Elaboration de nanoparticules de silicates de calcium hydratés en milieux fluides supercritiques

Abstract

L'objectif principal du projet de thèse était de développer une méthode durable et extrapolable à l’échelle industrielle pour la synthèse de silicates de calcium hydratés, c’est à dire, la xonotlite et la tobermorite. Le principal avantage de cette méthodologie est lié à la cinétique de réaction ultra-rapide, qui permet la synthèse de ces phases minérales dans l'eau supercritique en quelques secondes seulement.Aussi, en plus des temps de synthèse très courts, les minéraux synthétiques sont caractérisés par une cristallinité et une pureté élevées, au contraire de leurs homologues naturels qui se trouvent souvent mélangés à d'autres phases ou impuretés. Grâce à cette propriété, la xonotlite et la tobermorite synthétiques peuvent être utilisées pour approfondir la structure des silicates de calcium hydratés, qui n’est pas encore complètement élucidée.Par la suite, la xonotlite et la tobermorite hautement cristallines ont été utilisées dans deux domaines d’application différents. Le premier est lié à l'utilisation des phases minérales sous forme de germes pour accélérer l’hydratation du ciment afin de développer une matrice cimentaire plus dense et plus résistante. La deuxième application considère l'utilisation de la xonotlite comme précurseur pour produire, suite à sa déshydratation, un autre silicate de calcium, la wollastonite.Enfin, dans le but d'élargir la production de minéraux synthétiques aux exigences industrielles, l’impact environnemental de cette méthodologie a été étudié par l’analyse du cycle de vie. Les impacts des paramètres les plus pertinents, tels que l'énergie, la nature et la concentration des précurseurs, ont été analysés pour permettre une optimisation éventuelle.