Elaboration de céramiques silicatées à base des matières premières argileuses et d'un déchet végétal de Centrafrique : Caractéristiques physicochimiques et frittage

Discipline

Matériaux céramiques et traitement de Surface

Classification

Physique,

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Illites, Musa Paradisiaca, Limites d’Atterberg, Céramiques silicatées, Flux visqueux, Propriétés d’usage

Mots-clés

Argile,

Kaolinite,

Bananier plantain,

Sols -- Physique,

Silicates,

Frittage (métallurgie)

La gestion des déchets est devenue une préoccupation importante à l’échelle globale ces dernières années. Aujourd'hui, la réglementation impose la valorisation de ces déchets afin de limiter les quantités mises en décharge et de préserver les ressources naturelles. C’est ainsi que dans le domaine de la céramique, certains déchets organiques sont utilisés pour l’élaboration des matériaux de construction à base d’argiles. Dans ce contexte, trois sites argileux (notés NZ1, NZ2 et KO) et un déchet organique (peaux de plantain : Musa Paradisiaca, noté MP) abondant en Centrafrique (et dans toute la région tropicale), ont été visés pour ce travail. Il en résulte que ces argiles, riches en kaolinite, illites et quartz, peuvent être utilisées dans le domaine des terres cuites. Pour NZ1 et KO, la porosité ouverte diminue de 50% avec l'augmentation de la température de frittage entre 900 et 1200 °C, tandis que leurs valeurs de conductivité thermique et de contrainte à la rupture sont améliorées. L’ajout de 3 et 5% de MP, respectivement pour KO et NZ1 a permis d’améliorer la résistance à la compression diamétrale d’au moins 10% des céramiques obtenues. Une diminution significative de température de cuisson a été observée, conduisant à une économie d'énergie de cuisson (ΔT entre 100 à 200 °C). Pour l’argile NZ2, l'incorporation de MP conduit à une porosité ouverte comprise entre 36 et 40% et à une diminution de près de 60% de la résistance à la compression diamétrale après une cuisson à 1100 °C. Dans tous les systèmes argileux, le frittage par flux visqueux est prépondérant dès le début de la consolidation et est couplé avec un mécanisme de diffusion aux joints de grains avec l’augmentation de la température de frittage. La présence de MP, contribue à favoriser le développement du flux visqueux, d’où l’amélioration de l’état de densification observé pour NZ1 et KO à 1000 °C. Les valeurs de conductivité thermique et de contrainte à la rupture du squelette solide ont permis de qualifier l’incidence de la formation de mullite et de la quantité de phase amorphe au regard des compositions respectives de ces matériaux argileux.