Des fines de brique de terre cuite comme liants de substitution dans les ciments et les matériaux alcali-activés - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Terracota brick fines as substitute binders in cements and alkali-activated materials

Des fines de brique de terre cuite comme liants de substitution dans les ciments et les matériaux alcali-activés

Résumé

The construction industry today produces an enormous amount of waste, especially during the deconstruction and demolition of buildings. Terracota brick, which is the subject of our study, represents a significant part of this inert waste in some regions. The recycling of bricks is already carried out in the form of aggregates used for example in road embankments. But this constitutes what is called a "downcycling" operation. The investigated way is a valorization with higher added value via the elaboration of mixed hydraulic binders based on brick fines which are not presently recycled.The first way of valorization is the substitution of Portland cement composite based with reference brick fines with three granulometries (D50 of 3µm, 20 µm and 180 µm) on the hand and fines brick from demolition sites (D50 = 20 µm) on the other hand. The second valorization way is their use in alkali-activated materials, by means of substitution of blast furnace slag (GGBFS) by brick fines with a grain size of D50 = 20 µm.The objective of the study is to understand the impact of the incorporation of brick fines in these two binders. The approach is a chemical, physical and mechanical characterization over time of the new binders. Valorization in cement is conclusive when substitutions rates up to 20%: the performance of the material is equivalent to that of the control cement. For alkali-activated materials, it is shown that brick fines can be a precursor equivalent to GGBFS and thus lead to mechanical performances equivalent to control even up to 50% substitution rate in brick fines. Under certain conditions of alkali-activated solution concentration, the addition of 30% brick fines can greatly improve workability time. This actually leads to a decrease in mechanical performance, but it is still in accordance with the construction needs.
L’industrie de la construction produit aujourd’hui une quantité énorme de déchets, plus particulièrement lors de la déconstruction et la démolition de bâtiments. La brique, objet de notre étude, représente une part importante de ces déchets inertes dans certaines régions comme le Nord de la France et la Belgique. Le recyclage des briques est déjà réalisé sous forme de granulats utilisés notamment dans les remblais routiers. Mais cela constitue ce que l’on appelle une opération de « downcycling ». La voie investiguée est une valorisation à plus forte valeur ajoutée via l’élaboration de liants hydrauliques mixtes à base de fines de brique, pour lesquelles il n’existe pas de recyclage à l’heure actuelle.La première voie de valorisation est l’élaboration d’un ciment composé Portland à base de fines de brique de référence avec trois granulométries (D50 de 3µm, 20 µm et 180 µm) d’une part et de fines issues de chantier de démolition (D50 = 20 µm) d’autre part. La deuxième voie de valorisation est l’utilisation de matériaux alcali-activés, avec substitution de laitier de haut-fourneau (GGBFS) par des fines de brique de granulométrie D50 = 20 µm.L’objectif de l’étude est de comprendre l’impact de l’incorporation de fines de briques dans ces deux liants, sur base d’une caractérisation chimique, physique et mécanique des liants formulés au cours du temps. La valorisation dans un ciment est concluante avec des taux de substitution jusqu’à 20 %. Les performances du matériau ainsi formulé sont équivalentes à celles du ciment contrôle. Pour les matériaux alcali-activés, il est démontré que les fines de brique peuvent être un précurseur équivalent au GGBFS et permettre d’atteindre des performances mécaniques équivalentes au contrôle jusqu’à 50 % de substitution. Sous certaines conditions de concentration en solution alcali-activatrice, l’apport de 30 % de fines de briques peut améliorer grandement le temps d’ouvrabilité. Ceci entraîne certes une diminution des performances mécaniques mais elles restent toutefois conformes aux besoins de la construction.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03163936 , version 1 (09-03-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03163936 , version 1

Citer

Adèle Grellier. Des fines de brique de terre cuite comme liants de substitution dans les ciments et les matériaux alcali-activés. Génie civil. Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai; Université de Liège, 2020. Français. ⟨NNT : 2020MTLD0013⟩. ⟨tel-03163936⟩
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