Valorisation dans les bétons de la silice amorphe issue de l'extraction du magnésium métallique contenu dans la serpentine


Cette étude a pour principal objectif d'évaluer les performances de la silice amorphe issue de l'extraction du magnésium métallique contenu dans la serpentine (RSA) dans les divers systèmes cimentaires incluant différents types de bétons afin d'explorer sa valorisation dans les matériaux de construction. Les essais conduits montrent que le RSA développe des performances assez comparables à celles des ajouts cimentaires classiques. La plupart des bétons binaires (Ciment Portland + RSA) incorporants RSA développent des résistances à la compression supérieure à celle du témoin dès 28 jours, démontrant la contribution significative du RSA à l'amélioration des propriétés mécaniques. Il densifie la matrice cimentaire, réduit significativement la perméabilité du béton et corrélativement améliore sa résistance à la pénétration des agents extérieurs potentiels agressifs et sa durabilité. Les bétons ternaires (Ciment Portland + RSA + fumée de silice ou cendres volantes ou laitier ou metakaolin ou poudre de verre) contenant du RSA développent des résistances à la compression comparable à celles des bétons ternaires témoins formulés avec les ciments ternaires commercialisés Tercem 3000 et TerC3. La perméabilité aux ions chlorure des bétons est encore plus réduite dans les bétons ternaires que dans les bétons binaires. Cette observation est attribuable à une bonne synergie entre les ajouts. Le RSA n'a pas d'effet significatif sur les résistances au gel du béton. Par contre tous les bétons ternaires incorporant ou non du RSA sont plus sensibles à la dégradation par écaillage. La résistance à l'écaillage des bétons ternaires diminue nettement avec le prolongement de la durée de cure des bétons.  Les variations dimensionnelles résultant du retrait de séchage sont similaires pour les tous les bétons ternaires étudiés. Les bétons ternaires étudiés présentent de multiples avantages tels que la résistance à la compression plus élevée, la bonne résistance au gel-dégel, la faible perméabilité, la faible variation dimensionnelle due au retrait de séchage et une durabilité accrue. Les systèmes ternaires développent une résistance accrue aux réactions alcalis-silice et résistent également mieux aux attaques par les sulfates. 

Ces résultats sont très prometteurs. L'incorporation du RSA dans le béton contribue au développement durable, puisque cette approche permet d'utiliser de façon rationnelle les ressources naturelles nécessaires à la fabrication du ciment, de réduire le gaz à effet de serre, de palier à mise en décharge du RSA et surtout d'améliorer significativement la durée de vie des ouvrages. La silice amorphe issue de l'extraction du magnésium de la serpentine provenant des résidus d'extraction de l'amiante se compte par millions de tonnes. La valorisation de cette silice grâce notamment au brevet en cours permettra de complètement changer la disponibilité d'ajouts cimentaires au Québec et même en Amérique du Nord. Ceci aura un apport certain sur les gaz à effet de serre grâce à notamment le remplacement d'une large part du ciment Portland producteur de CO2. Dans son plan d'affaire, Alliance Magnésium pourra inclure la production de silice amorphe pour utilisation dans l'industrie du béton avec le procédé déjà existant de production de magnésium. Les retombées à notre humble connaissance seront aussi importantes de celle de la production de magnésium.

Chercheur responsable

Arezki Tagnit-Hamou

Équipe de recherche

  • Arezki Tagnit-Hamou, Université de Sherbrooke
  • Richard Gagné, Université de Sherbrooke
  • Ammar Yahia, Université de Sherbrooke

Durée

3 ans

Montant

300 000 $

Partenaire financier

  • Ministère de l'Énergie et des Ressources naturelles

Appel de propositions

Développement durable du secteur minier