Institut Géopolymère

Je suis élève de 1ère scientifique. Dans le cadre des travaux personnels encadrés (TPE), je travaille sur les pyramides d’Egypte et plus particulièrement sur l’hypothèse des pierres moulées. Dans le cas des pierres moulées, il se produit une réaction géopolymèrique. Je souhaiterais donc savoir si dans la partie “A propos de la géopolymérisation”, les deux exemples de poly(sialate) et poly(sialate-siloxo) correspondent aux réactions géopolymèriques se produisant lors de la formation des pierres moulées. Si tel est le cas, j’aimerais savoir si les équations sont équilibrées et quelles sont les étapes intermédiaires. Dans le cas contraire, je souhaiterais connaître la ou les équations de réactions géopolymèriques produisant les pierres moulées des pyramides ainsi que les étapes intermédiaires.

Dans le liant agglomérant les coquillages fossiles nummulites constituant le calcaire des pierres reconstituées des Pyramides de Guizeh, les réactions géopolymèriques sont équivalentes à celles présentées dans la section Science ” A propos de la Géopolymèrisation”. La géosynthèse passe par les étapes orthosialate et ortho(sialate-siloxo) pour aboutir à un mélange de poly(sialate) et de poly(sialate-siloxo). Seulement, la matière de départ est légèrement différente; au lieu d’alumino-silicate anhydre (Si2O5,Al2O2) ou (2SiO3.Al2O3) on utilise un alumino-silicate hydraté naturel (2SiO2.Al2O3.2H2O); le mécanisme réactionnel devient plus compliqué. Il ne faut pas oublier que les réactions présentées dans la page Science concernent des résines et géopolymères modernes, à vocation industrielle, ayant été optimisés pour répondre à des problèmes et des propriétés techniques différentes de celles aboutissant à la fabrication d’une pierre de calcaire ré-aggloméré. Nous allons donc procéder par étapes successives et je vous demande de transposer dans la pratique ce qui sera enseigné dans ce premier message et dans les suivants.

Vous pouvez aussi voir les nouvelles réactions chimiques avant de continuer la lecture de cette FAQ.

Matière première:
la pierre ré-agglomérée est constituée de deux éléments:

• une majeur partie (de 80 à 90 pour cent en poids) de calcaire nummulitique( c’est à dire des coquillages fossiles de toutes dimensions, de 2 cm à 2 mm)
• le liant géopolymèrique siliceux ou alumino-siliceux (de 5 à 15 pour cent en poids) et de la calcite CaCO3.

Pour réaliser le liant géopolymèrique, les matières réactives sont:
a) l’argile kaolinitique 2SiO2.Al2O3.2H2O
b) la silice hydratée, par exemple l’opale SiO2.nH2O
c) la chaux éteinte Ca(OH)2
d) le carbonate de sodium (le Natron égyptien) Na2CO3
e) les différentes variétés de sulfate de calcium (gypse).

Le milieu réactionnel implique la formation in-situ d’hydroxide de sodium NaOH, résultat de la réaction entre la chaux et le Natron. C’est une réaction simple que vous pouvez facilement écrire. On obtient une suspension alcaline (ph=14).

Il faut de l’argile kaolinitique en poudre (le produit pur s’appelle le kaolin). Le calcaire de Guizeh, dans les carrières où fut extraite la matière première, contient naturellement de l’argile kaolinitique et de l’opale (silice hydratée). Les égyptiens ne devaient donc pas en ajouter. On peut utiliser de l’argile à potier en poudre, ou en pâte que l’on fera sécher dans un four, puis que l’on réduira en poudre dans un mortier.

La silice hydratée, opale est importante. Mais s’il n’y en a pas on peut aussi utiliser un silicate de soude soluble (en droguerie).

Lorsque vous aurez tous ces produits, nous passerons aux réactions proprement dites, à savoir:

• géopolymérisation des poly(sialates) et poly(sialate-siloxo) de sodium et de calcium.
• géopolymérisation des sulfo-aluminates de calcium.