Developement of 2D composites from geopolymer matrix for temperature (1100-1200°C) and mechanical resistances
Développement de composites 2D à partir de matrice géopolymère résistants en température (1100-1200°C) et tenace
Résumé
This study has been carried to synthetize composite based on geopolymer matrix resistant at high-temperature (1150 °C). At first, the influence of alkali cation nature and concentration of alkaline silicate solution at high-temperature resistance of geopolymer formulations has been studied. The use of potassium cation enable to promote high-temperature and limit fissuration. Then, elaboration process parameters, such as composite size, time, temperature and pressure has been evaluated. The selected parameters are 8,5 folds of 10×10 cm2 composites consolidated under 6 MPa during 2 h at 120 °C. In order to enhance mechanical properties, additives, based on silicate compounds, alkali-earth carbonates that could decompose at high-temperature and refractory oxides of mullite has been added to geopolymer formulations. Alkali-earth carbonated compounds allow to reach flexural strength at 80 MPa due to solid-state reaction leading to crystalline phases formation. Finally, the addition of mullite enhance the mechanical properties of composite after thermal treatment to 110 MPa. Its is possible to elaborate geopolymer matrix composite.
Cette étude a été menée afin de synthétiser des composites géopolymères résistant en température (1150 °C) et tenaces. Dans un premier temps, l’influence de la nature et de la concentration en cation alcalin dans les solutions de silicates alcalins sur la tenue en température des formulations géopolymères a été étudié. L’utilisation de cation potassium permet une résistance en température en limitant la fissuration. Puis, les paramètres d’élaboration tels que les dimensions du composite, le temps, la température et la pression ont été étudiés. Le protocole d’élaboration retenu est de 8,5 plis de 10×10 cm2 consolidés sous pression (6 MPa) pendant 2 h à 120 °C. Afin d’améliorer les propriétés mécaniques, des additifs, à base de composés silicatés, de composés carbonatés alcalino-terreux pouvant de décomposer en température et d’oxydes réfractaires de type mullite ont été ajoutés aux formulations géopolymères. Les composés carbonatés permettent d’atteindre des contraintes en flexion de 80 MPa dues à la formation de phases cristallines par des réactions à l’état solide. Enfin, l’ajout de mullite renforce le composite qui atteint après traitement thermique une valeur de 110 MPa. Il est donc possible de faire des composites céramiques à matrice géopolymère.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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