Valorisation des additions ultra bas carbone dans l’amélioration du comportement physico mécanique des matériaux cimentaires

Abstract

Today, mineral additives are widely used in the manufacture of cementitious materials due to their economic and environmental benefits. Their incorporation helps reduce cement consumption while contributing to lower CO₂ emissions and the conservation of natural resources. In this context, the present study aims to evaluate the use of a reactive waste material—specifically, recycled glass in powder form—as a mineral additive in both fresh and hardened mortars. Particular emphasis is placed on its influence on the material’s physical and mechanical properties, including compactness, dimensional stability, and mechanical strength. The experimental study focused on incorporating different percentages of glass powder (10%, 15%, and 20%) into mortars formulated with different water-to-cement ratios (0.45 and 0.50). The main objective is to evaluate the impact of these parameters on the overall behavior of the mortars over time and to compare the results obtained from improved physical characterization (capillary absorption test, shrinkage) and mechanical characterization (destructive crushing tests and non-destructive ultrasonic tests). It has been confirmed that this type of additive directly affects the material’s internal structure, reducing its porosity, dimensional variation, and capillary absorption capacity, while simultaneously improving its density and mechanical properties. Furthermore, correlations linking the various behavioral properties have been established, providing a better understanding of its behavior. -----------------------------------------------------------------

تُستخدم الإضافات المعدنية اليوم على نطاق واسع في صناعة المواد الأسمنتية لما لها من مزايا اقتصادية وبيئية. إذ يساهم استخدامها في تقليل استهلاك الأسمنت، وخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، والحفاظ على الموارد الطبيعية.

في هذا السياق، تهدف هذه الدراسة إلى الاستفادة من منتج نفايات تفاعلي، وهو الزجاج المعاد تدويره على شكل مسحوق، كمادة مضافة معدنية في الملاط في حالتيه الطرية والمتصلبة. ويركز البحث بشكل خاص على تأثيره على الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للمادة، من حيث الكثافة، والتغيرات البُعدية، والقوة الميكانيكية.

تضمنت التجربة دمج نسب مختلفة من مسحوق الزجاج (10%، 15%، و20%) في ملاط مُصاغ بنسب مختلفة من الماء إلى الإسمنت (0.45 و0.50). وكان الهدف الرئيسي هو تقييم تأثير هذه العوامل على السلوك العام للخليط مع مرور الوقت، ومقارنة النتائج المُتحصل عليها من خلال تحسين الخصائص الفيزيائية (اختبار الامتصاص الما، والتقلص) والخصائص الميكانيكية (اختبارات التكسير التدميرية واختبارات الموجات فوق الصوتية غير التدميرية).

لقد تأكد أن هذا النوع من الإضافات يؤثر بشكل مباشر على البنية الداخلية للمادة، مما يقلل من مساميتها وتغير أبعادها وقدرتها على الامتصاص المياه، مع تحسين كثافتها وأدائها الميكانيكي في الوقت نفسه. علاوة على ذلك، تم تحديد علاقات تربط بين الخصائص والسلوكيات المختلفة، مما يسمح بفهم أفضل لسلوكها.

----------------------------------------------------------------- Aujourd’hui, les additions minérales sont largement utilisées dans la fabrication des matériaux cimentaires, en raison de leurs avantages économiques et environnementaux. Leur incorporation permet de réduire la consommation de ciment, tout en contribuant à la diminution des émissions de CO₂ et à la préservation des ressources naturelles. Dans ce contexte, la présente étude vise à valoriser un déchet réactif, à savoir le verre recyclé sous forme de poudre, en tant qu’ajout minéral dans les mortiers à l’état frais et durci. L’accent est particulièrement mis sur son influence sur l’aspect physico-mécanique du matériau, en termes de compacité, variation dimensionnelle ainsi que résistance mécanique. La démarche expérimentale a porté sur l’incorporation de différents taux de poudre de verre (10, 15 et 20 %) dans des mortiers formulés avec différents rapports eau/ciment (0,45 et 0,50). L’objectif principal est d’évaluer l’impact de ces paramètres sur le comportement global des mortiers au cours du temps et de comparer les résultats obtenus à partir une meilleure caractérisation physique (essai d’absorption capillaire, retrait) et mécanique (essais destructifs par écrasement et non destructifs au moyen d’ultrason). Il a été confirmé que ce type d’ajout influe directement la structure interne du matériau, en réduisant sa porosité, sa variation dimensionnelle et sa capacité d’absorption capillaire. En améliorant simultanément sa densification et ses performances mécaniques. Aussi, des corrélations reliant les différentes propriétés des comportements ont été établies, permettant une meilleure compréhension de son comportement.