Elaboration d’un mortier à base d’un ciment expiré traité thermiquement

Abstract

Le secteur de la construction, essentiel au développement économique et social, rencontre des défis majeurs en de durabilité, à la gestion des ressources et à la réduction de son impact environnemental, notamment à cause de forte émission de carbone liée à la production de ciment. Le gaspillage de ciment expiré, dû à un mauvais stockage, entraîne des transformations chimiques qui détériorent ses propriétés, rendant son réemploi difficile. Ce phénomène engendre des pertes économiques et environnementales importantes. Ce travail de recherche vise à étudier la possibilité d’incorporation des taux de 10%, 15%, 20% et 25% de ce ciment traité thermiquement à 200°C et 400°C dans la formulation de mortiers en substitution partielle au ciment neuve. Une étude expérimentale a été menée pour évaluer l'effet de cette approche sur les propriétés physiques et mécaniques du mortier, à l’état frais et durci. Les essaisréalisés concernent: - La maniabilité (à l’aide du maniabilimètre B), - La résistance à la flexion et à la compression (à 3, 14 et 28 jours), - L’absorption d’eau, - Et le calcul de l’indice d’activité pouzzolanique. Les résultats obtenus montrent que le traitement thermique du ciment expiré, en particulier à 200°C avec un taux de substitution de 15%, améliore évidemment les performances mécaniques du mortier par rapport un mortier témoin. Néanmoins, les résistances mécaniques des mortiers à la flexion et à la compression restent proche à celle du mortier témoins. Les mortiers substitués par un ciment expiré ont une évolution d’absorption d’eau similaire et proche à celle du mortier témoin. L’étude conclut que cette méthode représente une solution durable et économique pour la réutilisation des ciments expirés dans des applications non structurelles, tout en contribuant à la réduction des déchets et à la durabilité environnementale du secteur de la construction. Mot clé : Ciment expiré, Mortier, Absorption d’eau, Traitement thermique. 2 ABSTRACT The construction sector, essential to economic and social development, faces major challenges in terms of sustainability, resource management and reducing its environmental impact, especially because of the high carbon emission associated with cement production. Wasted expired cement, due to improper storage, leads to chemical transformations that deteriorate its properties, making it difficult to reuse. This phenomenon generates significant economic and environmental losses. The aim of this research project is to investigate the possibility of incorporating 10%, 15%, 20% and 25% of this cement, heat-treated at 200°C and 400°C, into mortar formulations as a partial replacement for new cement. An experimental study was carried out to assess the effect of this approach on the physical and mechanical properties of mortar, in the fresh and hardened states. The tests carried out concerned: - Workability (using the B workability meter), - Flexural and compressive strength (at 3, 14 and 28 days), - Water absorption, - Pozzolanic activity index. The results obtained show that heat treatment of expired cement, in particular at 200°C with a substitution rate of 15%, obviously improves the mechanical performance of the mortar compared with a control mortar. Nevertheless, the mortars' flexural and compressive strengths remain close to those of the control mortar. Mortars substituted with expired cement have a similar water absorption trend to that of the control mortar. The study concludes that this method represents a sustainable and cost-effective solution for the reuse of expired cements in non-structural applications, while contributing to waste reduction and the environmental sustainability of the construction sector. Key word: Expired cement, Mortar, Water absorption, Heat treatment. 3 ملخص للتنمية االقتصادية واالجتماعية، تحديات كبيرة فيما يتعلق باالستدامة وإدارة يواجه قطاع التشييد، الذي يعد ضرورياً الموارد والحد من األثر البيئي، ألسباب ليس أقلها ارتفاع انبعاثات الكربون المرتبطة بإنتاج األسمنت. ويؤدي إهدار األسمنت منتهي الصالحية، بسبب سوء التخزين، إلى تحوالت كيميائية تؤدي إلى تدهور خواصه، مما يجعل من الصعب إعادة استخدامه. وهذا يؤدي إلى خسائر اقتصادية وبيئية كبيرة. % من هذا األسمنت المعالج حرارياً الهدف من هذا البحث هو دراسة إمكانية دمج نسب %10 و%15 و%20 و25 عند درجة حرارة 200 درجة مئوية و400 درجة مئوية في تركيبات المالط كبديل جزئي لألسمنت الجديد. جريت دراسة تجريبية لتقييم تأثير هذا النهج على الخواص الفيزيائية والميكانيكية للمالط، في الحالة الطازجة والصلبة. ُ أ تتعلق االختبارات التي أجريت بما يلي: - قابلية التشكيل )باستخدام مقياس قابلية التشكيل "ب" ( - قوة االنثناء والضغط )في 3 و14 و28 يو ًما(, - امتصاص الماء, - وحساب مؤشر النشاط البوزوالني. تُظهر النتائج التي تم الحصول عليها أن المعالجة الحرارية لألسمنت منتهي الصالحية، وال سيما عند درجة حرارة 200 درجة مئوية مع معدل استبدال بنسبة ،%15 تحسن بوضوح األداء الميكانيكي للمالط مقارنة بالمالط الشاهد. ومع ذلك، تبقى قوة االنثناء والضغط في المالط قريبة من قوة المالط الشاهد. المونة المستبدلة باألسمنت منتهي الصالحية لها اتجاه امتصاص الماء مماثل للمالط الشاهد. وتخلص الدراسة إلى أن هذه الطريقة تمثل حالً مستداماً وفعاالً من حيث التكلفة إلعادة استخدام األسمنت منتهي الصالحية في التطبيقات غير اإلنشائية، مع المساهمة في الحد من النفايات واالستدامة البيئية لقطاع البناء والتشييد. الكلمة الرئيسية: اسمنت منتهي الصالحية، مالط، امتصاص الماء، المعالجة الحرارية.