Caractérisation physicochimique des aluminosilicates (argiles et bauxite) de Kindia, Guinée: Application dans la formulation des mortiers hydrauliques et des compostions céramiques

Résumé

Cette étude a permis d’identifier les potentielles utilisations dans la formulation des produits utilitaires de deux types d’argile et une bauxite, tous prélevés à Débélé, Préfecture de Kindia (Guinée). Pour ce faire, les trois matériaux minéraux ont fait l’objet d’analyse chimique à la fluorescence X, de diffraction des rayons X, de spectrométrie infrarouge, des analyses thermiques couplées différentielle et gravimétrique, de la thermodilatométrie ainsi que de la mesure de la plasticité, la distribution granulométrique, la pouzzolanicité, la surface spécifique et la teneur en phase amorphe. Les résultats montrent que les deux argiles contiennent la kaolinite et la muscovite comme minéraux argileux majoritaires, 57,40% et 27% contre 55,10% et 19,90% respectivement auxquels s’ajoutent les minéraux non plastiques tels que le quartz, la goethite, l’hématite, l’anatase et la gibbsite. Leurs indices de plasticité sont élevés en raison de la prédominance de fines particules. Le frittage à 1200°C montre que ce sont des argiles fusibles qui présentent une forte densification due à la présence de la muscovite et la réactivité additionnelle du quartz fin. L’étude des propriétés physiques et mécaniques des éprouvettes de ces argiles cuites entre 700 et 1100°C indique que ces argiles conviennent pour les compositions céramiques denses qui nécessitent une plasticité suffisante au façonnage et une bonne stabilité dimensionnelle à la cuisson. La bauxite quant à elle, est riche en gibbsite, 69,50% et contient une quantité considérable d’hématite et très peu de quartz. Comme pour les deux argiles, sa teneur en phase amorphe et le caractère pouzzolanique sont appréciables dès l’état naturel et s’améliorent après calcination à 600 °C. L’utilisation de cette bauxite, à l’état brut et calciné, comme additif minéral en substitution partielle du ciment portland de 5 à 25% dans la formulation des liants hydrauliques alternatifs a permis de réduire l’ouvrabilité et le temps de prise. Dans le cas de la bauxite calcinée, l’ettringite et le monosulfoaluminate coexistent quel que soit le taux de substitution alors que dans le cas de la bauxite brute, l’ettringite n’existe qu’à 5 et 10% en masse d’additif. Ceci démontre la grande réactivité de l’alumine dans la bauxite calcinée comparée à celle de la bauxite brute. Cette dernière donne par ailleurs des produits avec une microstructure hétérogène et une porosité croissante avec le taux de substitution, alors que la bauxite calcinée abaisse la porosité. Les mortiers obtenus sont de bonne performance en termes de résistance mécanique à la compression avec des minima de 13,2 MPa pour la bauxite brute et 17,4 MPa pour la bauxite calcinée, ce qui est favorable pour leur application dans les matériaux structurants comme ceux de construction. En plus, la bauxite brute qui favorise l’augmentation de la porosité des mortiers convient aussi aux applications utilisant des matériaux poreux comme les filtres à hautes pressions.

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