Comportement thermique des géopolymères obtenus à partir d'une argile kaolinite

CHAPITRE 1 : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE

1. Généralités sur les géopolymères

1.1 Définition et Historique

Le terme « Géopolymère », désigne des polymères minéraux synthétiques à structure tridimensionnelle de la famille des aluminosilicates. ( Muniz-V. et al., 2011). Cette expression a été introduite pour la première fois, en 1979 par Joseph Davidovits (Delatte et Facy, 1993 ; Prud'homme et al., 2011).

En effet, suite aux multiples incendies catastrophiques survenus en France dans la période allant de 1970 à 1973 et dont la gravité est attribuée pour la plupart aux matériaux de décoration de type polyester utilisés (Delatte et Facy, 1993 ; Davidovits, 2011), il est devenu impératif de produire sur le marché de nouveaux matériaux plastiques qui résistent au feu, des matériaux ininflammables et incombustibles. C'est dans ce contexte que Davidovits décide d'orienter ses travaux vers la conception de nouveaux matériaux. Dans cette quête, il remarque une similarité dans les conditions de synthèse de certains matériaux plastiques organiques d'une part, et de minéraux feldspathoïdes et zéolites résistants au feu d'autre part. Ces deux types de synthèse se déroulent en milieu alcalin concentré, à la pression atmosphérique et à une température inférieure à 150° C (Delatte et Facy, 1993 ; Davidovits, 2002). Enfin, la revue de la littérature montre qu'à cette période, l'exploitation de la géochimie de ces minéraux pour l'élaboration de liants et des polymères minéraux n'est pas encore assez investiguée (Davidovits, 1991).

Ceci a conduit à l'élaboration, dans la période allant de 1973 à 1976, aux premiers géopolymères et leur application dans le domaine des matériaux de construction (Davidovits, 2011). Ce sont des panneaux géopolymères agglomérés résistants au feu, sorte de matériau composite constitué d'une matrice de copeaux de bois recouverte par un géopolymère. Ce géopolymère était synthétisé à partir d'un mélange de kaolinite, de quartz et d'une solution d'hydroxyde de sodium, à une température variant de 130 à 200° C (Davidovits, 2002).

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La stabilité thermique des géopolymères a amené l'équipe de recherche de Davidovits à orienter ses travaux dans le domaine de l'aéronautique et de la transformation des thermoplastiques (Delatte et Facy, 1993). Par souci d'innovations, les recherches s'orientent vers l'élaboration d'une nouvelle gamme de ciment. En 1983 ceci a abouti à l'élaboration d'un ciment possédant des propriétés mécaniques intéressantes et résistant aux acides. Ce

ciment présente notamment une résistance à la compression de 20 MPa, quatre heures après un maintien à 20° C (Davidovits, 2011).

Les propriétés intéressantes des géopolymères ont dès lors suscité de nombreux travaux scientifiques pour leur potentielle application industrielle (Xu et Van Deventer, 2002). Ces matériaux sont actuellement considérés comme des alternatifs aux matériaux traditionnels (plastiques, céramiques, ciment portland) et des efforts croissants de recherche sont entrepris à travers le monde pour leur possible utilisation dans divers domaines. (Yunsheng et al., 2010 ; Rovnanik, 2010 ; Liew et al., 2011).