Effet de la calcination d'un sédiment sur sa capacité à se substituer partiellement au ciment Portland - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

The influence of calcination on a sediment's potential to be used as a partial substitution for Portland cement

Effet de la calcination d'un sédiment sur sa capacité à se substituer partiellement au ciment Portland

Yeakleang Muy
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1361732
  • IdRef : 276246217

Résumé

The manufacture of cement generates high CO2 emissions and requires non-renewable natural resources. The high temperature of 1450 °C also requires high energy consumption. In order to reduce the environmental impact, sediment has been proposed as a new addition to clinker production or as a partial substitution of Portland cement. It also confronts the problem of increasing the annual volume of sediment. This thesis studies the potential use of Lyvet sediment from the Rance River as a partial substitution of Portland cement. The mineralogical analysis of the raw sediment showed the presence of clay minerals such as illite, muscovite, and kaolinite. In order to activate these clays, two modes of calcination at 700 °C are studied, standard kiln calcination and flash kiln calcination. The effect of calcination on the physicochemical and mineralogical property, microstructure, and reactivity of the sediment is discussed. Flash calcination at 700 °C increases the reactivity of the sediment while only partially decomposing the calcium carbonates, thus reducing CO2 emissions compared to static calcination. The effect of substituting 30% cement with raw and flash sediment on the mechanical properties of the mortar was analyzed. For the same E/L ratio and with appropriate admixture, the mortar containing flash sediment can reach mechanical strengths similar to those of the reference mortar as early as 28 days. The durability of mortars with raw and flash sediment is studied by measuring some durability indicators, including accelerated carbonation tests at CO2= 3% and natural carbonation.
La fabrication du ciment génère de fortes émissions de CO2 et nécessite une utilisation de ressources naturelles non renouvelables. La température de cuisson élevée de 1450 °C nécessite aussi des consommations d’énergie importantes. Dans le but de réduire l’impact environnemental, le sédiment a été proposé comme un nouvel ajout dans la fabrication de clinker ou comme une substitution partielle du ciment Portland. Ceci confronte également au problème de l’accroissement du volume annuel de sédiment. Cette thèse apporte sur une étude de potentiel d’utilisation le sédiment Lyvet de la Rance comme une substitution partielle du ciment Portland. L’analyse minéralogique du sédiment brut a montré la présence des minéraux argileux comme l’illite, la muscovite et la kaolinite. Afin d’activer ces argiles, deux modes de calcination à 700 °C sont étudiés, la calcination au four standard et la calcination au four flash. L’effet de la calcination sur la propriété physico-chimique et minéralogique, la microstructure et la réactivité du sédiment est discuté. La calcination flash à 700 °C permet d’augmenter la réactivité du sédiment tout en ne décomposant que partiellement les carbonates de calcium, réduisant ainsi les émissions de CO2 en comparaison à la calcination statique. L’effet de la substitution de 30 % de ciment par de sédiment brut et flash sur les propriétés mécaniques du mortier a été analysé. Pour un même rapport E/L et avec une adjuventation appropriée, le mortier contenant du sédiment flash peut atteindre des résistances mécaniques semblables à celles du mortier de référence et ceci dès 28 jours. La durabilité des mortiers à base du sédiment brut et flash est étudiée par des mesures de certains indicateurs de durabilité y compris des essais de carbonatation accélérée à CO2= 3 % et de carbonatation naturelle.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04496164 , version 1 (08-03-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04496164 , version 1

Citer

Yeakleang Muy. Effet de la calcination d'un sédiment sur sa capacité à se substituer partiellement au ciment Portland. Génie civil. INSA de Rennes, 2022. Français. ⟨NNT : 2022ISAR0023⟩. ⟨tel-04496164⟩
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