• 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

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.

Pour la réaction géopolymérique pour les pyramides vous parlez du calcaire nummulitique lié avec un “liant” dont vous donnez les éléments. Ma question est de savoir si ce liant peut être utilisé dans une autre réaction de type géopolymérique non avec du calcaire nummulitique mais un autre matériaux naturel comme par exemple de la poudre et des débris récupérés sur une carrière de granit?

Bien sûr, c’est un liant qui peut servir pour beaucoup d’application, mais il n’est pas aussi bon que les formulations plus sophistiquées employées pour les vases en pierre dure.

Les vases en gneiss anorthositique d’Egypte de la IVe dynastie seraient fait avec ce même liant?dans les mêmes proportions que pour les pierres des pyramides??

Non. Il faut un liant géopolymère de type poly(sialate-disiloxo) ou poly(sialate-trisiloxo) qui ne peut pas être obtenu avec la formule des blocs de pyramides. Vous trouverez quelques renseignements dans le livre “Ils ont bâti les Pyramides” Appendice 1, les Inventions Alchimiques.

La reconstitution qui a été faite avec du calcaire nummulitique et que l’on voit sur le film vidéo, comment se comporte-t-elle dans le temps? Le climat du Nord de la France est différent de celui de l’Egypte. L’hygrométrie ambiante, les variations de températures, comme le gel en hiver, tous ces éléments, comment tout cela agit-il sur ces blocs de géopolymères? Existe-il une étude dessus?

L’étude est publiée dans le livre “La Nouvelle Histoire des Pyramides”, dont vous pouvez avoir les références sur le site web personnel de J. Davidovits . Nous avons eu un hiver avec -5° C et beaucoup de pluie. Évidemment, certaines pierres ont souffert en surface, d’autre pas. Cela dépend des rapports: SiO2:Al2O3:Na2O et du taux de compactage.

Il est évident que les formules “égyptiennes” sont caractéristiques d’un pays où il ne gèle pas. Pour les utiliser dans nos régions il faut les adapter.

Y a-t-il actuellement une recherche pour que soit mis au point un géopolymère qui serait en total remplacement des ciments portland.

Ce sont des questions que les gens posent souvent. Sachez qu’il n’y a pas moins cher que le ciment Portland et, qu’en Europe, on ferme des usines car les besoins diminuent. Un matériau qui concurrencerait le ciment Portland en Europe alors que le marché baisse n’a aucune chance commerciale compte tenu de l’investissement massif à faire.

D’autres régions travaillent là-dessus, notamment l’Australie, la Chine, l’Inde, l’Asie et certaines régions d’Europe de l’Est.

Il existe à Paris, et dans divers villes de France, des immeubles en calcaire compressé. Est-ce que le géopolymère utilisé par les grandes pyramide peut s’apparenter à ce type de calcaire au niveau de sa résistance, sa dureté et son vieillissement, en gardant les propriétés du calcaire compressé sous le climat français?

D’un côté on parle de pierre naturelle reconstituée, de l’autre de calcaire broyé fin et compressé. Le premier est un analogue géologique (un géologue non entraîné ne fait pas la différence), le deuxième de moindre qualité a pour mission de dépasser la garantie décennale! A l’oeil nue, la différence saute aux yeux, même pour un non spécialiste.

Si nous pouvions faire des recherches de notre coté dans la construction simple de type habitat classique mais avec les géopolymères (…)

On nous pose aussi souvent la question mais pour construire une simple maison, le particulier devra faire face à un coût élevé comparé au ciment portland (entre 5 et 10 fois plus cher), et au problème de livraison des matériaux (les quantités sont trop faibles pour certains industriels). Il faut garder à l’esprit que si c’est cher, c’est une question d’économie d’échelle. Le matériaux est compatible avec une production de masse.

Le laitier des hauts fourneau ou la chaux éteinte, qu’est ce que vous entendez par cela exactement et comment s’en procurer?

Le laitier est un silicate de calcium et d’aluminium (impossible à trouver au rayon bricolage, produit uniquement destiné à l’industrie). La chaux éteinte est de l’hydroxyde de calcium (on en trouve au rayon bricolage).

Le calcaire nummulitique (…), où s’en procurer, sinon comment faire?

Il faut faire appel à un géologue pour trouver le gisement de calcaire à nummulite naturellement délité. Si vous avez de la chance, vous trouverez une carrière ouverte encore exploitable (beaucoup sont fermées et recouvertes de végétation). Nous avons cette chance près de Noyon en Picardie.

Est-ce que le coefficient de dureté d’un matériau géopolymère dépend de son liant ou de son matériau de base ?

C’est le plus faible des deux qui donnera la résistance finale à la compression.

Lors de l’expérience de St Quentin existe-il un compte rendu détaillé de cette expérience? (la petite pyramide)

Oui, dans le livre “La Nouvelle Histoire des Pyramides”, paru en octobre 2004. Voir le site personnel de J. Davidovits

Comment reproduire une pierre de type granit en geopolymere? Comme agrégat faut-il de la poudre de granit qui vienne de leur taille industrielle par exemple? (puisque le granit ne se délite pas dans l’eau) et comme liant, on peut reprendre celui de l’expérience de St Quentin pour la petite pyramide?

En lisant le livre, vous comprendrez qu’il faut une pierre naturellement érodée, délitée. On ne broie rien, on en casse rien, on utilise un matériaux qui est naturellement désagrégé. Dans le cas des pyramides, le granit peut aussi être taillé, les quantités sont ridicules comparées aux millions de blocs de calcaire.

Existe-il un test simple en géologie qui pourrait laisser soupçonner une pierre ou une construction de type géopolymère sur un site archéologique ou historique?

Toujours en lisant le livre “La Nouvelle Histoire des Pyramides”, vous comprendrez que ce n’est pas simple, car le géologue doit être formé à reconnaître un géopolymère (il ne l’est pas dans 99% des cas) et savoir comment analyser et interpréter les résultats. Sinon, il ne voit rien et pense de bonne foi avoir analysé une pierre naturelle. Tout est une question de formation, à condition que le géologue ait la volonté de se former au risque de dire n’importe quoi.

Other interesting publications on the same topic of aluminosilicate polymers

We recommand following recent papers published in 1996-1997 by a research group at Free University of Brussels (V.U.B.), Belgium. These papers confirm the presence of a polymeric structure for aluminosilicates of the geopolymeric type. These papers are excellent for there scientific content but do not deserve any further consideration for there lack of any reference to the scientific papers nor to the numerous issued patents published by Joseph Davidovits and listed in the CHEMICAL ABSTRACTS databank. One of the authors of these papers, Prof. J. WASTIELS, worked with geopolymeric binders supplied by the company Géopolymère (Pont-Ste Maxence, France) and also presented a paper at the First European Conference on Geopolymer, GEOPOLYMER ‘88, 1998, Université de Technologie, Compiègne, France, paper titled: “Composites with Mineral Matrix in Low Energy Construction”, by G. Patfoort and J. Wastiels, in GEOPOLYMER ‘88, J. Davidovits and J. Orlinski Eds.., Volume 2, Paper nr 16, pp. 215-221, 1988. The presentation abstract of this paper, Session D Nr27 (see in GEOPOLYMER ‘88, page 11) reads as follows: “On March 31, 1987, French President Francois Mitterand laid the foundation stone of the new University of Technology at Sevenans, France. This foundation stone was man-made, more precisely had been geopolymerised at 55°C, in our laboratories [at V.U.B.]. Our involvement with geopolymeric reactions goes back to 1982 when we started a collaboration with Prof. J. Davidovits and the Geopolymer Institute. A series of low cost composites for low energy construction are being developed at Vrije Universitet Brussels, starting from aluminosilicates. Geopolymerisation reaction can take place at atmospheric pressure and at low temperatures (between room temperature and 100°C), so that a low amount of energy is used for production. Applications are expected to be found in low cost housing, using locally available raw materials, and more generally in composite materials with geopolymeric matrix”.

• Rahier H., Van Mele B., Biesemans.M., Wastiels J. and Wu X., Low-temperature synthesized aluminosilicate glasses Part I, J. Material Sciences, 31 (1996) 71-79.
• Rahier H., Van Mele B., Wastiels J., Low-temperature synthesized aluminosilicate glasses Part II, J. Material Sciences, 31 (1996) 80-85.
• Rahier H., Simons W., Van Mele B., Biesemans.M., Low-temperature synthesized aluminosilicate glasses Part III, J. Material Sciences, 32 (1997) 2237-2247.