Utilisation des déchets de verre comme ajouts cimentaires et approche prédictive du comportement mécanique des mortiers par le Réseau de Neurones Artificiels

Résumé

Le présent travail consiste à étudier les propriétés des déchets de verre sodo-calcique et des déchets de verre de plomb, comme ajouts cimentaires. Pour ce faire, des verres de tubes cathodiques (D ˂ 75 µm) et ceux bouteilles d’emballages (D ˂ 80 µm) sont ajoutés aux ciments de Bélite (Cimaf) et d’Alite (Dangote), de 5% à 35% avec un pas de 5%. Le verre sodo-calcique utilisé a un pourcentage en éléments réactifs (SiO2 + AL2O3 + Fe2O3) de 73,35%. Son ajout au ciment augmente proportionnellement la consistance et le temps de prise de la pâte. Il améliore les propriétés mécaniques des mortiers jusqu’à 20% d’ajout et l’optimum des résistances est obtenu à 5% d’ajout à 2 jours (IA = 112,82%), puis à chaque fois à 10% entre 7 jours (IA = 120,27%) et 300 jours (IA = 108,47%). Les hydrates détectés sont l’Alite, la Bélite, la Célite, la Ferrite, les CSH, le Carbonate de Sodium, la Chaux, la Calcite, l’Ettringite, la Portlandite, la Stratlingite, le Monosulfate et le périclase, avec en trace la Makatite et la Thaumasite. Leurs mécanismes de formation sont à l’origine des propriétés obtenues. Les bonnes corrélations entre les propriétés physiques et mécaniques ont permis de développer par régression polynomiale des modèles de prédiction avec des R2 = 0,94 pour la résistance à la compression (RC) et R2 = 0,92 pour la résistance à la flexion (RF). S’agissant du verre de plomb, les éléments réactifs sont présents à 26,66%. Son ajout augmente également la consistance et le temps de prise de la pâte. L’indice d’activité pouzzolanique (IA) devient supérieure à 100% à partir de 56 jours de cure, pour 10 et 15 % d’ajout et l’optimum est obtenu systématiquement à 15%, avec IA = 114,86% à 56 jour et IA = 108,41% à 300 jours. Les hydrates identifiés ici sont l’Alite, la Bélite, la Célite, la Ferrite, les CSH, la Chaux, la calcite, l’Ettringite, la Portlandite, la Stratlingite, le Monosulfate et le périclase. Les modèles obtenus par régression polynomiale ont des R2 = 0,94 pour RC et R2 = 0,91 pour RF. Le test de lixiviation montre que le plomb ne se relargue pas des matrices avec ajout de verre de plomb. L’ajout de verre améliore la durabilité aux acides et à la calcination de façon similaire aux propriétés mécaniques. L’ajout de verre sodo-calcique réduit proportionnellement la conductivité thermique des mortiers jusqu’à -38,99% et l’ajout de verre de plomb jusqu’à -49,95%. La méthode MLP du Réseau de Neurones, permet de prédire RC et RF avec à l’entrainement, des coefficients de corrélation minimum R2 = 0,86 et à la validation R2 = 0,77. Dans les deux cas, les valeurs de MAE et RMSE sont au maximum égales à 2,12 et 2,67, respectivement.

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