Caractérisation des mortiers à base d'un ciment innovant, écologique et à faible coût, formulé à partir d'argile calcinée et de filler calcaire

Abstract

Cette étude s’inscrit dans le cadre du développement de matériaux cimentaires durables visant à réduire l’impact environnemental du ciment Portland ordinaire, responsable d’importantes émissions de CO₂ . Le travail porte sur l’utilisation du ciment LC³ (Ciment au calcaire et à l'argile calcinée), élaboré à partir d’un mélange de clinker, d’argile calcinée et de filler calcaire, comme alternative écologique et performante dans la formulation des mortiers hydrauliques. Le mémoire présente d’abord une revue bibliographique détaillée sur les matériaux cimentaires, les argiles calcinées, les mécanismes d’activation thermique et chimique, ainsi que les performances environnementales et mécaniques du ciment LC³. L’étude met en évidence le rôle de la déshydroxylation des argiles dans l’amélioration de leur réactivité pouzzolanique et souligne l’intérêt du LC³ pour réduire les émissions de gaz à effet de serre de 30 à 40 % par rapport au ciment Portland classique. La partie expérimentale repose sur la formulation de neuf mélanges de mortiers contenant différents proportions de métakaolin (MK) et de filler calcaire (FC). Les taux de substitution étudiés varient entre 0 %, 20 % et 40 % de métakaolin, associés à des additions de filler calcaire de 0 %, 5 % et 10 %. Les matériaux utilisés ont été soigneusement caractérisés, notamment le ciment LC³, le métakaolin obtenu par calcination du kaolin à 800 °C pendant 5 h, le filler calcaire riche en CaCO₃ ainsi que le sable de dune d’Oued Souf. Les mortiers ont été préparés conformément à la norme EN 196-1 puis soumis à différents essais à l’état frais et durci. Les essais expérimentaux concernent principalement la fluidité, les résistances mécaniques en compression et en flexion à 7, 28 et 90 jours, ainsi que la durabilité des mortiers face à une attaque chimique par l’acide sulfurique à 3,5 %. Les résultats montrent que l’incorporation combinée du métakaolin et du filler calcaire améliore les propriétés mécaniques et la compacité de la matrice cimentaire. Les mélanges contenant des substitutions modérées présentent de meilleures résistances mécaniques ainsi qu’une amélioration du comportement vis-à-vis de l’attaque acide grâce au développement des réactions pouzzolaniques et à la réduction de la porosité. Enfin, cette étude démontre que l’utilisation de l’argile calcinée et du filler calcaire dans les mortiers à base de LC³ constitue une solution prometteuse pour produire des matériaux de construction plus durables, économiques et respectueux de l’environnement, tout en maintenant des performances mécaniques satisfaisantes adaptées aux applications du génie civil.