Microstructure et durabilité des géopolymères à base de laitier de haut fourneau et de métakaolin

Abstract

Dans un contexte mondial de réduction des émissions de CO2, cette thèse s’inscrit dans la recherche de solutions de construction durable en Algérie, en valorisant Laitier de haut fourneau granulé broyé (LHFGB), un sous-produit sidérurgique peu exploité. L’objectif est de développer et d’optimiser une formulation de mortier géopolymère à haute performance, en activant le LHFGB avec des solutions alcalines et en incorporant du métakaolin issu de ressources locales. Les résultats expérimentaux ont montré que les formulations optimales, notamment celles avec un rapport molaire SiO2/Na2O compris entre 1,17 et 1,23, permettent d’atteindre des résistances à la compression allant jusqu’à 94 MPa à 90 jours, et une résistance à la flexion de 13,03 MPa, dépassant largement celles des mortiers au ciment Portland. L’ajout de 15 % de métakaolin a encore renforcé ces performances, atteignant une résistance à la compression supérieure à 95 MPa tout en améliorant la microstructure, avec une matrice plus dense, homogène et faiblement poreuse. Le mélange G5-2022, avec un bon équilibre entre maniabilité et stabilité, a présenté un diamètre d’écoulement de 160 mm, idéal pour le moulage. Les analyses microstructurales (MEB/EDS, DRX, FTIR, ATG/ATD) ont confirmé la formation d’un réseau géopolymérique compact et durable, avec une vitesse ultrasonique atteignant 4410 m/s, indicatrice d’une forte compacité interne. Ces résultats démontrent le fort potentiel des géopolymères à base de LGHFB et de métakaolin comme alternative écologique, économique et techniquement fiable au ciment Portland dans le contexte algérien.