3.2 Caractérisation des
géopolymères
3.2.1 Aspect des éprouvettes
La figure 15 présente les grandes et les petites
éprouvettes cylindriques (GPM et GPE) thermiquement non traitées.
A la température ambiante du laboratoire, le façonnage a permis
leur démoulage 7 jours après le coulage de leur pâte. A
leur sortie des moules, ces éprouvettes conservent leur forme pendant
tout le temps de séchage. Elles présentent toutefois
l'efflorescence. Cette efflorescence résulte de la réaction
chimique entre l'excès d'hydroxyde de sodium dissous dans le
matériau avec le gaz carbonique contenu dans l'air atmosphérique
(Komnitsas et Zaharaki, 2007). A la fin du séchage, les
éprouvettes ont la même couleur que le matériau argileux de
départ.
Les éprouvettes cylindriques (GPM et GPE) et
parallélépipédiques (GPD) maintenues préalablement
à 90 °C pendant 24 heures ou traitées à 500 °C
sont présentées sur la figure 16. A la fin du séchage et
du traitement, les éprouvettes ne subissent ni déformation, ni
écornure mais seulement une variation de couleur qui est fonction de la
température.
Figure 15 : Les éprouvettes GPM
(a) et GPE (b) thermiquement non traitées.
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Figure 16 : Les éprouvettes GPM
et GPE traitées à 90 °C (a) ou 500 °C (b) ;
éprouvettes
GPD traitées à 90 °C (c).
3.2.2 Spectrométrie Infrarouge par
Transformée de Fourier
La comparaison entre les spectres infrarouges par
transformée de Fourier (IRTF) des géopolymères
traités à 90, 300 ou 500 °C (Figure 17 b-d) avec celui de la
fraction argileuse (Figure 17-a), montre des différences importantes.
En effet, sur les spectres IRTF des matériaux
traités à 90 ou à 300 °C, il apparait encore les
bandes à 3693 et 3619 cm-1 caractéristiques de la
liaison (O-H) des groupements hydroxyle de la kaolinite. Ceci montre que pour
un traitement thermique atteignant 300 °C la réaction de
géopolymérisation est encore incomplète au sein du
matériau. Ce résultat permet de mettre en exergue
l'efficacité du paramètre « température » au
cours de cette synthèse. Ainsi la comparaison des spectres des
géopolymères traités à 90 et 300 °C (Figure 17
b et c) avec celui du produit obtenu à 500 °C (Figure 17-d) montre
que ce dernier ne contient plus la kaolinite, minéral précurseur
de synthèse. Les bandes entre 3432-3405 cm-1 et entre 1651-
1646 cm-1 sont respectivement attribuables aux vibrations
d'élongation (H-O) et de déformation (H-O-H) dans les
molécules d'eau absorbées ou présentes dans les
cavités de la structure des géopolymères (Fernandez et
Palomo, 2005 ; Rovnanik, 2010). Les bandes entre 1477 et 1415 cm-1
sont attribuables à la vibration d'élongation de la liaison
O-C-O, ceci traduit la présence de carbonate de sodium (Barbosa et
Mackenzie, 2003). La large bande intense entre 951 et 965 cm-1
obtenue pour les traitements à 90, 300 ou à 500 °C, indique
bien que les produits correspondant sont différents du matériau
argileux de départ. En effet, cette bande est attribuable à la
vibration d'élongation asymétrique des liaisons Si-O et Al-O dans
les tétraèdres SiO4 et AlO4 des géopolymères
(Rovnanik, 2010 ; Youssef et al., 2010). Les petites bandes entre 657
et 720 cm-1 représentent les vibrations d'élongation
symétrique des liaisons Si-O-Si et Al-O-Si dans les
géopolymères (Panias et al., 2007).
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Figure 17 : Spectres IRTF : (a)
matériau argileux, (b) géopolymère traité à
90 °C, (b) géopolymère traité à 300 °C,
(d) géopolymère traité à 500 °C.
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