1.4 Méthodes de caractérisation des
géopolymères
Les principales méthodes de caractérisation des
géopolymères utilisent les informations tant sur le plan de la
structure que de la microstructure.
Sur le plan structural, le premier moyen de
caractérisation utilisé est la DRX (Diffraction de Rayons X) ;
ainsi, les diffractogrammes des géopolymères présentent
généralement un halo diffus (tel que 2 èmax compris entre
18 et 40° sur anticathode de cuivre) plutôt que des raies pointues
de diffractions (Davidovits, 1991). L'utilisation de cette méthode de
caractérisation aboutit à la conclusion que les
géopolymères sont des matériaux semi amorphes. Ainsi toute
discussion sur la structure des géopolymères basée sur la
DRX n'est pas précise, car elle offre une faible résolution pour
les matériaux amorphes et elle n'est pas capable de détecter les
cristaux d'une taille de 5-10 nm (Duxson, 2006). La figure 4 présente le
diffractogramme de quelques géopolymères.
Figure 4 : Diffractogramme de
matériaux géopolymériques (Davidovits, 1994).
La DRX est désormais associée à d'autres
méthodes spectroscopiques tels que : l'infrarouge par transformée
de Fourier (IRTF), qui permet de définir les différentes liaisons
dans le matériau et la résonance magnétique
nucléaire RMN-MAS (Magic-Angle-Spinning) qui fournit des
données structurales utiles sur les matériaux d'aluminosilicates
( zéolites, argiles, céramiques, ciments,
géopolymères) et en particulier la RMN-MAS du silicium
(29Si) et de l'aluminium (27Al) (Davidovits, 1991).
Sur le plan microstructural, les techniques microscopiques
principalement utilisées pour l'analyse des géopolymères
sont : la microscopie électronique à balayage (MEB) et la
microscopie électronique à transmission (MET) (Duxson, 2006).
En plus des méthodes d'analyse citées
précédemment, plusieurs autres méthodes sont
utilisées complémentairement pour la caractérisation des
géopolymères ; il s'agit des analyses thermiques (ATD, ATG et
analyses dilatométriques) et des mesures mécaniques (Lemougna et
al., 2011 ; Zeng et al., 2012 ; Duxson et al.,
2006).
1.5 Structure des Géopolymères
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La majorité des géopolymères
synthétisés à partir des diverses sources de
matières premières, sont des mélanges de particules
cristallines et/ou semicristallines d'aluminosilicates avec un gel amorphe
d'aluminosilicate (Xu et Van Deventer, 2002). Selon Davidovits, les
géopolymères ont une structure macromoléculaire semblable
à celle des zéolites ; mais sans un ordre régulier sur une
grande distance. (Davidovits, 1991 ; Rovnanik, 2010).
| Mémoire de Master en chimie rédigé et
présenté par Tchadjié Noumbissié Léonel
(2012).
En se référant au modèle poly(sialate)
proposé par Davidovits, le rapport atomique Si/Al influence la structure
des géopolymères. Un ratio faible de Si/Al (1, 2, 3)
confère un réseau 3D qui est tres rigide. L'augmentation du
rapport Si/Al fournit un caractère polymérique au matériau
(Institut Géopolymère, 2012). La figure 5 présente la
structure proposée par Davidovits pour le géopolymère
K-Poly(sialate-siloxo). Dans cet édifice, les tétraèdres
SiO4 et AlO4 s'enchaînent de façon aléatoire en offrant une
structure désordonnée qui possède des cavités
occupées par des cations alcalins (Davidovits, 1994).
Q4(1Al)
Q4(3Al)
Q4(2Al)
Figure 5 : Structure proposée pour
le géopolymère K-Poly(sialate-siloxo) (Davidovits, 1994).
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