Frittage à basse température d'une argile kaolinique du Burkina Faso : transformations thermiques et réorganisations structurales

Discipline

Sciences des Matériaux Céramiques et Traitements de Surfaces

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Gehlenite

Mots-clés

Matériaux -- Propriétés thermiques - Thèses et écrits académiques,

Kaolin - Burkina Faso - Thèses et écrits académiques,

Calcite - Burkina Faso - Thèses et écrits académiques,

Anorthite - Thèses et écrits académiques,

Matériaux -- Propriétés mécaniques - Thèses et écrits académiques,

Frittage (métallurgie)Frittage (métallurgie) -- Thèses et écrits académiques

Ce travail décrit la transformation thermique et le frittage à basse température (1100ʿC) de compositions à base d'une argile kaolinitique du Burkina Faso. L'argile utilisée est représentative des mélanges argileux utilisés dans ce pays pour la fabrication traditionnelle de poterie et de matériaux de construction. L'argile a été utilisée seule ou en mélange avec de la calcite.L'argile est caractérisée en ce qui concerne sa composition chimique et minéralogique. Nous avons aussi déterminé ses caractéristiques structurales, ce qui a montré que le fer, comme impureté majoritaire est inclus dans la structure de la kaolinite, en site octaédriques. L'étude des transformations thermiques subies par l'argile seule indique un comportement typique d'une argile kaolinitique peu organisée structuralement. Il a été possible de détailler les processus de transformations et de densification et de quantifier les énergies d'activation correspondantes. Néanmoins, pour ce type de matériau, la caractérisation du comportement intrinsèque du matériau lors du frittage, en utilisant la dilatométrie, doit être soustraite des observations expérimentales.Les mélanges argile-calcite sont intéressants puisqu'ils permettent d'augmenter la résistance mécanique malgré la faible température de frittage. Ces mélanges sont transformés dès 950ʿC en un matériau partiellement recristallisé. On est présence d'un processus de frittage-réaction avec formation successive de méta kaolinite et chaux, de géhlénite puis d'anorthite. Ces phases cristallisées sont sous forme de nodules microniques dans une matrice peu organisée structuralement et poreuse. La séquence de transformation a été caractérisée, ce qui a mis en évidence les transformations structurales préférentielles ainsi que les orientation mutuelles des réseaux cristallins.Les propriétés mécaniques de ces matériaux sont conditionnées par la nature très hétérogène de leur texture. Le réseau tridimensionnel de particules d'anorthite est partiellement interconnecté dans la matrice poreuse. Les propriétés mécaniques sont fortement reliées aux interconnections des cristallites ainsi qu'à la porométrie de la matrice. En particulier la ténacité et le module de Weibull sont en relation forte avec la prédominance de l'un ou l'autre de ces aspects de la texture.