En résumé: les Matériaux à Activation Alcaline (AAM) ne sont PAS des Polymères, donc ils ne peuvent pas être appelés Géo-Polymères. Les AAMs sont des hydrates et les Géopolymères sont des polymères. Les géopolymères ne sont PAS une sous catégories des AAM parce qu’ils ne sont pas une alternative à l’hydrate de calcium (pas de NASH, pas de KASH). Le géopolymère n’est pas un hydrate, car l’eau ne participe pas à la structuration du matériau. Ils appartiennent à deux chimies très différentes et distinctes (un hydrate / précipité qui est un monomère ou un dimère versus à un vrai polymère). Ceux qui prétendent que les deux termes sont synonymes font la promotion d’une croyance scientifique trompeuse. Apprenez pourquoi en regardant les quatre vidéos ci-dessous.
« Les géopolymères non-activés » sont les seuls VÉRITABLES géopolymères qui offrent les excellentes propriétés que vous recherchez. AAM tue la réaction polymérique.

Prenez la transcription des 4 vidéos, incluant un DOI officiel pour les références et citations, en téléchargeant l’article technique n°25.

Dans ses quatre récentes conférences plènières Keynote aux Geopolymer Camp 2014, Geopolymer Camp 2015, Geopolymer Camp 2016 and Geopolymer Camp 2017, Prof. J. Davidovits a expliqué pourquoi les matériaux à activation alcaline ne sont pas des Géopolymères, ou plus simplement pourquoi la simple activation alcaline n’est pas la géopolymèrisation. Nous avons sélectionné en une seule vidéo les différentes séquences traitant de ce problème. Ces deux nouvelles vidéos (en anglais) se trouve dans la partie en langue anglaise de notre site à: Why Alkali-Activated Materials are NOT Geopolymers. Vous comprendrez, enfin, pourquoi il y a en fait deux systèmes distincts.

Partie 1 : Les AAM ne sont pas des polymères, donc ils ne peuvent pas être appelés « Géo-Polymères »

Le professeur Joseph Davidovits souligne le fait que les Matériaux à Activation Alcaline (AAM) ne sont pas des polymères, de sorte qu’ils ne peuvent pas être appelés « géopolymères ». Il présente ce que les scientifiques écrivent maintenant sur cette question. Ils sont tombés d’accord, avec l’appui de faits prouvés, qu’il est scientifiquement faux d’utiliser les termes AAM et géopolymères comme synonymes, et les gens doivent cesser de le faire. Parce que le ciment géopolymère n’est pas un dérivé du CSH, certains scientifiques établissent que l’application de la terminologie CSH dérivée du ciment Portland est non seulement inappropriée, mais aussi que les appeler NASH et KASH sont totalement faux. Ceux qui utilisent et propagent délibérément ce jargon trompeur passe à côté de la compréhension des véritables réactions chimiques qui se produisent réellement (jamais d’hydrate ni d’un gel, mais un polymère), ce qui entraîne des interprétations confuses.

Partie 2 : Les AAM ne sont pas des polymères, deux systèmes différents

Prof. J. Davidovits explique les principales différences entre AAC (Alkali-Activated Cement or Concrete), AAS (Alkali-Activated Slag), AAF (Alkali-Activated Fly Ash) et le Ciment Géopolymère à base de laitier, du point de vue chimique, structure moléculaire, durabilité à long-terme. Dans la seconde partie, en se basant sur le développement industriel des ciments/bétons géopolymères à base de laitier/cendres-volantes, mis en place par la société australienne Wagners, il donne comme exemple les tests comparatifs de carbonatation sur le ciment Portland, l’AAS et le EFC (ciment géopolymère à base de laitier/cendres-volantes). Ces tests furent réalisés par le Royal Melbourne Institute of Technology RMIT en Australie. Le Géopolymère se comporte comme le ciment Portland, alors que l’AAS obtient de très mauvais résultats au test de carbonatation.

Partie 3: Mise au point sur toutes les idées fausses et affirmations publiées

Le professeur J. Davidovits fait une mise au point sur toutes les idées fausses et des affirmations écrites par plusieurs spécialistes des matériaux activés alcalins (utilisant à tort le mot « géopolymère » à des fins marketing à la place d’AAM) et aveuglément imité par d’autres. Il explique pourquoi c’est un véritable polymère avec une chimie bien connue et comprise (par opposition à ceux qui prétendent que c’est un « gel » de caractère inconnu), retrace l’historicité et la découverte de la chimie des géopolymères, les apports réels de Glukhovsky et ce qu’il a vraiment écrit sur les géopolymères, sa large gamme de réelles applications industrielles qui va bien au-delà du ciment fabriqué à partir de déchets…

Partie 4: NASH / KASH est une terminologie incorrecte

En 2016, un article publié par un groupe de scientifiques a déterminé qu’il n’y avait aucune présence de NASH ou KASH dans le ciment géopolymère (voir la partie 3 ci-dessus). Dans ce court extrait, le professeur Joseph Davidovits explique ce résultat par la vraie nature polymérique de la chimie des géopolymères. Vous apprendrez ce qu’est un vrai NASH et KASH, et dans quel contexte ils sont réellement utilisés. AAM et le ciment géopolymérique (raccourcis à tort par certains en « geopolymers ») sont tous deux des chimies très différentes et distinctes (un hydrate / précipité qui est un monomère ou un dimère versus à un vrai polymère). Aucun est un sous-ensemble de l’autre ou son dérivé qui conduit à des interprétations confuses.

Australie, octobre 2015. Le Brisbane West Wellcamp Airport (BWWA), Toowoomba, Queensland, est le premier aéroport australien réalisé depuis plus de 48 ans. Depuis novembre 2014, le BWWA reçoit les vols commerciaux de Qantas Link. Voir notre News datée de Octobre 14, 2014, 70,000 tonnes de Béton Géopolymère pour aéroport.

Ce projet représente une étape significative en génie civil car c’est le plus grand chantier réalisé en ciment géopolymère et béton géopolymère. L’aéroport BWWA contient environ 40,000 m3 (100,000 tonnes) de béton géopolymère, ce qui fait de lui le plus grand chantier de travaux publics dans le monde utilisant cette nouvelle classe de matériaux mise au point par la société australienne Wagners sous le nom de « Earth Friendly Concrete (EFC)« ; le béton géopolymère EFC possède des caractéristiques idéales pour cette application: résistance à la flexion élevée, faible retrait et excellente mise en place. Tarmac, bout de piste, taxiways, ont une épaisseur de 435 mm et sont bien adaptés au lourd traffic d’un cargo Boeing 747 sur la ligne Toowoomba-Wellcamp vers Hong Kong. On trouvera les details techniques dans l’article de Glasby et al. (2015), EFC Geopolymer Concrete Aircraft Pavements at Brisbane West Wellcamp Airport, Library, Technical paper #23 GP-AIRPORT. Technical Paper on Geopolymer Aircraft Pavement

Visite du Prof. Joseph Davidovits à Toowoomba-Wellcamp-Airport.

Le 3 octobre, 2015, Joseph and Ralph Davidovits s’envolèrent du Sydney Airport pour rejoindre le Toowoomba-Wellcamp-Airport BWWA, non loin de Brisbane, et rendre visite à la société Wagners.

Visite du Prof. Joseph Davidovits au Global Change Institute, Brisbane, Queensland, Australia.

Le 7 octobre, 2015, Joseph and Ralph Davidovits se sont rendus de Toowoomba à Brisbane en compagnie de Tom Glasby et Russell Genrich de la société Wagners. Notre News datée de Décembre 10, 2013, avait pour titre Première mondial en béton géopolymère armé pour un bâtiment public. Il s’agissait du premier bâtiment au monde, à usage du public, réalisé avec du béton géopolymère de structure, le Global Change Institute, University of Queensland, Brisbane, Queensland, Australie. Le bâtiment comporte 4 étages et comprend 3 planchers suspendus faits de 33 panneaux réalisés en béton géopolymère de type laitier/cendre-volante, dénommé Earth Friendly Concrete (EFC), par la société Wagners.

Tous les cours seront enseignés par le Professeur Joseph Davidovits, l’inventeur et fondateur de la science des géopolymères. Ils sont destinés aux professionnels ayant déjà une solide connaissance en sciences chimiques et physico-chimiques (niveau ingénieur, maitrise) ou ayant une pratique équivalente. La langue est l’Anglais avec possibilité de cours spéciaux en langue Française sur demande pour 2 participants ou plus. La participation est limitée à 5 étudiants par cours ceci afin de permettre le maximum d’interaction entre le Prof. Joseph Davidovits et les étudiants.

Droits d’inscription pour un participant: comprend les déjeuners, les pauses, le livre et les notes techniques; + TVA

Cours de 3 jours: 1650 Euros; pour groupe et par étudiant 1500 Euros
Cours de 2 jours: 1150 Euros; pour groupe et par étudiant 1050 Euros

Pour plus d’information, consultez cette page.

Voci le début de cet article qui traite de nos récents travaux sur les bétons géopolymères à base de cendres volantes de centrale thermique au charbon:

Des émissions de CO₂ quasi nulles lors de sa fabrication, une résistance supérieure aux autres ciments et une aubaine pour recycler les déchets industriels : le béton géopolymère a tout pour devenir le roi des urbanistes.
Il ne figure pas encore au programme des écoles d’architectures ou de travaux publics, mais au vu de ses performances, cela ne saurait tarder. Car routes, ouvrages d’art, immeubles ou autres meubles en béton pourraient bientôt en bénéficier. De qui s’agit-il? D’un béton révolutionnaire, puisqu’il est non seulement plus résistant à la compression, au feu ou aux acides que le ciment ordinaire, mais il émet aussi six fois moins de CO₂ lors de sa fabrication et, comble de la perfection, valorise les déchets industriels en les utilisant comme matière première. Presque trop beau pour être vrai! Le secret des performances de ce béton ultime? Les géopolymères, inventés dans les années 70 par le chimiste français Joseph Davidovits…

Les géopolymères sont étudiés en Nouvelle Zélande comme une alternative aux matériaux ciments traditionnels et comme une solution au traitement des déchets et substances toxiques.

Auparavant, le haut niveau de calcium dans la cendre volante causait des problèmes de temps de prises trop rapides. Le nouveau procédé a réglé cette difficulté, faisant de la cendre volante un prétendant sérieux à la fabrication des géopolymères.

Appel à témoignage

Nous sommes intéressé à entendre toute personne qui aurait une autre application potentielle pour ce nouveau procédé ou qui a un autre produit dérivé (déchet) industriel qui pourrait donner de la valeur ajoutée à cela.

Pour plus d’information

David Johnson
Business Development Manager
Tél.: +64 4 931 3781
Mobile: +64 21 193 1112
Email: d.johnson # irl.cri.nz

Voir la page du site

• Khon Kaen University, Sustainable Infrastructure Research and Development Center, (SIRDC),
• Thai Geopolymer Network
• Thai Concrete Association,

et aura lieu les 24-25 Mai, 2006 au Sofitel Raja Hotel, Khon Kaen, Thailande.

Le programme sur les Géopolymères comprend :

• Dévelopment des géopolymères
• Utilisation de différentes matières premières comme : cendres volantes, argiles, cendre de balle de riz
• Avantages des bétons géopolymères
• Produits déjà commercialisés
• Développement durable, CO₂, effet de serre, etc.

Télécharger le programme au site Internet

Regardez le webinaire GRATUIT (durée 2 heures 15 min.) couvrant divers aspects de la science des géopolymères avec d’authentiques réelles applications, incluant un développement particulier sur les ciments et bétons géopolymères pour célébrer leurs commercialisations réussies (vidéo en anglais).

Le récent Article Technique n°24 dénonce les fausse valeurs des émission de CO₂ publiés dans plusieurs articles scientifiques. Voir l’article en anglais “False CO₂ values published in scientific papers”.

Le ciment géopolymère est souvent confondu avec l’activation alcaline du laitier, procédé développé depuis 1956 en Europe de l’Est par G.V. Glukhovsky. L’activation-alcaline, qui est généralement pratiquée avec des produits chimiques corrosifs (voir Utilisation Inoffensive ci-dessous), est exclusivement utilisé pour la fabrication de béton. Les matériaux par procédé d’activation-alcaline ne sont pas vendus séparément et ne sont pas vendus à des tiers comme ciments commerciaux. En revanche, la technologie géopolymère a été depuis le début orientée à la fabrication de liants et ciments pour différents types d’applications.

Une vidéo (en Anglais) explique les différences profondes existant entre l’activation alcaline et la géopolymèrisation. Allez à “Why Alkali-Activated Materials are NOT Geopolymers ?”

Pour plus de détails sur les ciments géopolymères à base de cendres volantes, voyez le livre récemment mis à jour Geopolymer Chemistry & Applications, chapitres 12, 24 et 25, et aussi les résultats du projet de recherche Européen GEOASH à la section suivante. Vous pouvez également aller à la Bibliothèque Géopolymère et télécharger plusieurs articles.

Seront développés dans cette section:
a) Le récent développement industriel des bétons géopolymères (100.000 tonnes et +)
b) Le concept de ciment géopolymère d’Utilisation Inoffensive, voir page suivante.

100.000 tonnes de béton Géopolymère pour l’aéroport + Eco-construction

Brisbane West Wellcamp Airport (BWWA), Toowoomba, Queensland, est le premier aéroport public en plein champ d’Australie à être construit en 48 ans. BWWA est devenu pleinement opérationnel avec des vols commerciaux exploités par QantasLink en Novembre 2014. Voir notre News datée du 14 Octobre 2014, 70.000 tonnes de béton géopolymère pour aéroport.

Ce projet marque une étape très importante dans l’ingénierie – le plus grand projet géopolymères en béton du monde. BWWA a été construit avec environ 40 000 m³ (100.000 tonnes) de béton géopolymère ce qui en fait la plus grande application de cette nouvelle classe de béton dans le monde. Le béton géopolymère développé par la société Wagners, connu sous le nom de Earth Friendly Concrete (EFC), est bien adapté à cette méthode de construction en raison de ses caractéristiques de haute résistance à la traction, à la flexion, à faible retrait et bonne maniabilité. Ce béton géopolymères à toute épreuve, de 435 mm d’épaisseur, utilisé pour le noeud de tournage, aire de stationnement et de voie de circulation des avions, accueille un lourd 747 cargo pour le trafic aérien régulier entre l’aéroport de Toowoomba-Wellcamp IBB et Hong Kong. Pour plus de détails techniques lire l’article par Glasby et al. (2015), EFC Geopolymer Concrete Aircraft Pavements at Brisbane West Wellcamp Airport, dans notre bibliothèque, article technique n°23 GP-AIRPORT. Technical Paper on Geopolymer Aircraft Pavement.

Visite du Prof. Joseph Davidovits à l’aéroport de Toowoomba-Wellcamp.

Le 3 Octobre, 2015, Joseph et Ralph Davidovits ont pris l’avion de l’aéroport de Sydney à destination de Toowoomba-Wellcamp-Airport, pour une visite à la société Wagners.

Visite du Prof. Joseph Davidovits’ au Global Change Institute, Brisbane, Queensland, Australie.

Le 7 Octobre 2015, Joseph et Ralph Davidovits accompagnés de Tom Glasby et Russell Genrich, de la société Wagners, ont roulé de Toowoomba à Brisbane. Notre News en date du 10 Décembre 2013, a été intitulé Première mondiale en béton géopolymère armé pour un bâtiment public. Il a introduit le premier bâtiment au monde à utiliser avec succès le béton géopolymères structurant pour le Global Change Institute, Université du Queensland, à Brisbane, Queensland, Australie. Le bâtiment de 4 étages, pour un usage grand public, comprend 4 les planchers suspendu en béton géopolymères comportant 33 panneaux préfabriqués. Ils sont fabriqués à partir de béton géopolymère à base de laitier/cendres volantes appelé Earth Friendly Concrete (EFC), une marque de Wagners pour leur forme commerciale de béton géopolymère.

Production de masse de ciment géopolymère

Au Geopolymer Camp 2009 à Saint-Quentin, France, Prof. Joseph Davidovits présentait une conférence sur le thème « Practical Problems on Mass Produced Geopolymer Cement ». Quels sont les éléments clés et les impasses ? Que faire pour que le ciment réduise ses émissions de CO₂ de 60 à 80% ?

Ciment géopolymère Pyrament®

En 1991, le monde a été impressionné par la rapidité avec laquelle l’US Air Force a géré la construction et l’équipement d’aéroports temporaires militaires dans le désert d’Arabie Saoudite pendant la Guerre du Golfe. Une des raisons de cette efficacité peut résulter de l’application par l’ingénierie de l’US Air Force d’un tout nouveau ciment très dur a prise rapide et à haute performance, le Pyrament®. Source: Rapport de l’US Air Force Command et brochure Pyrament

La compagnie cimentière américaine, Lone Star Industries, a présenté ce ciment exceptionnel en 1988. Il résulta d’une collaboration unique qui commença en 1983 entre le centre de recherches de Lone Star Industries à Houston, Texas, et l’Institut Géopolymère. La chimie des géopolymères, en particulier le système basé sur les Poly(sialate-siloxo), améliore les propriétés du ciment Portland et du béton normal. Dans le livre récemment mis à jour Geopolymer Chemistry & Applications plusieurs chapitres sont consacrés au ciment et béton géopolymère à base de métakaolin, de matériaux minéraux, ce cendre volante, voir les chapitre 8, 9, 10, 11, 12, 24 et 25. Vous pouvez aussi télécharger des articles à la Bibliothèque Géopolymère.

Le ciment Pyrament® est le matériau idéal pour la réparation de pistes de décollage et d’atterrissage, des plaques de béton industriel, des routes et autoroutes. Pour une piste d’avion, un durcissement de 4-6 heures est suffisant pour permettre l’atterrissage d’un Airbus ou d’un Boeing. Le ciment géopolymèrique a atteint une résistance de compression de 20 Mpa après 4 heures, tandis que le béton normal n’arrive à cette résistance qu’après plusieurs jours.

Le ciment Pyrament® est reconnu dans l’industrie de la construction et des BTP pour sa capacité à gagner une très haute résistance rapidement. À partir de l’automne 1993, le béton à base de Pyrament a été utilisé dans plus de 50 équipements industriels aux États-Unis, 57 installations militaires aux États-Unis et 7 dans d’autres pays et des aéroports civils. En 1994, le Corps d’Ingénieur de l’armée des États-Unis a sorti une étude bien documentée sur les propriétés du ciment et des bétons à base de Pyrament, qui ont des performances que n’avaient jamais atteintes les bétons de haute qualité (Performance of Concretes Proportioned with Pyrament Blended Cement, by Tony B. Husbands, Philip. G. Malone, Lilian D. Wakeley, US Army Corps of Engineers, Final Report CPAR-SL-94-2, April 1994).

Si nous comparons au microscope la structure du béton fait avec du ciment normal et un autre échantillon fait avec du Géopolymère, nous remarquons que le ciment normal est un entassement dur de grains de matière. Cela cause des fentes et des faiblesses. En face, le ciment géopolymère (en noir), est lisse et homogène. Cela lui fournit, en fait, des caractéristiques supérieures.

Béton normal (gauche) / Béton géopolymère (droite)

En 1996, Lone Star Industries a définitivement arrêté la commercialisation du Pyrament, non pour des raisons techniques, mais plutôt parce que la compagnie a dû faire face à une crise financière sévère qui n’a aucun rapport avec le développement de l’affaire innovatrice du Pyrament.

Ciment géopolymère d’Utilisation Inoffensive (User-Friendly)

Bien que la géopolymérisation ne dépend pas de solvants organiques toxiques mais juste de l’eau, elle a besoin d’ingrédients chimiques qui peuvent être dangereux et donc requiert des procédures de sécurité. Les règles de sécurité des matériaux classent les produits alcalins en deux catégories:

• produits corrosifs
• produits irritants

Les deux classes sont reconnaissables par leurs étiquettes respectives ci-dessous.

Le tableau liste quelques ingrédient chimiques alcalins et leurs étiquettes de sécurité. Les produits corrosifs doivent être manipulés avec des gants, des lunettes et des masques. Ils sont d’une Utilisation Agressive et ne peuvent pas être intégrés dans les applications de masse sans une procédure de sécurité adéquate. Dans la seconde catégorie, on trouve le ciment Portland et la chaux hydraulique, des produits en masse typiques. Les mélanges géopolymériques appartenant à cette classe peuvent être appelés d’une Utilisation Inoffensive.

Quand nous avons démarré la recherche sur les ciments géopolymères, nous avons décidé de sélectionner les conditions alcaline d’Utilisation Inoffensive. Les produits (résines, liants et ciments) (Na,K,Ca)-Poly(sialate-siloxo) et K-Poly(sialate) ont un ratio molaire démarrant à SiO₂:M₂O de 1.45 à 1.85. Malheureusement, cela n’est pas suivi par d’autres scientifiques et techniciens impliqués dans le développement des soit-disant ciments par activation alcaline, tout spécialement ceux à base de cendres volantes, avec un ratio molaire en moyenne inférieur à 1.0. Ayant uniquement en vue une considération de production à bas coût, mettant de côté les problèmes de sécurités d’Utilisation Inoffensive, ils proposent des systèmes basés sur du pur NaOH (8M ou 12M). Par exemple, dans l’article “State of the Art” sur les ciments par activation alcaline, improprement nommé geopolymer technology, publié en 2007, plusieurs scientifiques affirment que le pur système NaOH doit être considéré comme la référence pour les ciments à base de cendre volante (voir: Duxson P., Fernandez-Jimenez A., Provis J.L., Lukey G.C., Palomo A. et van Deventer J.S.J., Geopolymer technology: the current state of the art, J. Mater. Sci., 42, 2917-2933, 2007). Ce sont des conditions d’Utilisation Agressive pour l’ouvrier ordinaire employé sur le chantier. Sur les différences importantes entre activation alcaline et géopolymérisation, voir la vidéo en langue anglaise Why Alkali-Activated Materials are NOT Geopolymers ?

Enfin, les entreprises refusent de supporter la responsabilité et de payer des polices d’assurances élevées basés sur de tels procédés dépassés. En effet, les lois, règlements, et directives d’État poussent au respect de protections plus importantes pour la santé et de protocoles de sécurité pour la sûreté des travailleurs. Plus de détails sur les ciments géopolymères à base de cendre volante à la page GEOASH, un projet dont l’objectif était de développer un procédé réellement industriel avec ces contraintes en tête.

Pour les information sur les ciments géopolymère à base de cendre volantes, allez à European Research Project GEOASH. Pour une information très détaillée à jour, lisez les chapitres 12, 24, 25 de Geopolymer Chemistry & Applications; vous pouvez aussi télécharger des articles en anglais dans la Bibliothèque.

Les ciments géopolymèriques sont idéaux pour les applications environnementales comme l’encapsulation permanente des déchets radioactifs, dangereux et des métaux toxiques, par des gangues étanches, panneaux de recouvrement, barrière et autres structures nécessaires pour maintenir les sites de stockage de déchets toxiques (voir nos projets de recherche GEOCISTEM et le procédé GEOPOLYTECH® ). Voir aussi dans la Bibliothèque.

Les bétons géopolymèriques à base de matériaux rocheux sont aussi idéaux pour la construction et la réparation des infrastructures car ces bétons durcissent rapidement, leur temps de prise peut être entièrement contrôlé et ils restent intacts pendant une très longue période sans nécessité de réparation. Voir dans le livre de Davidovits, Geopolymer Chemistry & Applications, aux chapitres 9, 10, 24 et 25. De plus, la fabrication de ciment géopolymèrique émet 80 % moins de CO₂ (gaz à effet de serre) que le ciment portland. Voir nos recherches sur l’effet de serre, GLOBAL WARMING . La dureté du béton rocheux géopolymèrique est telle qu’un Airbus ou un Boeing gros-porteur peut se poser sur une piste d’atterrissage récemment rapiécée avec le béton rocheux géopolymèrique 4 heures seulement après que le rapiéçage ait été achevé. La découverte de ce nouveau ciment a été récompensée par l’attribution du Ruban d’Or de l’Association Nationale Américaine pour la Science, la Technologie et la Société (NASTS) en 1994 (voir l’article #3 NASTS award dans la bibliothèque).

Prof. Joseph Davidovits presente le plan pour les prochaines années de la recherche et de l’innovation en science des géopolymères, au 2^nd International Congress on Ceramics, Vérone, Italie, 4 Juillet 2008.

Il y a une grande demande pour l’innovation et donc pour que de nouvelles recherches soient engagées. Nous avons établie une liste de sujets qui méritent de futurs développements en chimie, physique-chimie, science des matériaux et autres. Ces besoins sont expliqués dans le livre de Davidovits Geopolymer Chemistry & Applications, le plus souvent à la fin du chapitre relatif à ce sujet et sont donnés dans la liste ci-dessous.

Nous espérons que cette initiative minimisera le nombre d’articles scientifiques et de conférences qui sont simplement une réinvention de la roue, c’est-à-dire en répétant les études et recherches déjà réalisées par d’autres, parfois plusieurs dizaines d’années auparavant, comme expliqués dans le livre de référence Geopolymer Chemistry & Applications.

Le GeopolymerCamp est l’occasion de préparer la nouvelle édition du livre Geopolymer Chemistry and Applications. En effet, l’Institut Géopolymère souhaite publier tous les ans une édition revue et corrigée avec les toutes dernières informations. Pendant cette session, des participants proposeront des sujets ou problèmes devant être modifiés et ajoutés, et l’assemblée en débâtera. Préparez vos arguments si vous voulez voir vos dernières recherches, données, applications ajoutées à ce livre de référence.

Sujets de recherche (en anglais):

Chapter 2: Polymeric character of geopolymers: geopolymeric micelle
“Further research is needed to provide scientific tools for the determination of several physical parameters such as overall dimension and molecular weight.”

Let physicochemical research institutions confirm covalent bonding system. Determine the molecular weight of the geopolymer micelle, a nanosized particulate detected by W. Kriven in 2003.

Chapter 5: Poly(siloxonate), soluble silicate (waterglass)
“The standard industrial silicates are mixtures of several silicate species (…) Any changes in the industrial fabrication parameters will strongly affect the nominal mixture composition and the geopolymeric properties of the soluble silicates obtained with these glasses (…) Nevertheless, researchers in geopolymer science should always keep in mind these data when developing tailored industrial geopolymer applications (…) Further research on this important topic will probably provide additional 3-D structures connected with the solid rings and polygons disclosed in Figure 5.9. (…) Further research is needed on this crucial technology.”

Let modify and master the manufacture process in order to get uniformity and quality control on the molecular sizes of Na-poly(siloxonate), K-poly(siloxonate) (soluble silicate).

Chapter 8: Metakaolin MK-750-based geopolymer
“In general, (Na,K)–poly(sialate-siloxo) is not made of single polymeric macromolecules but consists of a mixture, a solid solution, of at least two well defined geopolymers with different Si:Al ratios. The standardized methods of investigation, like ²⁹Si and ²⁷Al NMR spectroscopy, are not sophisticated enough for the detection and separation of these different macromolecules. Future research is necessary. (…) The identification of Al-O-Al bonding in geopolymers has been confirmed by ¹⁷O MAS-NMR spectroscopy as the one displayed in Figure 8.24… The effect seems to diminish with the increase of the Si:Al ratio, when oligo-siloxonate molecules, Q₀ , Q₁ and Q₂ types are added to the geopolymeric reactant mixture. Further research is needed.”

Chapter 9: Calcium-based geopolymer
“There is production of two geopolymers: hydrated gehlenite and (Na,K)–poly(sialate-siloxo), and in addition calcium di-siloxonate hydrate (CSH cement type). Further research is needed on this very interesting topic of ancient Roman technology. (…) We could also assume that, in the hydrated state, our geopolymeric structures are more flexible than the rigid anhydrous chains. Their molecular arrangement might comply with the replacement of K⁺ with Ca⁺⁺. Further research is needed to clarify this important issue.”

Chapter 10: Rock-based geopolymer
“The extrapolation from the solid solution structures set forth in Chapter 9 would probably focus on the Ca-siloxonate-hydrate, and its resonance at -78 ppm for Q₁ structure in the ²⁹Si spectrum of Figure 10.5. However, in addition to the dimer Ca-di-siloxonate hydrate molecule, one could get higher oligomers: trimer, tetramer, pentamer, hexamer, with cyclic structures similar to those depicted for soluble silicates in Figure 5.13 of Chapter 5 as well as in Figure 2.8 of Chapter 2. Further research is needed.”

Chapter 11: Silica-based geopolymer
“The geopolymer composite has a high potential for fire-heat resistant coatings as well as corrosion resistant paint for steel. With tailored ceramic fillers one obtains heat stable materials with remarkable heat resistance. Further research is needed. (…) These results highlight the need for caution during the use and disposal of these manufactured nanomaterials to prevent unintended environmental impacts, as well as the importance of further research on tailored formulations aimed at preventing any risk.”

Chapter 12: Fly ash-based geopolymer
“Overall, the geopolymer matrix gives a Si:Al molar ratio ranging from 1.56–2.14 corresponding to a poly(sialate-siloxo) with inclusions of siloxonate-hydrate molecules consisting of higher oligomers: trimer, tetramer, pentamer, hexamer, with cyclic structures similar to those depicted for soluble silicates in Figure 5.13 of Chapter 5 as well as in Figure 2.8 of Chapter 2. Further research is needed. (…) Gasifier slag consists of four main components: silica, alumina, iron oxide and calcium oxide, mainly added as a flux in the gasification process. The gasifier slag composition is similar to that of iron blast-furnace slag (Sullivan and Hill, 2001). In other words, a possible shortage of iron blast-furnace slag would be easily compensated by the production of gasifier slag, opening new perspectives for the industrial implementation of geopolymers issuing from coal combustion in electrical power plants. Further research is needed.”

Chapter 13: Phosphate-based geopolymer
“Several laboratories are working on the inclusion of PO₄ units into sialate and sialate-siloxo sequences. Data have not been published, so far. Further research is needed on these materials that show promising potential applications.”

Chapter 14: Organic-mineral geopolymer
“Further research is needed in order to take advantage of the chemical compatibility of poly-organo-siloxane and mineral geopolymers. (…) Further research is needed on the geopolymerization mechanism in acid medium. (…) The previous examples show the potentiality of organo-mineral geopolymer compounds. Further research is needed.”

Chapter 17: Long-term durability
“As for technological applications of geopolymeric materials in waste management, any risk assessment must contain input from geological and geochemical analogues. The problem is the very low amount of available data on this topic. Further research is needed.

Chapter 21: Geopolymer-fiber composites
“In this Chapter, the best results involved the use of carbon or SiC fibers that are more expensive than E-glass. Future research will therefore take advantage of the geopolymeric systems outlined in Chapter 13 with phosphate based acidic matrix. This chemistry is not as aggressive to E-glass as the alkali driven poly(sialate) medium.”

The introduction of composites on a large scale in aircraft manufacture by Boeing and Airbus highlights the demand for fire- as well as heat-resistant geopolymer matrices.

Chapter 23: Geopolymer in ceramic processing
Introduce and develop LTGS for the production of low-cost building materials in developing countries with user-friendly geopolymeric ingredients.

Chapter 24: The manufacture of geopolymer cements
“We have learned in Chapter 19 that these dry mixes based on dry NaOH/KOH are corrosive in nature and may not be used (see in section 19.2, The need for user-friendly systems ). Research and development should therefore focus on innovative solutions involving the manufacture of ready to use, user-friendly, geopolymeric precursors. (…) Further research and development is needed on this very important technology.”

The major obstacle to the mass application of geopolymer cements comes from the chemical industry that is unable to manufacture the estimated 250-300 millions tonnes / year of alkali-silicates poly(siloxonates) needed for mass production of geopolymer cements, world-wide (presently ca. 15 millions tonnes / year). One must invent new methods of manufacture for poly(siloxonate) glasses, from geological raw-materials rich in K₂O and Na₂O, as in the European Research project GEOCISTEM (Brite-Euram 1994-1997).

Chapter 25: Geopolymer concrete
“When one adds together the properties described in this Chapter 25, and the chemical and physical parameters of geopolymer cements outlined in previous chapters, it becomes evident that geopolymer concrete is better than Portland cement concrete. Yet, further research is needed to apply and generalize to all geopolymer concrete types the results obtained by B.V. Rangan and his team.”