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.

Allez à GP-Camp 2011

Au GP-Camp, Prof. Joseph Davidovits a presenté sa conférence plènière sur « l’État des géopolymères 2011 ». Il s’agit d’une revue des évènements marquants de 2010 et du premier semestre 2011 sur la science et les applications des Géopolymères. Dans sa conférence, Prof. J. Davidovits développe les sujets suivants (en anglais):

1) Geopolymer science

• Geopolymer Conferences
• Exponential increase of laboratories and scientific publications
• Book « Geopolymer Chemistry & Applications » 3rd edition
• 15 research topics on geopolymer science and technologies
• Sol-gel processes and metakaolin synthesis

2) Geopolymer technologies

• BASF introduces geopolymer product for general public
• Czech scientists develop geopolymer catalyst for automobile
• F1 racing cars and geopolymer high-tech composite
• High-temperature structural geopolymer fiber composite
• Several patents for industrial applications: Inomat,Dow, etc..
• Applications for medical / pharmaceutical uses.

3) Geopolymer Cements / Concretes

• Terminology, infringement, legal points in the Internet
• Long-term durability of geopolymer cement PYRAMENT
• Lafarge CO2 reduction by 25% compared to geopolymer cements: 65 to 90 % CO2 reduction
• New standards: ASTM symposium 2012
• Special GP-cement applications: passive cooling in cities,
• Energy reduction in ceramic manufacture
• LTGS bricks and clay-geopolymer (illite based!)

4/ Geopolymer and archaeology

• Japonese Fuji-TV-show on building the pyramid with agglomerated geopolymer stone, with Prof. Ikeda
• Two small tunnels (shaft) from Cheops pyramid are prefabricated geopolymer limestone concrete

The 4 sessions comprised 19 communications. They are listed, with title, authors name, affiliations.

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.

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.”

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.