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Expo 2012
- 1. Ecole Nationale Laboratoire de Chimie d’Ingénieurs de Sfax Industrielle INCORPORATION DES DECHETS DE VERRES DANS LE CIMENT PORTLAND Abdelhafidh KHMIRI Encadré par : Mme Basma SAMET M. Moncef CHAABOUNI Laboratoire de Chimie Industrielle (ENIS) 1
- 2. Contexte et problématique 100 Quantité (Mille tonnes) 80 60 40 20 0 1996 1999 2001 2005 Production totale en verre Déchets des verres collectés Évolution des quantités de verre produites et taux de verres collectés Hétérogénéité des stocks de verre collectés
- 3. Contexte et problématique Hétérogénéité des déchets de verres par des indésirables (faïences bétons plastique …) Difficultés de triage et de recyclage Entreposage de milliers de tonnes de déchets de verres non biodégradable dans la nature 3
- 4. Contexte et problématique • Laine de verre • Filtres pour piscines • Industrie de la peinture • Abrasion au jet … Valorisation dans les bétons comme pouzzolane Une pouzzolane est un matériau siliceux, qui lorsqu’il est finement broyé fixe la portlandite du ciment hydraté. 4
- 5. Contexte et problématique L’exploitation des déchets de verre pour la fabrication des bétons présente plusieurs avantages tels que: La diminution de la consommation de l’énergie La diminution de dégagement de gaz à effet de serre La consommation d’une grande quantité de verre hétérogène 5
- 6. Plan de l’exposé Incorporation des déchets de verres dans la ciment Portland I ntroduction C aractérisation physico-chimique du verre E valuation de l’activité pouzzolanique des verres I dentification des produits de la réaction pouzzolanique A pplication d’un plan de mélange mixte pour la recherche d’une formule optimale d’un ciment composé C onclusion générale 6
- 7. Caractérisation physicochimique des poudres de verres Traitement du verre Triage, lavage et séchage Broyage et tamisage Dénominations A1 A2 A3 A4 Fractions [µm] 100-80 80-40 <40 <20 7
- 8. Caractérisation physicochimique des poudres de verres • Caractérisation par Fluorescence X % SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O SO3 TiO2 Cr2O3 Verre vert 71.44 1.70 0,37 10,81 1.65 13.24 0.36 0.16 0.024 0.19 Verre blanc 71.48 1.59 0,065 11,45 1.22 13.35 0.47 0.26 0.032 - Fumée de silice 93.17 0.32 1.02 0.58 0.48 0.3 1.17 0.12 - - Cem I 42.5 N 20.59 6.62 3.54 63.61 1.39 0.13 0.61 1.94 - - Le verre utilisé est un verre sodo-calcique Comparés à la fumée de silice, les déchets de verre ont une teneur en silice relativement moins élevée et des teneurs en sodium et calcium plus élevées. 8
- 9. Caractérisation physicochimique des poudres de verres Caractérisation par Diffraction RX les deux types des déchets de verres analysés, le vert et transparent sont totalement amorphes 9
- 10. Caractérisation physicochimique des poudres de verres Distribution des dimensions des particules Surface Blaine: • Ciment : 3800 cm2/g. • Déchets de verres 20 μm : 4480 cm2/g. • Fumée de silice : 5429 cm2/g. 10
- 11. Caractérisation physicochimique des poudres de verres Conclusion des résultats de l’analyse physico-chimique : Amorphe Teneur importante en silice Surface spécifique élevée lorsqu’ils sont finement broyés Ces résultats sont à priori en faveur de leur utilisation en tant que matériau pouzzolanique. 11
- 12. Évaluation de l’activité pouzzolanique des poudres de verres Évaluation de l’activité pouzzolanique Essai Chapelle Dosage chimique de la chaux résiduelle (par un acide) Méthode mécanique Résistance à la compression Résistance à la flexion Méthode physique Dosage de la chaux Résiduelle (Ca(OH)2) par DSC 12
- 13. Évaluation de l’activité pouzzolanique des poudres de verres Principe du phénomène pouzzolanique Définition: Une pouzzolane est un matériau siliceux, qui lorsqu’il est finement broyé fixe la portlandite du ciment hydraté. Mécanisme d’action L’hydratation du ciment: Ciment portland + Eau C-S-H + Chaux Fixation de la chaux: + pouzzolane C-S-H Pouzzolane: Naturelle • Les cendres volcaniques • Les tufs Artificielle • Les cendres volantes • Les fumées de Silice • Les laitiers de haut fourneau • Les argiles calcinées 13
- 14. Évaluation de l’activité pouzzolanique des poudres de verres Principe de la méthode chimique: Essai Chapelle 1g de poudre de verre 1g de chaux (CaO) 200 ml d’eau Ébullition moyenne pendant 16 heures Refroidissement puis dosage du Ca(OH)2 n’ayant pas réagit par l’acide HCl 1N Déduction de la quantité de CaO consommé par le calcul 14
- 15. Évaluation de l’activité pouzzolanique des poudres de verres Consommation de chaux par les déchets de verres 0,6 Verre vert 0,5 Verre clair gCa(OH)2 consommé par 0,4 1g de verre 0,3 0,2 0,1 0 SF DV<20 DV<40 40<DV<80 80<DV<100 Finèsse La consommation de la chaux est d’autant plus importante que la finesse est élevée. Le verre de classe A4 consomme des quantités de chaux jugée importantes bien que inférieures à celles de la fumée de silice. 15
- 16. Évaluation de l’activité pouzzolanique des poudres de verres Principe de la méthode mécanique 80% de Ciment de type I Mélangeur 20% de poudre de verre E/L= 0,5 Moules 4*4*16 cm Moulage dans des moules de dimension 4*4*16 cm Résistance à la compression à l’age de 7, 28, et 90 jours puis arrêt d’hydratation par l’acétone Éprouvettes Fc Fc Mortier : 80% Ciment Rc 20% déchets des verres I= Fc Fc Fc Rc référence Mortier : 100% Ciment Essai de flexion Essai de compression 16
- 17. Évaluation de l’activité pouzzolanique des poudres de verres Indice d’activité pouzzolanique, (%), Limite de la norme ASTM C618 Suivant la norme ASTM les plus élevées sont celles relatives aux Les résistances mécaniques C 618, les déchets de verres des deux classes A4 et A3 peuventpur ou comme pouzzolane fumée de silice ou échantillons de ciment servir additionné avec la dans les ciments. les déchets de verres A4 inférieurs à 20 µm 17
- 18. Évaluation de l’activité pouzzolanique des poudres de verres Méthode physique: Caractérisation par DSC du mortier ciment-déchet de verre 20µm-sable C-A-H C-S-H ↓ exo C-A-Ŝ-H CH Ettringite C-DVV20 _90 j DSC (mW/mg) C-DVV20 _07 j Température °C 50 150 250 350 450 Ca(OH)2 + pouzzolane C-S-H La quantité de la portlandite résiduelle diminue d’intensité au cours 18 du temps signe de l’évolution de la réaction pouzzolanique.
- 19. Évaluation de l’activité pouzzolanique des poudres de verres Étude comparative des thermogrammes de DSC des mortiers (ciment-déchet de verre (<40 ou <20 µm)-sable) à 90 jours C-A-H C-S-H CH exo ↓ C-A-Ŝ-H C-DVV20 _90 j Ettringite DSC (mW/mg) C-DVB20 _90 j C-FS _90 j Ciment _90 j C-DVV40 _90 j C-DVB40 _90 j Température °C 20 120 220 320 420 La réaction pouzzolanique s’ests’est développée dans le ciment La réaction pouzzolanique surtout développée avec tous les échantillons additionnées de verre à 20 µm ou bien de la fumée de contenant ou bien du verre inférieur ou de fumée de silice silice 19
- 20. Confirmation de l’activité pouzzolanique des déchets de verres dans le ciment 18 surface de pic de la chaux en J/g 16 CPA 14 12 DV40 10 8 6 4 FS 2 DV20 0 7 jours 90 jours les mortiers contenant la fumée de silice renferment des la quantité de portlandite résiduelle dans les mortiers renfermant des la teneurenen Portlandite dans les mortiers des déchets La teneur de Portlandite supérieures mortiers contenantcontenant portlandite dans les quantités de verre inférieurs à 20 µm est nettement celles des à celle dans les à inférieure mortiers avec additions du ciment cours du augmente au cours du temps 20 seulementdiminue au Portlandinférieurs à 40 µm temps mortiers avecde verre inférieurs à 20 µm les déchets des déchets de verres
- 21. Identification des produits de la réaction pouzzolanique • Caractérisation par DRX du mortier ciment- déchet de verre 20µm-sable 1 1 + + 5 4 3 5 + 5 6 4 5 4 6 5 4 4 5 4 2 5 5 5 5 + 7 10 8 4 + 5 +6 9 10 5 2 + 5 5 + + 10 10 5 + 10 5 11 55 4 4 5 8 7 11 11 4 10 6 9 10 4 4 5 11 5 5 C-DVV20_90 C-DVV20_07 j 17 22 27 32 Angle 2θ 1 : Quartz ; 2 : Ca(OH)2 ; 3 : CaCO3 ; 4: C-S-H ; 5: C-A-S-H ; 6: Na2CO3·10H2O; 7: MgCO3·3H2O; 8: A-S-H ; 9: C-A-H ; 10: C-A-Š-H ; 11: C-A-F-H la présence de pics attribuables aux carbonates de sodium hydraté.aux Le diffractogramme montre aussi l’existence de pics attribuables La L’intensité du pic relatif à la de calcium hydratés. de 7 phases sontsigne silicates et aux aluminosilicates Portlandite diminue Ces sodium hydratés à 90 jours, plus présence de cette phase explique l’absence de silicates de de l'évolution de la réaction pouzzolanique. abondantes après 90 jours expansif dans le système étudié 21
- 22. Identification des produits de la réaction pouzzolanique Étude comparative des spectres de DRX des mortiers (ciment-déchet de verre (<40 ou <20 µm)-sable) à 90 jours 54 5 3 1 1 + + + 6 5 4 4 5 7 5 4 6 2 4 5 + 5 4 5 + 10 + +5 10 5 5 10 10 5 5 11 11 5 10 6 98 55 5 5 4 C-DVV20_90 j C-DVB20_90 j C-DVV40_90 j C-DVB40_90 j C-FS_90 j CPA_90 j Angle 2θ 17,92 22,92 27,92 1 : Quartz ; 2 : Ca(OH)2 ; 3 : CaCO3 ; 4: C-S-H ; 5:: C-A-S-H ; 6: Na2CO3·10H2O; 7: MgCO3·3H2O; 8: A-S-H ; 9: C-A-H ; 10: C-A-Š-H ; 11: C-A-F-H L’évolution duintéressant à la remarquer que la réaction pouzzolanique s’est mieux Il est surtout pic relatif de portlandite prouve que le développement de la réaction pouzzolanique estle verre inférieur à 20 µm qu’avec la fumée de silice faible développée avec d’autant plus avancé que la granulométrie du verre est 22
- 23. Identification des produits de la réaction pouzzolanique • Étude comparative des thermogrammes de DSC des pâtes (chaux-déchet de verre (<40 ou <20 µm)) à 90 jours C-S-H DSC (mW/mg) exo ↓ CH CH-DVV20_90 j CH-DVB20_90 j CH-FS_90 j CH-DVV40_90 j CH-DVB40_90 j 10 110 210 310 410 510 Température (°C) • Étude comparative des spectres de DRX des pâtes (chaux-déchet de verre (<40 ou <20 µm)) à 90 jours 2+3+4 4 4 4 1 5 34 4 4 + 4 44 6 6 4 4 +4 + 4 3 4 6 4 +5 4 5 5 5 4 1 5 CH-DVV20_90 j CH-DVB20_90 j CH-DVV40_90 j CH-DVB40_90 j 28 29 30 31 32 33 34 Angle 2θ 23 1:Ca(OH)2 ; 2: CaCO3; 3: NaCO3.10H2O; 4: C-S-H; 5: C-A-S-H. 6: MgSiO3
- 24. Identification des produits de la réaction pouzzolanique Observation microscopique du pate chaux-déchet de verre 20 µm à 28 jours Picture 12 Présence d’un gel à la surface des particules de verre et des cristaux sous forme d’aiguilles de silicates de calcium hydratés 24
- 25. Identification des produits de la réaction pouzzolanique Observation microscopique du pate chaux-déchet de verre 20 µm à 90 jours A 90 jours la structure du mortier est plus dense que celle à 28 jours 25
- 26. Application d’un plan de mélange mixte pour la recherche d’une formule optimale d’un ciment composé Objectif: Recherche d’une composition optimale d’un ciment composé renfermant un taux élevé de poudre de verre. Méthodologie: Réalisation d’un plan d’expériences du type: plan de mélange mixte par combinaison: . d’un plan de mélange à trois composants: Z : ciment, Z : 1 2 Déchet de verre et Z3: Fumée de silice. . d’un plan factoriel à deux variables à deux niveaux: X : type 1 de verre et X2: Finesse de verre. 26
- 27. Application d’un plan de mélange mixte pour la recherche d’une formule optimale d’un ciment composé Méthodologie Poudre de verre Fumée de silice Ciments composés Ciment de type I Ciment(Z1)ou Z’1) Domaine d’étude 0.7 Trois composants Contraintes 0.7 Z’3 Z’2 • Le ciment: 0,70 ≤ z1 ≤ 1 • Le verre: 0≤ z2 ≤ 0,3 • La fumée de silice: 0 ≤ z3 ≤ 0,3 Déchet de verre (Z2) Fumée de silice (Z3) 27
- 28. Application d’un plan de mélange mixte pour la recherche d’une formule optimale d’un ciment composé X2 Méthodologie Z’1=1 Z’1=1 Facteurs externes : X =-1, X =1 X1=1, X2=1 X1: Couleur des poudres de verre 1 2 (vert et incolore) X2: Finesse de broyage (<20µm et Z’ =1 2 Z’ =1 3 Z’2=1 Z’3=1 <40µm) X1 Z’1=1 Z’1=1 Réponses mesurées Résistance àXla compression à 28 X =-1, =-1 1 2 X1=1, X2=-1 jours Résistance à la compression à 90 jours Z’ =1 Z’ =1 Z’2=1 Z’3=1 2 3 52 expériences envisageables pour ajuster un modèle mathématique ŷ= f(Z1, Z2, Z3, X1 et X2).
- 29. Application d’un plan de mélange mixte pour la recherche d’une formule optimale d’un ciment composé Méthodologie Plan de Mélange : ŷ1= f(Z1, Z2, Z3) ŷ1= b1Z’1+ b2Z’2 + b3Z’3 + b12Z’1Z’2 + b13Z’1Z’3 + b23Z’2Z’3 + b123Z’1Z’2Z’3 Plan factoriel: ŷ2= f(X1, X2) ŷ2= a0 + a1X1 + a2X2 Plan de mélange mixte: ŷ = ŷ1* ŷ2 ŷ : comporte 21 coefficients. Il faut réaliser au minimum 21 expériences Utilisation d’un algotithme d’échange pour choisir un nombre réduit et les coordonnées des points expérimentaux 28 expériences ont été sélectionnées 29
- 30. Application d’un plan de mélange mixte pour la recherche d’une formule optimale d’un ciment composé Résultats et discussion Modèle: ŷ90 = 61.600 Z1 + 49.926 Z2 + 56.274 Z3 + 23.125 (Z1Z2) + 29.565 (Z1Z3) + 20.300 (Z2Z3) - 294.284 (Z1Z2Z3) - 0.666 (X4Z1) + 3.711 (X4Z2) - 0.245 (X4Z3) + 2.881 (X4Z1Z2) + 1.376 (X4Z1Z3) - 3.783 (X4Z2Z3) - 8.126 (X4Z1Z2Z3) - 0.600 (X5Z1) - 0.285 (X5Z2) - 3.688 (X5Z1Z2) - 4.670 (X5Z1Z3) - 20.217 (X5Z2Z3) - 4.878 (X5Z1Z2Z3). Il est difficile de prévoir l’évolution de la résistance à la compression en utilisant le modèle ainsi établi. Par contre il est aisé de décrire l’évolution de la réponse à partir des courbes d’isoréponses tracées dans le domaine expérimental. 30
- 31. Application d’un plan de mélange mixte pour la recherche d’une formule optimale d’un ciment composé • Etude des courbes d’isoréponses de la réponse y90 Ciment Z’1 X2 Ciment Z’1 Type de verre Verre Z’2 Fumée de silice Z’3 Verre Z’2 Fumée de silice Z’3 Ciment Z’1 Ciment Z’1 X1 Finesse Verre Z’2 Fumée de silice Z’3 Verre Z’2 Fumée de silice Z’3 Ceci signifie que pour viser des résistances à la compression relativement élevées on Lesverre vert semble à la compression (> 20%)renfermantélevéesles plusmélange plus Le résistances à de fortes proportions sont à la la compressionque peu faibles sont Dans Les résistances développer résistances d’autant plusoudu verre àle silice dans le L’incorporationcas compression des mélanges de compression fumée de plus élevées tous les la étudiés, les résistances à verre de un 20µm sont doit envisager des compositions qui se rapprochent des frontières du domaine que cellesriche en contenant du verre inférieur à à la compression. est du verre incolore. ciment entraîne ciment. élevées que cellesune diminution deexpérimental exploré. rencontrées au centre du domaine la résistance 40µm. 31 expérimental.
- 32. Application d’un plan de mélange mixte pour la recherche d’une formule optimale d’un ciment composé • Etude des courbes d’isoréponses de la réponse y90 Ciment Z’1 X2 Ciment Z’1 E(62,1 MPa) x Type de verre D (63,84 MPa) x A (56,3MPa) B (56,4 MPa) x x x Verre Z’2 C (60,6 MPa) Fumée de silice Z’3 Verre Z’2 Fumée de silice Z’3 Ciment Z’1 Ciment Z’1 X1 Finesse Verre Z’2 Fumée de silice Z’3 Verre Z’2 Fumée de silice Z’3 La remarque la plusséparée des déchets de pouvons formuler 15% de les au ciment diminue de En effet pour les mélanges contenant seulement 70% de ciment, concerneverremélanges renfermant Bien que l’addition importante que nous verre et de la fumée de silice et 15% de fumées la environ 80% C), leur et 20% de à la compression sont plus élevées développerrelatives à32des silices (point de ciment résistance déchet de verre (point D) qui peuvent que en évidence résistances résistance à la compression, les courbes d’isoréponses permettent de mettre celles des un effet de à la compression supérieuresciment et 30% de verre (point A) ou 30% de fumée de silice (point B) mélangesentre ces deux additifs. synergie contenant 70% de à celles des ciments purs (point E).
- 33. Application d’un plan de mélange mixte pour la recherche d’une formule optimale d’un ciment composé Confirmation des résultats à 90 jours Ciment Z’1 Courbes d’Isoréponses de y90 64,62 MPa - Finesse =20 µm A2 x - Type =verre vert. 63,5 MPa A1 x Déchet de verre Z’2 Fumée de silice Z’3 y90exp. y90calc. Série Z1 Z2 Z3 X1 X2 (MPa) (MPa) 29 0,8 0,2 0,0 -1 +1 63,5 63,84 30 0,9 0,1 0,0 -1 +1 64,62 64,3633
- 34. Conclusion Au terme de cette étude destinée à substituer une partie du ciment Portland par des déchets de verres nous pouvons tirer les conclusions suivantes: Les analyses physicochimiques montrent que les déchets de verres sont des matériaux amorphes, riche en silice donc potentiellement pouzzolanique s’ils sont finement broyés. les propriétés pouzzolaniques de ce matériau ont été évaluées en utilisant trois méthodes chimique, mécanique et physique. Cette étude a montré que seul le verre broyé à des finesses inférieures à 40 µm est pouzzolanique. Le comportement du verre mélangé à la chaux pure ou au ciment Portland a été étudié par DRX, DSC et MEB. Ces techniques ont permis d’une part de suivre l’évolution de la Portlandite (Ca(OH)2) au cours du temps et d’autre part d’identifier les produits de la réaction pouzzolanique. La réalisation d’un plan de mélange mixte nous a permis de proposer une composition intéressante d’un ciment composé renfermant une teneur relativement élevée de poudre de verre à 20 µm. 34
- 35. Perspectives Bien que ce travail ait donné des résultats intéressants relatifs à la substitution d’une partie du ciment par des déchets de verres finement broyés, il n’en demeure pas moins que la durabilité du béton n’a pas été abordée dans ce travail. Cette question est pourtant d’une importance capitale compte tenu de l’apport élevé d’alcalis accompagnant la substitution d’une partie du ciment par les déchets de verres. Ces alcalis peuvent réagir avec certains granulats réactifs du béton pour former des produits expansifs qui risquent à moyen terme de nuire à la durabilité du béton. Cette question sera sans nul doute l’objet de notre attention lors des travaux ultérieurs destinés à compléter cette étude. 35
- 36. MERCI POUR VOTRE ATTENTION 36
- 37. 37
- 38. Méthode mécanique (chaux-déchet de verre) 75% de poudre de verre Mélangeur 25% de chaux (Ca(OH)2 E/L= 0,6 Moules Moulage dans des micro-éprouvette cylindrique cylindrique de hauteur 4 cm de 4*2 cm diamètre 2 cm Résistance à la compression à l’age de 7, 28, et 90 jours puis arrêt d’hydratation par l’acétone Éprouvettes Fc Si Rc> 4,13 MPa à 28 jours = Matériaux pouzzolanique satisfaisant (Norme ASTM C 593) Fc 38 Essai de compression
- 39. Méthode mécanique (chaux-déchet de verre) Résistance à la compression (ASTM C593) 12 Résistance à la compression 10 8 6 Limite de la 4 norme ASTM C 593 2 0 CH- CH- CH- CH- CH- CH- CH- CH- CH-FS DVV20 DVB20 DVV40 DVB40 DVV80 DVB80 DVV100DVB100 7jours 28jours 90jours Suivant la norme ASTM C 593, les déchets de verres sont des matériaux pouzzolaniques s’ils sont broyés à des tailles inférieures à 20µm ou inférieure à 40 μm. 39
- 40. Méthode physique (chaux-déchet de verre) Caractérisation par DSC de la pâte chaux-déchet de verre 20µm CH 1,10 C-S-H ↓exo 0,80 DSC(mW/mg) 0,50 0,20 90 jours 28 jours 7 jours -0,10 10 110 210 310 410 510 Température (°C) Ca(OH)2 + pouzzolane C-S-H La quantité de la portlandite résiduelle diminue d’intensité au cours 40 du temps pour s’annuler à 90 jours
- 41. Méthode physique (chaux-déchet de verre) Étude comparative des thermogrammes de DSC des pâtes (chaux-déchet de verr (<40 ou <20 µm)) C-S-H exo ↓ CH DSC (mW/mg) CH-DVV20_90 j CH-DVB20_90 j CH-FS_90 j CH-DVV40_90 j CH-DVB40_90 j Température (°C) 10 110 210 310 410 510 La réaction pouzzolanique est achevée pour des pâtes contenant des déchets de verres de classe A4 et persiste dans le cas des pâtes contenant des déchets de verres de classe A3. 41
- 42. Identification des produits de la réaction pouzzolanique dans la pâte déchet de verre 20 µm - chaux Caractérisation par DRX de la pâte chaux-déchet de verre 20µm 4+2+3 4+2 2+ 4 5 4 4 4 4 44 3 44 + + + 6 4 + 4 4 4 5 514 5 5 44 3 6 5 1 5 4 90 jours 7 jours 29 31 32 34 Angle 2θ 28 30 33 1:Ca(OH)2 ; 2: CaCO3; 3: NaCO3.10H2O; 4: C-S-H; 5: C-A-S-H; 6: MgSiO3. L’intensité des deux phases, hydroxyde de calcium et calcite, diminue lorsque l’âge de l’éprouvette passe de 7 à 90 jours et commence à disparaître à 90 jours. On note l’existence des pics attribuables aux silicates et aluminosilicate de calcium 42 hydratés, du silicate de magnésium et du carbonate de sodium hydraté
- 43. Étude comparative des produits de la réaction pouzzolanique dans la pâte déchet de verre - chaux 2+3+ 4 4 4 1 4 4 44 5 3 + + + 4 + 4 4 54 6 64 4 4 5 44 3 4 5 6 5 1 5 4 CH-DVV20_90 j CH-DVB20_90 j CH-DVV40_90 j CH-DVB40_90 j Angle 2θ 28 29 30 31 32 33 34 1:Ca(OH)2 ; 2: CaCO3; 3: NaCO3.10H2O; 4: C-S-H; 5: C-A-S-H. 6: MgSiO3 Les produits de la réaction pouzzolanique sont plus intenses dans les pâtes confectionnés avec les déchets de verres de classe A4 que ceux dans les pâtes confectionnés par les déchets de verres de classe A3. 43
- 44. Effet des déchets de verres sur la prise et l’expansion des ciments Eau (%) t1 et t2 (mn) Expansion (mm) 300 300 3 200 200 2 100 100 1 0 0 0 ref 100µm 80µm 40µm 20µm FS Type de mortier Expansion(mm) t1: Début de prise t2: Fin de prise Eau (%) Plus la taille des grains de déchets de verres augmente plus la demande en eau diminue. Plus la poudre de verre est réactives plus l’expansion est faible Le manque de réactivité des gros grains de déchets de verre est à l’origine du retard du début et fin de prise 44
Notes de l'éditeur
- Merci Mr le président
- Sur cette diapositive nous avons présenté par un histogramme l’évolution de la production du verre ainsi que l’évolution des quantités collectées à partir des rejets Toutefois le recyclage du verre pose des problèmes en raison de son hétérogénéité surtout de point de vue couleur.
- En plus de ses différentes couleurs, les déchets de verres sont encore associés à d’autres déchets tels que: débris de Faïences, briques, bétons, plastiques,….. Ceci pose des problèmes de triage et par conséquent de recyclage entraînant l’accumulation de milliers de tonnes de déchets de verre non biodégradable dans la nature
- Actuellement une faible partie des déchets de verres est récupérée dans le monde pour servir dans divers domaines tels que: la fabrication de la laine de verre, la fabrication des filtres pour piscines, dans l’industrie de la peinture et pour l’abrasion au jet. Des quantités beaucoup plus importantes de déchets de verre sont exploités dans la fabrication du béton en tant que substitut pouzzolanique d’une partie du ciment. Une pouzzolane est un matériau siliceux, qui lorsqu’il est finement broyé fixe la chaux libre du ciment hydraté.
- L’exploitation des déchets de verre pour la fabrication des bétons présente plusieurs avantages tels que: La diminution de la consommation de l’énergie La diminution de dégagement de gaz à effet de serre La consommation d’une grande quantité de verre hétérogène C’est dans ce contexte que nous avons décidé de réaliser des travaux de recherche destinés à « l’incorporation des déchets de verres dans le ciment Portland » Dans la suite de cet exposé, je vais présenter une description de l’essentiel des travaux que j’ai réalisé en adoptant le plan suivant.
- Je commencerai par présenter les résultats de la caractérisation physico-chimique des déchets de verres. Ensuite, je décrirais les méthodes qui ont été appliquées dans ce travail pour évaluer l’activité pouzzolanique des déchets de verres et les résultats obtenus. Le suivi de l’activité pouzzolanique sera supportée par une étude destinée à l’identification des produits de la réaction pouzzolanique. Enfin, je présenterais l’étude que j’ai menée en vue de mettre au point une formule optimale d’un ciment additionné de déchets de verre. La recherche d’une composition optimale a été conduite en appliquant la méthodologie des plans d’expériences. Une conclusion générale et les perspectives de ce travail clôtureront cet exposé.
- Voyons pour commencer les résultats des essais de caractérisation physico-chimique des poudres de verres. Notons tout d’abord que le verre que nous avons trié se présente sous forme de débris de dimensions inférieures à 5 cm. Deux types de déchets de verre ont été retenus pour cette étude, il s’agit de verre vert et verre incolore. Ce verre a été broyé en quatre classes granulométrique à savoir: entre 100-80µm, entre 80-40µm, <40 µm, <20µm.
- Sur cette diapositive j’ai présenté les résultats de l’analyse par Fluorescence X. Ils montrent surtout que: Il s’agit d’un verre sodo-calcique comme le prouve ses teneurs élevées en sodium et calcium. Comparés à la fumée de silice qui est considérée comme pouzzolane de référence, on peut remarquer que les déchets de verre ont une teneur en silice relativement moins élevée et des teneurs en sodium et calcium plus élevées.
- L’analyse par diffraction des rayons X a permis d’obtenir les diffractogrammes présentées sur cette diapositive. Ils montrent clairement que les deux types de déchets de verre analysés, le vert et le transparent sont amorphes puisqu’on observe pas de pics, on observe plutôt un halo caractéristique des matériaux amorphes.
- Nous avons encore procédé à l’analyse granulométrique au moyen d’un granulomètre Laser de six échantillons. Ils s’agit des quatre classes de verre broyés de la fumée de silice commerciale et d’un ciment Portland. La comparaison de ces courbes granulométriques permet d’affirmer que: Les déchets de verre des classes A1, A2 et A3 ont des tailles des grains supérieures à celles du ciment. La taille des grains du verre de la classe A4 est inférieure à celle du ciment mais supérieure à celle de la fumée de silice. Les surfaces Blaine en accord avec les mêmes granulométriques sont aussi indiquées sur la diapositive.
- Pour récapituler les résulats de ces analyses, on peut affirmer que les déchets de verres retenus sont: Totalement amorphes présentent une teneur en silice relativement importante Une surface spécifique élevée lorsqu’ils sont finement broyés. Ces résultats sont à priori en faveur de leur utilisation en tant que matériau pouzzolanique.
- Ayant remarqué cette aptitude des déchets de verres à jouer le rôle de matériau pouzzolanique, nous avons cherché à évaluer quantitativement cette activité par trois méthodes spécifiques. Il s’agit de l’essai Chapelle et les méthodes mécanique et physique
- Avant de décrire ces trois méthodes d’évaluation de l’activité pouzzolanique, je vais rappeler brièvement le principe de ce phénomène. Tout d’abord je rappelle la définition: Une pouzzolane est un matériau siliceux ou silicoalumineux, qui lorsqu’il est finement broyé fixe la chaux libre du ciment hydraté. Ensuite on doit signaler que lors de l’hydratation du ciment, il se forme de la chaux libre qui fragilise la structure du béton durci. Mais la présence de pouzzolanes, favorise la fixation de cette chaux. Enfin, on peut citer quelques exemples de matériaux qui sont utilisés comme pouzzolanes: Des pouzzolanes naturelles: comme les cendres volcaniques et les tufs Des pouzzolanes artificielles: comme les cendres volantes, les fumées de silices, les laitiers de haut fourneau et les argiles calcinés.
- Lors de l’essai Chapelle: on porte à ébullition un mélange de 1g de poudre de verre, 1g de chaux et 200 ml d’eau. On titre ensuite la quantité de chaux qui n’a pas été fixée par le verre.
- L’application de l’essai Chapelle aux quatre classes de verres testés ainsi qu’à la fumée de silice a permis d’obtenir les résultats présentés sous forme d’histogramme sur la diapositive suivante. Ces résultats montrent clairement que: La consommation de la chaux est d’autant plus importante que la finesse est élevée. Le verre de classe A4 c’est-à-dire ayant une granulométrie < 20 µm consomme des quantité de chaux jugée importantes bien que inférieures à celles de la fumée de silice.
- L’évaluation de l’activité pouzzolanique par la méthode mécanique se fait de la manière suivante: On prépare un mélange renfermant 80% de ciment et 20% de poudre de verre et un rapport eau sur liant égal à 0,5. Ce mélangé est moulé puis testé mécaniquement à l’age de 7, 28 et 90 jours. L’indice d’activité pouzzolanique « I » est calculé par le rapport de la Rc du mortier testé sur celle du mortier de référence.
- L’application de cette méthode mécanique a permis d’obtenir les résultats suivants: Les résistances mécaniques les plus élevées sont celles relatives aux échantillons de ciment pur ou additionné avec la fumée de silice ou les déchets de verres A4 inférieurs à 20 µm. On se référant à la norme ASTM C 618, qui exige un indice d’activité supérieur à 75%, on peut affirmer que les déchets de verres des deux classes A4 et A3 peuvent servir comme pouzzolane dans les ciments. Ces résultats sont parfaitement en accord avec ceux de l’essai Chapelle.
- La méthode physique destinée à évaluer l’activité pouzzolanique consiste à mesurer par DSC le taux de portlandite présent dans les échantillons du mortiers durcis au bout de 7, 28 et 90 jours. L’application de cette méthode physique à des échantillons de ciment mélangés à des déchets de verre de 20 µm a permis d’obtenir les thermogramme suivants: Les phénomènes thermiques à 120°C, à 320°C et 495°C prouvent le déroulement de la réaction pouzzolanique. Le premier est endothermique, il est attribué à la déshydratation du silicate et d’aluminate de calcium hydraté. L’intensité de ce pic augmente au cours du temps. Ceci s’explique par la formation du silicate de calcium hydraté suite à l’évolution de la réaction pouzzolanique: Ca(OH) 2 + pouzzolane C-S-H. L’accident exothermique observée à 320°C est attribuable à l’hydrolyse du verre résiduel. Il disparaît totalement à 90 jours indiquant une consommation totale du verre introduit. Le dernier pic endothermique à 495°C est attribuable à la décomposition de Ca(OH)2 résiduel, il diminue d’intensité au cours du temps. Ceci explique l’évolution de la réaction pouzzolanique et la consommation de la portlandite.
- La même étude a été conduite en utilisant les autres classes granulométriques des déchets de verres. Les résultats sont comparés à ceux du ciment pur et du ciment mélangé à de la fumée de silice. Si on examine l’évolution du pic à 495°C relatif à la décomposition de Ca(OH)2, on peut affirmer que: La réaction pouzzolanique s’est développée dans tous les échantillons additionnées de verre ou de fumée de silice. La réaction pouzzolanique s’est surtout développée avec le ciment contenant ou bien du verre inférieur à 20 µm ou bien de la fumée de silice.
- Pour confirmer l’évolution de la réaction pouzzolanique, nous avons procédé à la quantification de la portlandite par intégration de la surface du pic correspondant situé vers 495°C. Les résultats obtenus sont présentés sur cette diapositive. On note facilement que La teneur en Portlandite dans les mortiers contenant seulement du ciment Portland augmente au cours du temps. Par contre la teneur en portlandite dans les mortiers renfermant des additions diminue au cours du temps.. Ceci prouve que les déchets de verre ou la fumée de silice consomment la Portlandite. On remarque également que la quantité de portlandite résiduelle dans les mortiers contenant des dechets de verre inférieurs à 20 µm est nettement inférieure à celles dans les mortiers avec des déchets de verres inférieurs à 40 µm. Ceci explique que la cinétique de la réaction pouzzolanique est plus rapide avec les déchets de verre inférieurs à 20 µm que les déchets de verre inférieurs à 40 µm. Enfin, les mortiers contenant la fumée de silice renferment des quantités de Portlandite supérieures à celles des mortiers contenant les déchets de verre inférieurs à 20 µm.
- Nous avons utilisé la diffraction des rayons X, afin de mieux identifier les produits de la réaction pouzzolanique. L’examen des spectres des rayons X permet de prouver l’existence: D’une Portlandite résiduelle et la calcite formée de carbonatation de cette portlandite. L’intensité du pic relatif à la Portlandite diminue de 7 à 90 jours, signe de l'évolution de la réaction pouzzolanique. Le diffractogramme montre aussi l’existence de pics attribuables aux silicates et aux aluminosilicates de calcium hydratés. Ces phases sont plus abondantes après 90 jours. De plus, on note la présence de pics attribuables aux carbonates de sodium hydraté. La présence de cette phase explique l’ absence de silicates de sodium hydratés expansif dans le système étudié.
- De même nous avons analysé par DRX le comportement des six mortiers étudiées. L’évolution du pic relatif à la portlandite prouve que le développement de la réaction pouzzolanique est d’autant plus avancé que la granulométrie du verre est faible. Il est surtout intéressant de remarquer que la réaction pouzzolanique s’est mieux développer avec le verre inférieur à 20 µm qu’avec la fumée de silice.
- Afin de conforter nos résultats obtenus en incorporant les déchets de verres dans le ciment, nous avons mené la même étude en mélangeant les déchets de verre directement avec le Ca(OH)2 dans un rapport 75/25. les résultats obtenus par DSC et DRX sont en accord avec ceux des mortiers.
- Nous avons enfin procédé à l’analyse par microscope électronique à balayage des échantillons de chaux additionnés de déchets de verre. Les photos montrent clairement l’attaque de particules de verre par la chaux. On voit surtout apparaître un gel à la surface des particules de verre et des cristaux sous forme d’aiguilles de silicates de calcium hydratés.
- Il est à remarquer que les photos des échantillons âgés de 90 jours montrent une structure plus dense que celle à 28 jours. Ceci prouve la continuation de la réaction pouzzolanique et explique l’amélioration de la résistance mécanique.
- Après avoir confirmée l’activité pouzzolanique des déchets de verres, nous avons cherché à obtenir une composition optimale d’un ciment composé renfermant un taux élevé de poudre de verre. A cette fin nous avons réalisé un plan d’expériences du type: plan de mélange mixte par combinaison: . d’un plan de mélange à trois composants: Z1: ciment, Z2: Déchet de verre et Z3: Fumée de silice. . d’un plan factoriel à deux variables à deux niveaux: X1: type de verre et X2: Finesse de verre .
- Certaines contraintes ont été imposées aux composant du mélange. Pour le ciment on doit l’utiliser à des taux compris entre 100 et 70%. Pour le verre et la fumée de silice on a envisagé de les tester à des teneurs inférieurs à 30%. Ces contraintes limitent le domaine d’étude au triangle hachuré présentée sur cette diapositive.
- Les variables externes concernent le type de verre (incolore ou vert) et la finesse du verre qui prend deux niveaux : <20 et <40µm. Le plan de mélange mixte consiste à mesurer la résistance à la compression à 28 et à 90 jours pour différentes composition du mélange pour les quatre combinaisons possibles des niveaux des deux variables externes choisies X1 et X2. Cette procédure permet d’envisager 52 expériences à réaliser en vue d’établir un modèle mathématique qui traduit la relation entre la résistance à la compression et les facteurs.
- Le modèle mathématique relatif au plan de mélange est y1 à 7 coefficients. Le modèle mathématique relatif au plan factoriel est y2 à 3 coefficients. Le modèle mathématique global est y= y1*y2 à 21 coefficient. Dans ces conditions, on doit réaliser au minimum 21 expériences. Comme nous avons envisagé la possibilité de réaliser 52 expériences, nous avons fait appel à l’algorithme d’échange du logiciel Nemrod pour choisir un nombre réduit et les coordonnées des points expérimentaux . Ainsi 28 expériences ont été sélectionnées.
- Pour illustrer les résultats obtenus, nous avons choisi de discuter l’évolution de la résistance à la compression à 90 jours. Le modèle mathématique relatifs à la résistance à la compression à 90 jours est le suivant : ŷ 90 = 61.600 Z1 + 49.926 Z2 + 56.274 Z3 + 23.125 (Z1Z2) + 29.565 (Z1Z3) + 20.300 (Z2Z3) - 294.284 (Z1Z2Z3) - 0.666 (X4Z1) + 3.711 (X4Z2) - 0.245 (X4Z3) + 2.881 (X4Z1Z2) + 1.376 (X4Z1Z3) - 3.783 (X4Z2Z3) - 8.126 (X4Z1Z2Z3) - 0.600 (X5Z1) - 0.285 (X5Z2) - 3.688 (X5Z1Z2) - 4.670 (X5Z1Z3) - 20.217 (X5Z2Z3) - 4.878 (X5Z1Z2Z3). Il est difficile de prévoir l’évolution de la résistance à la compression en utilisant le modèle ainsi établi. Par contre il est aisé de décrire l’évolution de la réponse à partir des courbes d’isoréponses tracées dans le domaine expérimental.
- Les résistances à la compression sont d’autant plus élevées que le mélange est riche en ciment. L’incorporation de fortes proportions (> 20%) de verre ou de fumée de silice dans le ciment entraîne une diminution de la résistance à la compression. Dans tous les cas étudiés, les résistances à la compression les plus faibles sont rencontrées au centre du domaine expérimental exploré (environ 80% de ciment, 10% de verre et 10% de fumée de silice). Ceci signifie que pour viser des résistances à la compression relativement élevées on doit envisager des compositions qui se rapprochent des frontières du domaine expérimental. Les résistances à la compression des mélanges renfermant du verre inférieurs à 20µm sont plus élevées que celles contenant du verre inférieurs à 40µm. Ce résultat confirme que le pouvoir pouzzolanique du verre est d’autant plus élevé que la taille des particules est faible. Le verre vert semble développer des résistances à la compression un peu plus élevées que celles du verre incolore.
- Bien que l’addition séparée des déchets de verre et de la fumée de silice au ciment diminue la résistance à la compression, les courbes d’isoréponses permettent de mettre en évidence un effet de synergie entre ces deux additifs. En effet pour les mélanges contenant seulement 70% de ciment, 15% de verre et 15% de fumées de silices (point C), leur résistance à la compression sont plus élevées que celles relatives à des mélanges contenant 70% de ciment et 30% de verre (point A) ou 30% de fumée de silice (point B). La remarque la plus importante que nous pouvons formuler concerne les mélanges renfermant environ 80% de ciment et 20% de déchet de verre qui peuvent développer des résistances à la compression supérieures à celles des ciments purs (point D). De tels mélanges présentent un intérêt à la fois économique et environnemental certain.
- En vue de confirmer ces résultats nous avons procédé à la mesure des résistances à la compression à 90 jours pour deux mortiers. Le premier renfermant 90% de ciment et 10% de verre vert broyé à 20 µm (point A1), a une résistance à la compression expérimentale de 64,66 MPa et une résistance calculée de 64,36 MPa. Ce mélange est destinée à vérifier la maximisation de la résistance à la compression. Le deuxième mélange renfermant 80% de ciment et 20% de verre vert broyé à 20µm (point A2), a une résistance à la compression expérimentale de 63,5 MPa et une résistance calculée de 63,84 Mpa destiné à obtenir une résistance à la compression relativement élevée avec un prix de revient relativement bas. Les résultats obtenus rapportés dans ce tableau confirment nos prévisions.
- Au terme de cette étude destinée à substituer une partie du ciment Portland par des déchets de verres nous pouvons tirer les conclusions suivantes: Les analyses physicochimiques montrent que les déchets de verres sont des matériaux amorphes, riche en silice donc potentiellement pouzzolanique s’ils sont finement broyés. les propriétés pouzzolaniques de ce matériau ont été évaluées en utilisant trois méthodes chimique, mécanique et physique. Cette étude a montré que seul le verre broyé à des finesses inférieures à 40 µm est pouzzolanique. Le comportement du verre mélangé à la chaux pure ou au ciment Portland a été étudié par DRX, DSC et MEB. Ces technique sont permis d’une part de suivre l’évolution de la Portlandite (Ca(OH)2 au cours du temps et d’autre part d’identifier les produits de la réaction pouzzolanique. La réalisation d’un plan de mélange mixte nous a permis de proposer une composition intéressante d’un ciment composé renfermant une teneur relativement élevée de poudre de verre à 20 µm.
- Bien que ce travail ait donné des résultats intéressants relatifs à la substitution d’une partie du ciment par des déchets de verres finement broyés, il n’en demeure pas moins que la durabilité du béton n’a pas été abordée dans ce travail. Cette question est pourtant d’une importance capitale compte tenu de l’apport élevé d’alcalis accompagnant la substitution d’une partie du ciment par les déchets de verres. Ces alcalis peuvent réagir avec certains granulats réactifs du béton pour former des produits expansifs qui risquent à moyen terme de nuire à la durabilité du béton. Cette question sera sans nul doute l’objet de notre attention lors des travaux ultérieurs destinés à compléter cette étude.
- Merci pour votre attention
- Pour simplifier le milieu réactionnel nous avons choisi un système simplifié chaux-déchet de verre. L’évaluation de l’activité pouzzolanique par la méthode mécanique dans ce système se fait de la manière suivante: On prépare un mélange renfermant 25% de chaux et 75% de poudre de verre et un rapport eau sur liant égal à 0,6. Ce mélangé est moulé puis testé mécaniquement à l’age de 7, 28 et 90 jours. La résistance à la compression du mortier testé est comparée à 4,13 MPa résistance minimale d’un matériau pouzzolanique satisfaisant à 28 jours suivant la norme ASTM C 593.
- L’application de cette méthode mécanique a permis d’obtenir des résultats suivants: Les résistances mécaniques les plus élevées sont celles relatives aux échantillons contenant de la fumée de silice ou les déchets de verres A4 inférieurs à 20 µm. On se référant à la norme ASTM C 593, qui exige une résistance à la compression supérieure à 4,13 MPa, on peut affirmer que les déchets de verres des deux classes A4 et A3 peuvent servir comme pouzzolane dans les ciments. Ces résultats sont parfaitement en accord avec ceux de la méthode mécanique dans le système ciment-déchet de verre et de l’essai Chapelle.
- La méthode physique destinée à évaluer l’activité pouzzolanique consiste à mesurer par DSC le taux de portlandite présent dans les échantillons du mortiers durcis au bout de 7, 28 et 90 jours. L’application de cette méthode à des échantillons de chaux mélangés à des déchets de verre de 20 µm a permis d’obtenir les résultats suivants. L’examen du thermogramme obtenu permet de formuler les remarques suivantes: Les thermogrammes présentent trois phénomènes thermiques à 110°C, à 310°C et 440°C. Le premier est endothermique, il est attribué à la déshydratation du silicate de calcium hydraté. Ce pic est dédoublé à 7 et 28 jours mais devient unique à 90 jours. L’intensité de ce pic augmente au cours du temps. Ceci s’explique par la formation du silicate de calcium hydraté suite à l’évolution de la réaction pouzzolanique: Ca(OH)2 + pouzzolane C-S-H L’accident exothermique observée à 310°C est attribuable à l’hydrolyse du verre résiduel. Il disparaît totalement à 90 jours indiquant une consommation totale du verre introduit. Le dernier pic endothermique à 450°C est attribuable à la décomposition de Ca(OH)2 résiduel, il diminue d’intensité au cours du temps pour s’annuler à 90 jours.
- L’étude comparative des thermogramme de DSC des cinq pâtes étudiées à 90 jours d`hydratation montre que : La réaction pouzzolanique est achevée après 90 jours pour les échantillons des pâtes contenant des déchets de verres inférieurs à 20 µm et persiste dans le cas des échantillons des pâtes contenant des déchets de verres inférieurs à 40 µm.
- Les trois méthodes d’évaluation de l’activité pouzzolanique prouvent que seulement les verres de classe A 3 et A 4 présentent des propriétés pouzzolaniques intéressantes, ceci nous a amené à analyser uniquement les pâtes ou les mortiers renfermant ces deux classes de verre par DRX et MEB afin d’étudier les différents constituants et produits de la réaction pouzzolanique et leur évolution au cours du temps. Ainsi une pâte de déchet de verre vert inférieur à 20µm + chaux est analysée à 7 et 90 jours d’hydratation par DRX. L’examen du thermogramme obtenu permet de formuler les remarques suivantes: La présence de Ca(OH) 2 et CaCO 3 . L’intensité de ces deux dernières phases diminue au cours temps et commence à disparaître à 90 jours. Ceci prouve que la réaction pouzzolanique continue à évoluer entre 7 et 90 jours. On note aussi l’existence des pics attribuables à plusieurs silicates de calcium hydratés et d’autres attribuables aux aluminosilicate de calcium hydratés et du silicate de magnésium. Ces phases sont plus abondantes après 90 jours d’hydratation. Finalement on note la présence des pics attribuables au carbonate de sodium hydraté (NaCO3.10H2O). La présence de cette dernière phase est très importante parce qu’elle montre que le sodium n’a pas réagi avec les silicates pour former des silicates de sodium hydratés expansifs dans le système étudié.
- L’étude comparative des thermogrammes de DRX des quatre mortiers étudiées à 90 jours d`hydratation montre : La dominance des pics relatifs aux produits de la réaction pouzzolanique Ces pics sont plus intenses pour les mélanges contenant des déchets de verres inférieurs à 20µm. les pics relatifs à la calcite et à la Portlandite apparaissent avec une faible intensité pour les déchets de verres de classe A3 et disparaissent pour les déchets de verres de classe A4. A 90 jours d’hydratation les déchets de verres de classe A4 sont plus réactifs que les déchets de verres de classe A3. Ceci est en accord avec les résultats de l’étude des résistances mécaniques de ces pâtes.
- L’ utilisation des déchets de verres dans les bétons entraîne des réactions à effet tt à fait différentes. La réaction pouzzolanique, qui est la réaction de la silice du verre avec la Portlandite issue de la réaction ciment - en produisant des composés dotés de propriétés liantes. La réaction alcali-silice, qui est la réaction de la silice du verre avec les hydroxyles alcalins en présence d’eau- en produisant des gels gonflant provoquant la fissuration du béton. Ceci noua a amené à étudier l’expansion, la demande en eau et la prise des mortiers contenant du ciment pur ou du ciment adjuventé. Les résultats sont dressés sur cette diapositive. L’analyse de ces résultats révèle les points suivants: Pour obtenir une pâte normale, la demande en eau la plus importante est pour la pâte renfermant de la fumée de silice suivi du celle contenant des déchets de verres ayant une finesse inférieure à 20 µm. Plus la taille des grains de déchets de verres augmente plus la demande en eau diminue. L’expansion est faible pour les pâtes contenant de ciment pur ou des ciments adjuventé par des déchets de verres inférieurs à 40µm. Elle est plus importante pour les pâtes adjuventé par des déchets de verres supérieurs à 40µm. Ceci est en accord avec les résultats de la diffraction des rayons X, par l’absence de toute forme de silicate de sodium expansive et la présence des carbonate de sodium hydraté. Le début et fin de prise des ciments composés sont plus élevés que ceux du ciment pur. La cinétique lente des réactions d’hydratation dans les pâtes renfermant des déchets de verres inférieurs à 40 µm s’explique par la dilution du ciment par des grains de verre. Le manque de réactivité des gros grains de déchets de verre est à l’origine du retard du début et fin de prise.