mortars shows acceptable variations with apparent densities between 1.800 and 2.090 g/cm3. The mechanical resistance is lower than that of the control mortar for hybrids based on raw clays, but those of hybrids based on calcined clays are higher than that of the control mortar beyond the 28th. These results attest to the pozzolanic character of the Débélé clays and constitute a contribution to their valorisation in the formulation of hydraulic binder

Cold-setting refractory composites from cordierite and mullite-cordierite design with geopolymer paste as binder: Thermal behavior and phase evolution

Cordierite and mullite-cordierite based geopolymer binders were prepared as refractory bonds to embed coarse kyanite aggregates. Alkali activation was used to consolidate the refractory at room temperature and generate a reactive interface between the matrix and the aggregates. The flexural strength at room temperature of consolidated materials was 11 MPa without kyanite addition, whilst it reached 28 MPa when kyanite was added. The latter showed thermal expansion near to zero up to 500 \ub0C, followed by an expansion of 3c0.5% up to 1000 \ub0C, then a decrease between 1000 and 1050 \ub0C, concluding with a constant value of expansion <0.5% up to 1250 \ub0C. The increase in expansion was found to be linked to the transformation of the geopolymer into ceramic bond with the formation of crystalline phases, while the decrease was apparently related to the liquid phase sintering. The stability of mullite, cordierite and leucite formed up to 1250 \ub0C was responsible for the constant expansion observed up to this temperature. The mechanical properties, the phase evolution and the thermal behavior of the K2O-MgO-Al2O3-SiO2 bonds, together with the refractory behavior of kyanite aggregates, were found suitable for the design of sustainable cold-setting refractory composites

Etude de la pouzzolanicité de deux argiles de Kindia (Guinée) en vue de leur utilisation dans la formulation de liant hydraulique

This work presents, firstly, the results of pozzolanicity tests on two varieties of clay, codified respectively ABD and ARD, taken at Débélé. In a second step, the physical properties of the mortars obtained from these two clays by substitution of cement at a rate of 20% are presented and discussed. The mechanical behaviour of the mortars shows acceptable variations with apparent densities between 1.800 and 2.090 g/cm3. The mechanical resistance is lower than that of the control mortar for hybrids based on raw clays, but those of hybrids based on calcined clays are higher than that of the control mortar beyond the 28th. These results attest to the pozzolanic character of the Débélé clays and constitute a contribution to their valorisation in the formulation of hydraulic bindersCe travail présente, dans un premier temps, les résultats d’essais de pouzzolanicité de deux variétés d’argile, codifiées respectivement ABD et ARD, prélevées à Débélé. Dans un second temps, les propriétés physiques des mortiers obtenus à partir de ces deux argiles par substitution du ciment au taux de 20 % sont présentées et discutés. Le comportement mécanique des mortiers manifeste des variations acceptables avec des masses volumiques apparentes comprises entre 1,800 et 2,090 g/cm3. Les résistances mécaniques restent inférieures à celle du mortier témoin pour les hybrides à base d’argiles brutes, mais celles des hybrides à base d’argiles calcinées sont supérieures à celle du mortier témoin au-delà du 28ème. Ces résultats attestent le caractère pouzzolanique des argiles de Débélé et constituent une contribution pour leur valorisation dans la formulation des liants hydrauliques

Caractérisation physicochimique des aluminosilicates (argiles et bauxite) de Kindia, Guinée: Application dans la formulation des mortiers hydrauliques et des compostions céramiques

Diese Studie ermöglichte es, die potenziellen Verwendungen bei der Formulierung von Gebrauchsprodukten von zwei Arten von Ton und einem Bauxit zu identifizieren, die alle aus Débélé, Präfektur Kindia (Guinea), stammen. Dazu wurden die drei mineralischen Materialien einer chemischen Analyse mittels Röntgenfluoreszenz, Röntgenbeugung, Infrarotspektrometrie, gekoppelter differentieller und gravimetrischer Thermoanalyse, Thermodilatometrie sowie Messung der Plastizität, Korngrößenverteilung, Puzzolanizität, spezifisch unterzogen Oberflächen- und amorpher Phasengehalt. Die Ergebnisse zeigen, dass die beiden Tone Kaolinit und Muskovit als Haupttonmineralien enthalten, 57,40 % bzw. 27 % gegenüber 55,10 % bzw. 19,90 %, zu denen nicht-plastische Mineralien wie Quarz, Goethit, Hämatit, Anatas und Gibbsit hinzugefügt werden. Ihre Plastizitätsindizes sind aufgrund des Überwiegens feiner Partikel hoch. Das Sintern bei 1200 °C zeigt, dass es sich um schmelzbare Tone handelt, die aufgrund des Vorhandenseins von Muskovit und der zusätzlichen Reaktivität von feinem Quarz eine starke Verdichtung aufweisen. Die Untersuchung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von zwischen 700 und 1100°C gebrannten Proben dieser Tone zeigt, dass diese Tone für dichte keramische Zusammensetzungen geeignet sind, die eine ausreichende Plastizität während des Formens und eine gute Dimensionsstabilität während des Brennens erfordern. Bauxit hingegen ist reich an Gibbsit, 69,50 % und enthält eine beträchtliche Menge an Hämatit und sehr wenig Quarz. Wie bei den beiden Tonen sind der Gehalt an amorpher Phase und der puzzolanische Charakter in ihrem natürlichen Zustand merklich und verbessern sich nach dem Kalzinieren bei 600°C. Die Verwendung dieses Bauxits in seinem rohen und kalzinierten Zustand als mineralisches Additiv zum teilweisen Ersatz von Portlandzement um 5 bis 25 % bei der Formulierung alternativer hydraulischer Bindemittel hat es ermöglicht, die Verarbeitbarkeit und Abbindezeit zu verkürzen. Bei kalziniertem Bauxit liegen Ettringit und Monosulfoaluminat unabhängig vom Substitutionsgrad nebeneinander vor, während bei Rohbauxit Ettringit nur mit 5 und 10 Masse-% Additiv vorliegt. Dies demonstriert die hohe Reaktivität von Aluminiumoxid in kalziniertem Bauxit im Vergleich zu der von rohem Bauxit. Letzteres ergibt auch Produkte mit einer heterogenen Mikrostruktur und zunehmender Porosität mit der Substitutionsrate, während kalzinierter Bauxit die Porosität verringert. Die erhaltenen Mörtel weisen eine gute Leistung im Hinblick auf die mechanische Widerstandsfähigkeit gegen Druck mit Minima von 13,2 MPa für rohes Bauxit und 17,4 MPa für kalziniertes Bauxit auf, was günstig für ihre Anwendung in Strukturierungsmaterialien wie Baumaterialien ist. Darüber hinaus eignet sich Rohbauxit, das die Porosität von Mörteln erhöht, auch für Anwendungen mit porösen Materialien wie Hochdruckfiltern.This work assessed the potential uses of two types of clays and a bauxite quarried in Kindia (Guinea). They were firstly characterised by chemical and mineralogical composition, specific surface area, plasticity, particle size distribution, thermal behaviour, evaluation of pozzolanicity and determination of the amount of amorphous phase. Kaolinite and muscovite were found as the main clay minerals in clays, 57.40% and 27% against 55.10% and 19.90% respectively in addition to non-plastic minerals, precisely quartz with fine particles, goethite, hematite, anatase and gibbsite in traces. The two clays have high plasticity index that is consistent with the small size and broad particles size distribution. During heating up to 1200°C, the fluxing behaviour of both clays was pointed out through sintering with effective densification as result of significant quantity of muscovite and reactive fine quartz. Both clays exhibited limit firing shrinkage, 4.5% and 3.5% respectively. The study of ceramic test-discs physical and mineralogical properties led to conclude that these clays are suitable for dense ceramic compositions which require sufficient plastic ability and more dimensional stability during firing. Regarding the bauxite, it is gibbsite-rich 69.50% and contains 45.06 wt.% of alumina, 23.80 wt.% of iron oxide, and 1.74 wt.% of silica. This chemical composition fulfil that required for bauxites used in refractory cement formulations. During heating, this bauxite sample undergoes high densification with low linear shrinkage, suggesting its potential use in dense ceramic compositions with high thermal stability. The correlation between pozzolanicity, amorphous phase content, and specific surface area indicated that the raw bauxite and its calcined product at 600°C present an interesting reactivity exploitable in alternative cement formulations. Accordingly, mortars were manufactured by replacing 5 – 25 wt.% of Portland cement with raw bauxite and its 600 °C calcined product respectively. The both additives favoured the reduction of the workability and setting time of mortars. In the case of calcined bauxite, ettringite and monosulfoaluminate coexist regardless the rate of substitution due to the higher reactivity of alumina, whereas for raw bauxite, ettringite is only found at 5% and 10%. Heterogeneous microstructures and increased porosity are revealed with the rate of cement replacement for raw bauxite, whereas for calcined bauxite, the porosity decreases. Definitively, even the minimum compressive strengths of both series of mortars enable their application as construction materials. Favouring the porosity increase, raw bauxite is more appropriate for applications in porous materials development.Cette étude a permis d’identifier les potentielles utilisations dans la formulation des produits utilitaires de deux types d’argile et une bauxite, tous prélevés à Débélé, Préfecture de Kindia (Guinée). Pour ce faire, les trois matériaux minéraux ont fait l’objet d’analyse chimique à la fluorescence X, de diffraction des rayons X, de spectrométrie infrarouge, des analyses thermiques couplées différentielle et gravimétrique, de la thermodilatométrie ainsi que de la mesure de la plasticité, la distribution granulométrique, la pouzzolanicité, la surface spécifique et la teneur en phase amorphe. Les résultats montrent que les deux argiles contiennent la kaolinite et la muscovite comme minéraux argileux majoritaires, 57,40% et 27% contre 55,10% et 19,90% respectivement auxquels s’ajoutent les minéraux non plastiques tels que le quartz, la goethite, l’hématite, l’anatase et la gibbsite. Leurs indices de plasticité sont élevés en raison de la prédominance de fines particules. Le frittage à 1200°C montre que ce sont des argiles fusibles qui présentent une forte densification due à la présence de la muscovite et la réactivité additionnelle du quartz fin. L’étude des propriétés physiques et mécaniques des éprouvettes de ces argiles cuites entre 700 et 1100°C indique que ces argiles conviennent pour les compositions céramiques denses qui nécessitent une plasticité suffisante au façonnage et une bonne stabilité dimensionnelle à la cuisson. La bauxite quant à elle, est riche en gibbsite, 69,50% et contient une quantité considérable d’hématite et très peu de quartz. Comme pour les deux argiles, sa teneur en phase amorphe et le caractère pouzzolanique sont appréciables dès l’état naturel et s’améliorent après calcination à 600 °C. L’utilisation de cette bauxite, à l’état brut et calciné, comme additif minéral en substitution partielle du ciment portland de 5 à 25% dans la formulation des liants hydrauliques alternatifs a permis de réduire l’ouvrabilité et le temps de prise. Dans le cas de la bauxite calcinée, l’ettringite et le monosulfoaluminate coexistent quel que soit le taux de substitution alors que dans le cas de la bauxite brute, l’ettringite n’existe qu’à 5 et 10% en masse d’additif. Ceci démontre la grande réactivité de l’alumine dans la bauxite calcinée comparée à celle de la bauxite brute. Cette dernière donne par ailleurs des produits avec une microstructure hétérogène et une porosité croissante avec le taux de substitution, alors que la bauxite calcinée abaisse la porosité. Les mortiers obtenus sont de bonne performance en termes de résistance mécanique à la compression avec des minima de 13,2 MPa pour la bauxite brute et 17,4 MPa pour la bauxite calcinée, ce qui est favorable pour leur application dans les matériaux structurants comme ceux de construction. En plus, la bauxite brute qui favorise l’augmentation de la porosité des mortiers convient aussi aux applications utilisant des matériaux poreux comme les filtres à hautes pressions.Questo studio ha permesso di identificare i potenziali utilizzi nella formulazione di prodotti di utilità di due tipi di argilla e di una bauxite, tutti prelevati da Débélé, Prefettura di Kindia (Guinea). Per fare ciò, i tre materiali minerali sono stati sottoposti ad analisi chimiche mediante fluorescenza a raggi X, diffrazione di raggi X, spettrometria all'infrarosso, analisi termiche differenziali e gravimetriche accoppiate, termodilatometria nonché misure della plasticità, distribuzione granulometrica, pozzolanicità, contenuto della fase superficiale e amorfa. I risultati mostrano che le due argille contengono caolinite e muscovite come minerali argillosi maggioritari, rispettivamente 57,40% e 27% contro 55,10% e 19,90%, a cui si aggiungono minerali non plastici come quarzo, goethite, ematite, anatasio e gibbsite. I loro indici di plasticità sono elevati a causa della predominanza di particelle fini. La sinterizzazione a 1200°C mostra che si tratta di argille fusibili che presentano una forte densificazione dovuta alla presenza di muscovite e alla reattività addizionale del quarzo fine. Lo studio delle proprietà fisiche e meccaniche di provini di queste argille cotti tra 700 e 1100°C indica che queste argille sono adatte per composizioni ceramiche dense che richiedono una sufficiente plasticità durante la formatura e una buona stabilità dimensionale durante la cottura. La bauxite, invece, è ricca di gibbsite, il 69,50% e contiene una notevole quantità di ematite e pochissimo quarzo. Come per le due argille, il contenuto in fase amorfa e il carattere pozzolanico sono apprezzabili allo stato naturale e migliorano dopo calcinazione a 600°C. L'impiego di questa bauxite, allo stato grezzo e calcinato, come additivo minerale in parziale sostituzione del cemento Portland dal 5 al 25% nella formulazione di leganti idraulici alternativi ha consentito di ridurre la lavorabilità ei tempi di presa. Nel caso della bauxite calcinata, ettringite e monosolfoalluminato coesistono qualunque sia il grado di sostituzione, mentre nel caso della bauxite grezza l'ettringite esiste solo al 5 e 10% in massa di additivo. Ciò dimostra l'elevata reattività dell'allumina nella bauxite calcinata rispetto a quella della bauxite grezza. Quest'ultimo dà anche prodotti con una microstruttura eterogenea e porosità crescente con il tasso di sostituzione, mentre la bauxite calcinata abbassa la porosità. Le malte ottenute presentano buone prestazioni in termini di resistenza meccanica a compressione con minimi di 13,2 MPa per la bauxite grezza e 17,4 MPa per la bauxite calcinata, favorevole per la loro applicazione in materiali strutturati come quelli da costruzione. Inoltre, la bauxite grezza, che aumenta la porosità delle malte, è adatta anche per applicazioni che utilizzano materiali porosi come filtri ad alta pressione

Caractérisation physicochimique des aluminosilicates (argiles et bauxite) de Kindia, Guinée: Application dans la formulation des mortiers hydrauliques et des compostions céramiques

Diese Studie ermöglichte es, die potenziellen Verwendungen bei der Formulierung von Gebrauchsprodukten von zwei Arten von Ton und einem Bauxit zu identifizieren, die alle aus Débélé, Präfektur Kindia (Guinea), stammen. Dazu wurden die drei mineralischen Materialien einer chemischen Analyse mittels Röntgenfluoreszenz, Röntgenbeugung, Infrarotspektrometrie, gekoppelter differentieller und gravimetrischer Thermoanalyse, Thermodilatometrie sowie Messung der Plastizität, Korngrößenverteilung, Puzzolanizität, spezifisch unterzogen Oberflächen- und amorpher Phasengehalt. Die Ergebnisse zeigen, dass die beiden Tone Kaolinit und Muskovit als Haupttonmineralien enthalten, 57,40 % bzw. 27 % gegenüber 55,10 % bzw. 19,90 %, zu denen nicht-plastische Mineralien wie Quarz, Goethit, Hämatit, Anatas und Gibbsit hinzugefügt werden. Ihre Plastizitätsindizes sind aufgrund des Überwiegens feiner Partikel hoch. Das Sintern bei 1200 °C zeigt, dass es sich um schmelzbare Tone handelt, die aufgrund des Vorhandenseins von Muskovit und der zusätzlichen Reaktivität von feinem Quarz eine starke Verdichtung aufweisen. Die Untersuchung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von zwischen 700 und 1100°C gebrannten Proben dieser Tone zeigt, dass diese Tone für dichte keramische Zusammensetzungen geeignet sind, die eine ausreichende Plastizität während des Formens und eine gute Dimensionsstabilität während des Brennens erfordern. Bauxit hingegen ist reich an Gibbsit, 69,50 % und enthält eine beträchtliche Menge an Hämatit und sehr wenig Quarz. Wie bei den beiden Tonen sind der Gehalt an amorpher Phase und der puzzolanische Charakter in ihrem natürlichen Zustand merklich und verbessern sich nach dem Kalzinieren bei 600°C. Die Verwendung dieses Bauxits in seinem rohen und kalzinierten Zustand als mineralisches Additiv zum teilweisen Ersatz von Portlandzement um 5 bis 25 % bei der Formulierung alternativer hydraulischer Bindemittel hat es ermöglicht, die Verarbeitbarkeit und Abbindezeit zu verkürzen. Bei kalziniertem Bauxit liegen Ettringit und Monosulfoaluminat unabhängig vom Substitutionsgrad nebeneinander vor, während bei Rohbauxit Ettringit nur mit 5 und 10 Masse-% Additiv vorliegt. Dies demonstriert die hohe Reaktivität von Aluminiumoxid in kalziniertem Bauxit im Vergleich zu der von rohem Bauxit. Letzteres ergibt auch Produkte mit einer heterogenen Mikrostruktur und zunehmender Porosität mit der Substitutionsrate, während kalzinierter Bauxit die Porosität verringert. Die erhaltenen Mörtel weisen eine gute Leistung im Hinblick auf die mechanische Widerstandsfähigkeit gegen Druck mit Minima von 13,2 MPa für rohes Bauxit und 17,4 MPa für kalziniertes Bauxit auf, was günstig für ihre Anwendung in Strukturierungsmaterialien wie Baumaterialien ist. Darüber hinaus eignet sich Rohbauxit, das die Porosität von Mörteln erhöht, auch für Anwendungen mit porösen Materialien wie Hochdruckfiltern.This work assessed the potential uses of two types of clays and a bauxite quarried in Kindia (Guinea). They were firstly characterised by chemical and mineralogical composition, specific surface area, plasticity, particle size distribution, thermal behaviour, evaluation of pozzolanicity and determination of the amount of amorphous phase. Kaolinite and muscovite were found as the main clay minerals in clays, 57.40% and 27% against 55.10% and 19.90% respectively in addition to non-plastic minerals, precisely quartz with fine particles, goethite, hematite, anatase and gibbsite in traces. The two clays have high plasticity index that is consistent with the small size and broad particles size distribution. During heating up to 1200°C, the fluxing behaviour of both clays was pointed out through sintering with effective densification as result of significant quantity of muscovite and reactive fine quartz. Both clays exhibited limit firing shrinkage, 4.5% and 3.5% respectively. The study of ceramic test-discs physical and mineralogical properties led to conclude that these clays are suitable for dense ceramic compositions which require sufficient plastic ability and more dimensional stability during firing. Regarding the bauxite, it is gibbsite-rich 69.50% and contains 45.06 wt.% of alumina, 23.80 wt.% of iron oxide, and 1.74 wt.% of silica. This chemical composition fulfil that required for bauxites used in refractory cement formulations. During heating, this bauxite sample undergoes high densification with low linear shrinkage, suggesting its potential use in dense ceramic compositions with high thermal stability. The correlation between pozzolanicity, amorphous phase content, and specific surface area indicated that the raw bauxite and its calcined product at 600°C present an interesting reactivity exploitable in alternative cement formulations. Accordingly, mortars were manufactured by replacing 5 – 25 wt.% of Portland cement with raw bauxite and its 600 °C calcined product respectively. The both additives favoured the reduction of the workability and setting time of mortars. In the case of calcined bauxite, ettringite and monosulfoaluminate coexist regardless the rate of substitution due to the higher reactivity of alumina, whereas for raw bauxite, ettringite is only found at 5% and 10%. Heterogeneous microstructures and increased porosity are revealed with the rate of cement replacement for raw bauxite, whereas for calcined bauxite, the porosity decreases. Definitively, even the minimum compressive strengths of both series of mortars enable their application as construction materials. Favouring the porosity increase, raw bauxite is more appropriate for applications in porous materials development.Cette étude a permis d’identifier les potentielles utilisations dans la formulation des produits utilitaires de deux types d’argile et une bauxite, tous prélevés à Débélé, Préfecture de Kindia (Guinée). Pour ce faire, les trois matériaux minéraux ont fait l’objet d’analyse chimique à la fluorescence X, de diffraction des rayons X, de spectrométrie infrarouge, des analyses thermiques couplées différentielle et gravimétrique, de la thermodilatométrie ainsi que de la mesure de la plasticité, la distribution granulométrique, la pouzzolanicité, la surface spécifique et la teneur en phase amorphe. Les résultats montrent que les deux argiles contiennent la kaolinite et la muscovite comme minéraux argileux majoritaires, 57,40% et 27% contre 55,10% et 19,90% respectivement auxquels s’ajoutent les minéraux non plastiques tels que le quartz, la goethite, l’hématite, l’anatase et la gibbsite. Leurs indices de plasticité sont élevés en raison de la prédominance de fines particules. Le frittage à 1200°C montre que ce sont des argiles fusibles qui présentent une forte densification due à la présence de la muscovite et la réactivité additionnelle du quartz fin. L’étude des propriétés physiques et mécaniques des éprouvettes de ces argiles cuites entre 700 et 1100°C indique que ces argiles conviennent pour les compositions céramiques denses qui nécessitent une plasticité suffisante au façonnage et une bonne stabilité dimensionnelle à la cuisson. La bauxite quant à elle, est riche en gibbsite, 69,50% et contient une quantité considérable d’hématite et très peu de quartz. Comme pour les deux argiles, sa teneur en phase amorphe et le caractère pouzzolanique sont appréciables dès l’état naturel et s’améliorent après calcination à 600 °C. L’utilisation de cette bauxite, à l’état brut et calciné, comme additif minéral en substitution partielle du ciment portland de 5 à 25% dans la formulation des liants hydrauliques alternatifs a permis de réduire l’ouvrabilité et le temps de prise. Dans le cas de la bauxite calcinée, l’ettringite et le monosulfoaluminate coexistent quel que soit le taux de substitution alors que dans le cas de la bauxite brute, l’ettringite n’existe qu’à 5 et 10% en masse d’additif. Ceci démontre la grande réactivité de l’alumine dans la bauxite calcinée comparée à celle de la bauxite brute. Cette dernière donne par ailleurs des produits avec une microstructure hétérogène et une porosité croissante avec le taux de substitution, alors que la bauxite calcinée abaisse la porosité. Les mortiers obtenus sont de bonne performance en termes de résistance mécanique à la compression avec des minima de 13,2 MPa pour la bauxite brute et 17,4 MPa pour la bauxite calcinée, ce qui est favorable pour leur application dans les matériaux structurants comme ceux de construction. En plus, la bauxite brute qui favorise l’augmentation de la porosité des mortiers convient aussi aux applications utilisant des matériaux poreux comme les filtres à hautes pressions.Questo studio ha permesso di identificare i potenziali utilizzi nella formulazione di prodotti di utilità di due tipi di argilla e di una bauxite, tutti prelevati da Débélé, Prefettura di Kindia (Guinea). Per fare ciò, i tre materiali minerali sono stati sottoposti ad analisi chimiche mediante fluorescenza a raggi X, diffrazione di raggi X, spettrometria all'infrarosso, analisi termiche differenziali e gravimetriche accoppiate, termodilatometria nonché misure della plasticità, distribuzione granulometrica, pozzolanicità, contenuto della fase superficiale e amorfa. I risultati mostrano che le due argille contengono caolinite e muscovite come minerali argillosi maggioritari, rispettivamente 57,40% e 27% contro 55,10% e 19,90%, a cui si aggiungono minerali non plastici come quarzo, goethite, ematite, anatasio e gibbsite. I loro indici di plasticità sono elevati a causa della predominanza di particelle fini. La sinterizzazione a 1200°C mostra che si tratta di argille fusibili che presentano una forte densificazione dovuta alla presenza di muscovite e alla reattività addizionale del quarzo fine. Lo studio delle proprietà fisiche e meccaniche di provini di queste argille cotti tra 700 e 1100°C indica che queste argille sono adatte per composizioni ceramiche dense che richiedono una sufficiente plasticità durante la formatura e una buona stabilità dimensionale durante la cottura. La bauxite, invece, è ricca di gibbsite, il 69,50% e contiene una notevole quantità di ematite e pochissimo quarzo. Come per le due argille, il contenuto in fase amorfa e il carattere pozzolanico sono apprezzabili allo stato naturale e migliorano dopo calcinazione a 600°C. L'impiego di questa bauxite, allo stato grezzo e calcinato, come additivo minerale in parziale sostituzione del cemento Portland dal 5 al 25% nella formulazione di leganti idraulici alternativi ha consentito di ridurre la lavorabilità ei tempi di presa. Nel caso della bauxite calcinata, ettringite e monosolfoalluminato coesistono qualunque sia il grado di sostituzione, mentre nel caso della bauxite grezza l'ettringite esiste solo al 5 e 10% in massa di additivo. Ciò dimostra l'elevata reattività dell'allumina nella bauxite calcinata rispetto a quella della bauxite grezza. Quest'ultimo dà anche prodotti con una microstruttura eterogenea e porosità crescente con il tasso di sostituzione, mentre la bauxite calcinata abbassa la porosità. Le malte ottenute presentano buone prestazioni in termini di resistenza meccanica a compressione con minimi di 13,2 MPa per la bauxite grezza e 17,4 MPa per la bauxite calcinata, favorevole per la loro applicazione in materiali strutturati come quelli da costruzione. Inoltre, la bauxite grezza, che aumenta la porosità delle malte, è adatta anche per applicazioni che utilizzano materiali porosi come filtri ad alta pressione

[Properties of porous ceramics from two Cameroonian clays mixed with sawdust] : Elaboration de céramiques poreuses à base de sciure de bois et de deux argiles du Cameroun

International audienceSawdust was mixed with two clays in a weight ratio varying from 1 to 10 %. Both clays are kaolinitic, but one named MY45g contains a few quantity of fine quartz (9.4 wt. %) and the second denoted BEAC a larger quantity of large size quartz (27.2 wt. %). Samples were shaped and fired between 1200 and 1350°C. At 1000°C, sawdust is reduced to a very small quantity of ashes, containing only SiO2 and Al2O3 oxides. During sintering the densification rate increases with the amount of sawdust, up to 15 % (MY45g) and 3,5 % (BEAC). This phenomenon is due to the increase of inter-connected large pores within the volume, but also to the role of a 3D network of large grains especially with BEAC. The addition of sawdust to clays leads to porous and insulating quality products, without changing the maximum temperature in service. However, the amount of sawdust must stay below 5 wt. % to avoid the excessive reduction of the mechanical strength

Porcelain stoneware with pegmatite and nepheline syenite solid solutions: Pore size distribution and descriptive microstructure

Investigations correlating the pore size distribution-cumulative pore volume to the microstructure are used to compare the efficiency of two solid solutions of pegmatite and nepheline syenite as fluxing agents for the design of porcelainized stoneware. Particularly the fusibility of the two solid solutions was modified by adjusting the CaO content of the bodies. As results, the pegmatite based flux produced an extended viscous phase capable on embedding the crystalline phases and close open porosity as from 1175°C. Conversely, the bodies with nepheline syenite remained relatively porous up to 1225°C although the similar results of the mechanical strength at this temperature. The investigations on microstructure, pores size distribution and cumulative pore volume indicated almost complete reduction of the open pores in the pegmatite based bodies and the development of a band of closed pores ranged between 0.080 and 0.9μm showing P series as a more compact structure. For the nepheline syenite based bodies, the incomplete reduction of the open pores and the relative absence of the band of pores between 0.080 and 0.9μm were ascribed to the difference in fusibility and the viscosity of the glassy phases. These differences were interpreted in term of the differential action of CaO in Na2O-Al2O3-SiO2 and K2O-Al2O3-SiO2 on the amount and viscosity of the liquid phase formed already described in the literature. © 2013 Elsevier Ltd

Pozzolanic activity of kaolins containing aluminum hydroxide

International audienc