Optimisation des propriétés mécaniques et de l’impact environnemental de matériaux à base de terre crue stabilisée par un liant géopolymère pour des applications en travaux publics.

Abstract

Ce travail vise à développer de nouveaux matériaux à base de terre crue (TC) stabilisée au moyen d’un liant géopolymère pour des applications en travaux publics tels que les bordures. Le liant utilisé est à base de métakaolin (MK) et d’une solution alcaline composée de silicate de sodium et de l’hydroxyde de sodium. Afin d’optimiser les formulations vis-à-vis des résistances mécaniques attendues, un plan d’expériences de second degré de type matrice composite a été élaboré en variant trois rapports molaires : SiO₂/Al₂O₃ (X) de 3 à 4 ; Na₂O/Al₂O₃ (Y) de 0.9 à 1.1 et H₂O/Na₂O (Z) de 20 à 26. Quinze formulations ont été élaborées afin d’établir un modèle mathématique de second ordre reliant les résistances mécaniques aux paramètres d’entrée X, Y, et Z. Dans une première approche, le rapport massique métakaolin/terre crue (MK/TC) a été fixé à 0.33. Des éprouvettes prismatiques sont fabriquées et les propriétés physicochimiques et mécaniques sont déterminées. Les premières analyses ont montré que les formulations de rapport molaire SiO₂/Al2O₃ (X) élevé présentent de meilleures résistances mécaniques contrairement aux formulations de rapports H₂O/Na₂O (Z) et Na₂O/Al₂O₃ (Y) élevés. Les résistances optimales en compression (22.5 MPa) et en flexion (4.5 MPa) sont obtenues pour le triplet (X=3.8, Y=0.9 et Z=20). A la suite de la validation du modèle mathématique, statistiquement et expérimentalement, le rapport massique MK/TC a été varié de 0.33 à 0.16 afin d’évaluer l’impact environnemental du liant.