Formulation de mortiers imprimables à faible impact carbone incorporant des additions minérales - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Formulation of low carbon impact printable mortars incorporating mineral additions

Formulation de mortiers imprimables à faible impact carbone incorporant des additions minérales

Estelle Hynek
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1233168
  • IdRef : 268142378

Résumé

3D printing of concrete is a construction technology that is developing worldwide. However, most of the cementitious inks used to date are composed of cement, whose production generates high CO2 emissions. This study, carried out in partnership with the company Constructions 3D, aims to reduce the amount of clinker in printable mortars by incorporating mineral additions such as blast furnace slag and metakaolin. These materials are chosen for their low carbon impact and complementary properties. The main objective is to study the influence of these two materials on the fresh and hardened state behavior of cementitious inks. Rheological, mechanical and shrinkage properties are studied. In a first stage, binary binder inks are formulated, composed of cement and one of the mineral additions at different volume substitution rates (from 0% to 50% for GGBFS and from 0% to 70% for MK). In a second stage, a ternary ink in which 70% of the cement volume is substituted by blast furnace slag and metakaolin is formulated and characterized. All mortars are formulated to have the same initial workability and to be printable in the laboratory. 3D printing tests at full scale are performed to validate or not the printability of the materials. The ternary ink, intended to be produced industrially, is also tested at the building site scale. This work allows to study and evaluate the impact of the scale and material change on the fresh state behavior of the same mortar.
L’impression 3D du béton est une technologie de construction qui tend à se développer mondialement. Cependant, la plupart des encres cimentaires utilisées à ce jour sont majoritairement composées de ciment dont la production engendre de fortes émissions de CO2. Cette étude réalisée en partenariat avec la société Constructions 3D vise à réduire la quantité de clinker des mortiers imprimables en incorporant des additions minérales telles que le laitier de haut-fourneau et le métakaolin. Ces matériaux sont choisis pour leur faible impact carbone et leurs propriétés complémentaires. L’objectif principal est d’étudier l’influence de ces deux matériaux sur le comportement aux états frais et durci des encres cimentaires. Les propriétés rhéologiques, mécaniques et le retrait sont étudiés. Dans un premier temps, des encres à liants binaires sont formulées, composées de ciment et de l’une des additions minérales à différents taux de substitutions volumiques (de 0% à 50% pour le LHF et de 0% à 70% pour le MK). Dans un second temps, une encre ternaire dans laquelle 70% du volume de ciment est substitué par du laitier de haut-fourneau et du métakaolin est formulée et caractérisée. Tous les mortiers sont formulés de sorte à posséder la même maniabilité initiale et à être imprimables au laboratoire. Des essais d’impression 3D à l’échelle 1 sont réalisés pour valider ou non l’imprimabilité des matériaux. L’encre ternaire, destinée à être produite industriellement, est également testée à l’échelle dite chantier. Ces travaux permettent d’étudier et d’évaluer l’impact du changement d’échelle et de matériel sur le comportement à l’état frais d’un même mortier.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04011873 , version 1 (02-03-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04011873 , version 1

Citer

Estelle Hynek. Formulation de mortiers imprimables à faible impact carbone incorporant des additions minérales. Construction durable. Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2022. Français. ⟨NNT : 2022MTLD0008⟩. ⟨tel-04011873⟩
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