INFLUENCE DES AJOUTS MINERAUX SUR LA RESISTANCE DES MORTIERS VIS-A-VIS DE L'ATTAQUE DE L'ACIDE SULFURIQUE ET LA CARBONATATION NATURELLE

Abstract

Ce mémoire porte sur l’étude de l'influence de l'incorporation de deux ajouts minéraux naturels — la perlite de Maghnia et la pouzzolane de Béni-Saf — sur la durabilité des mortiers soumis à une attaque chimique par l’acide sulfurique (H2SO4) et à la carbonatation naturelle. L’objectif principal est d’évaluer les performances de différentes formulations de mortiers en analysant la perte de masse, le comportement visuel et la profondeur de carbonatation, afin d’identifier les combinaisons les plus adaptées aux environnements agressifs. Des essais expérimentaux ont été menés en laboratoire en exposant les échantillons à une solution d’acide sulfurique à 2 % pendant plusieurs semaines. Parallèlement, des tests de carbonatation naturelle ont été réalisés pour évaluer la pénétration du dioxyde de carbone dans la matrice cimentaire. Les formulations étudiées incluent des dosages variables de perlite (jusqu’à 15 %) et de pouzzolane (jusqu’à 10 %), en substitution partielle du ciment Portland, ainsi qu’un mortier témoin pour référence. Les résultats ont mis en évidence que le mortier témoin sans ajouts minéraux présente la meilleure résistance à l’attaque acide, avec une perte de masse inférieure à celle des formulations contenant de la perlite et/ou de la pouzzolane. En revanche, l’ajout de perlite, notamment à hauteur de 15 %, s’est révélé efficace pour réduire significativement la profondeur de carbonatation, grâce à la densification de la microstructure et à la diminution de la porosité capillaire. Cette étude souligne l’importance de sélectionner les ajouts minéraux en fonction du type d’agression visée. La perlite et la pouzzolane locales offrent un potentiel réel dans le contexte de la construction durable, à condition d’adapter leur emploi aux exigences spécifiques de durabilité. Mots-clés : Durabilité, attaque acide, carbonatation, perlite, pouzzolane. ملخص يتناول هذا البحث دراسة تأثير دمج إضافتين معدنيتين طبيعيتين — البراليت من مغنية والبوزوالن من بني صاف — على والكربنة الطبيعية. ( ₄SO ₂H (ديمومة المونة اإلسمنتية المعرضة لبيئات عدوانية، وبشكل خاص لحمض الكبريت الهدف األساسي هو تقييم أداء تركيبات مختلفة من المونة من خالل تحليل فقدان الكتلة، مظاهر التدهور البصري، وعمق الكربنة، من أجل تحديد الخلطات األنسب تم إجراء اختبارات في المختبر من خالل غمر العينات في محلول حمض الكبريت بتركيز %2 لعدة أسابيع، بالتوازي مع اختبارات الكربنة الطبيعية لدراسة تغلغل ثاني أكسيد الكربون في البنية اإلسمنتية. شملت الخلطات نسبًا مختلفة من البراليت )حتى %51( والبوزوالن )حتى %51( كبديل جزئي عن اإلسمنت البورتالندي، إلى جانب مونة شاهدة للمقارنة أظهرت النتائج أن المونة الشاهدة )دون إضافات معدنية( أبدت أعلى مقاومة للهجوم الحمضي بحمض الكبريت، حيث سجلت أقل فقدان في الكتلة مقارنة بالخلطات المعدلة. أما بالنسبة للكربنة، فقد أثبتت إضافة البراليت بنسبة %51 فعاليتها في تقليل عمق الكربنة بفضل تحسين كثافة البنية وتقليل المسامية الشعرية ا لنوع الوسط العدواني. كما تُبرز إمكانية االستفادة من تؤكد هذه الدراسة على ضرورة اختيار اإلضافات المعدنية وفقً الموارد الطبيعية المحلية مثل البراليت والبوزوالن في إطار البناء المستدام، بشرط استخدامها بشكل يتوافق مع متطلبات الديمومة الكلمات المفتاحية:الديمومة، الهجوم الحمضي، الكربنة، البراليت، البوزوالن Abstract This thesis focuses on the influence of incorporating two natural mineral additives — perlite from Maghnia and pozzolan from Béni-Saf — on the durability of mortars exposed to aggressive environments, particularly sulfuric acid (H₂SO₂) and natural carbonation. The main objective is to assess the performance of various mortar formulations by analyzing mass loss, visual degradation, and carbonation depth, in order to identify the most suitable combinations. Durability tests were carried out in the laboratory by immersing samples in a 2% sulfuric acid solution over several weeks. In parallel, natural carbonation tests were conducted to evaluate the penetration of carbon dioxide into the cementitious matrix. The studied mortars contained varying proportions of perlite (up to 15%) and pozzolan (up to 10%) as partial replacements for Portland cement, along with a control mortar for comparison. The results revealed that the control mortar without mineral additives showed the highest resistance to sulfuric acid attack, exhibiting lower mass loss than the modified formulations. However, the addition of perlite, especially at 15%, significantly reduced the depth of carbonation, due to microstructure densification and decreased capillary porosity. This study highlights the importance of selecting mineral additives based on the type of chemical aggression. Local perlite and pozzolan show real potential for sustainable construction, provided that their use is adapted to specific durability requirements. Keywords : Durability, acid attack, carbonation, perlite, pozzolan.