Influence of the nature and concentration of alkali cations in silicate solutions on the behavior of MK-CaCO3 based geopolymers at 600–1150 °C

The objective of this work is to study the effect of the nature (potassium or a mixture of potassium and sodium) and concentration of alkali cations on the behavior of geopolymers at a high temperature (1150 °C). First, the physico-chemical characteristics of the different geopolymers, such as the initial viscosity, the density of the mixture and structural data (Raman spectroscopy), are presented. Then, thermal analysis, dilatometry and mercury porosity are conducted, as well as the mechanical behavior and X-ray diffraction after 1150 °C. The different formulations display different trends depending on the concentration and the nature of the alkaline cations. In comparison to the use of a potassium cation, the addition of sodium leads to an increase of the viscosity and a decrease of the onset temperature of the viscous flow. The potassium-based formulations show better behavior after treatment at high temperature (1150 °C). The improvement in the mechanical properties after thermal treatment is controlled by the different crystalline phases formed, such as leucite and anorthite

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