Étude des propriétés physiques et thermomécaniques des mortiers de sable dunaire renforcés par des déchets non dégradables // Study of the physical and thermomechanical properties of dune sand mortars reinforced with non‐degradable wastes

Abstract

تبحث هذه الدراسة جدوى استخدام مسحوق نفايات زجاج شاشات العرض(DGE-WP)، وهي نفايات غير قابلة للتحلل ذات طبيعة غير متبلورة، لتحسين خصائص رمل الكثبان المتوفر بكثرة في الصحراء الجزائرية وغير المستغل في البناء، وذلك بهدف إنتاج ملاط أسمنتي معدل، صديق للبيئة، اقتصادي ومقاوم للحرارة.تم دمج نفايات (DGE-WP) بنسب 0%، 5%، 10%، 15% و20% من وزن الرمال، المجلوبة من ثلاث مناطق (الوادي، إليزي، وإنأميناس)، بنسبة ماء / اسمنت(E/C)حددت عند 0.6.تم اختبار الملاط المتصلب باستخدامMEB)،EDX ،DRX ، ATGو(DSC، بالإضافة إلى الاختبارات الاعتيادية. في المرحلة الأولى، تمت دراسة الخواص الفيزيائية والميكانيكية لثلاثة خيارات (بمجموع 15 تركيبة) وفقا لدرجة حرارة المخبر. في المرحلة الثانية، تمت دراسة السلوك الحراري للخيار الأمثل (رمل الكثبان الاحسن أداءاً) تحت تأثير درجات حرارةمختلفة؛25°م، 200°م، 400 °م، 600 °م و800 °م.تظهر نتائج التوصيف الفيزيائي والميكانيكي أن دمج نفايات (DGE-WP)فيالملاط المركب منالأنواعالثلاثةلرملالكثبان، يمكن أن يحسن مقاومة الضغط بنسبة 34٪ في 28 يومًا وبنسبة 60٪ في 180 يومًا، ويزيد في معامل المرونة الديناميكية (Ed) بمقدار 17 %، يقلل المسامية بنسبة 28%. يقدم الملاط القائم علىرمل منطقة الوادي المحتوي على 20% من نفايات (DGE-WP)أحسنالخصائص. تؤكد الدراسة الحرارية للخيار الأمثل، التأثير الإيجابي لنفايات(DGE-WP)عند درجات حرارة تتراوح من 25°م إلى 600°م،بتحسين الخواص الميكانيكية الحرارية،مع مكاسب في مقاومة الضغط تصل الى51% عند 400°م،وتقليل التوصيل الحراري بنسبة 25% مقارنة بملاط التحكم.ولذلك، فإن إضافة نفايات (DGE-WP) الى حدود 20% يحسن البنية المجهرية من خلال تفاعل بوزولاني إضافي، مما يقلل من الشقوق الدقيقة ويساعد على ملء الفراغات، وهومؤشرإيجابيعلىالاستدامة. كما أنه يجعل من الممكن إنتاج ملاطحراري ذو مقاومة ميكانيكية جيدة عند درجات الحرارة المرتفعة،مع تحسين في خصائص العزل الحراري.

This study examines the feasibility of using Display Glass E-Waste Powder (DGE-WP), which is a non-degradable waste of amorphous nature, to enhance the properties of dune sand, abundant in the Algerian Sahara and underexploited in construction, with a view to producinga modified cement mortar, eco-friendly, economical, and refractory.The DGE-WP were incorporated in proportions of 0%, 5%, 10%, 15%, and 20% by sand weight, sourced from three regions(El-Oued, Illizi and In Amenas),with a W/C ratio set at 0.6. The hardened mortars were tested by SEM, EDX, XRD, TGA, and DSC in addition to conventional tests. In a first phase, the physical and mechanical properties of three variants (a total of 15 formulations) were studied under ambient conditions. In asecond phase, the thermal behavior of the optimized variant (the highest-performing dune sand) was studied at various temperatures, namely 25°C, 200°C, 400°C, 600°C, and 800°C. The results of the physico-mechanical characterizations show that the incorporation of DGE-WP in mortars formulated from the three types of dune sand can improve the compressive strength by 34% in 28 days and by 60% in 180 days., as well as increase the dynamic elastic modulus (Ed) by 17%, with a reduction in porosity of 28%. The mortar based on the dune sand of El-Oued, containing 20% of DGE-WP, presents the best properties. The thermal study on the optimized variant confirms the beneficial effect of the addition of DGE-WP at temperatures from 25 to 600°C, improving the thermomechanical properties,with a gain in residual compressive strength of 51% at 400°C, and reducing thermal conductivity by 25% compared to the control mortar.Consequently, the integration of up to 20% DGE-WP enhances the microstructure of modified mortars through an additional pozzolanic reaction, minimizing microcracks and filling voids, which serves as a positive indicator of durability.It also enables the production of a refractory mortar with good mechanical strength at high temperatures,while improving thermal insulation properties.

Cette étude examine la faisabilité de l'utilisation de la poudre de déchets de verre d'affichageà cristauxliquides (DGE-WP),qui sont des déchets non dégradables de nature amorphe, pour améliorer les propriétés du sable de dune, abondant dans le Sahara algérien et sous-exploité en construction,en vue de produire un mortier de ciment modifié, écologique, économique et réfractaire. Les DGE-WP ont été incorporés à des proportions de 0%, 5%, 10%, 15% et 20% en poids de sable,provenantde trois régions (El-Oued, Illizi et In Amenas), avec un rapport E/C fixé à 0.6. Les mortiers durcis ont été testés à l'aide de MEB,EDX, DRX, ATG et DSC, en plus des essais conventionnels. Dans une première phase, les propriétés physiques et mécaniques de trois variantes (soit un total de 15 formulations) ont été étudiées dans des conditions ambiantes. Dans une deuxième phase, le comportement thermique de la variante optimisée (le sable de dune le plus performant) a été étudié sous différentes températures,à savoir25°C, 200°C,400°C, 600°Cet 800°C. Les résultats des caractérisations physico-mécaniques montrent que l'incorporation des DGE-WP dans les mortiers formulés à partir des trois types de sable de dune peut améliorer la résistance à la compression de 34% en 28 jours et de 60% en 180 jours, ainsi que d'augmenter le module d’élasticité dynamique (Ed)de 17%, avec une réduction de la porosité de 28%. Le mortier de sable de dune d'El-Oued, contenant 20% des DGE-WP, présente les meilleures propriétés. L'étude thermique sur la variante optimisée,confirmel’effet bénéfique de l'addition des DGE-WP à des températures de 25 à 600°C, en améliorant les propriétés thermomécaniques, avec un gain en résistance à la compression résiduelle de 51% à 400°C, et réduisant la conductivité thermique de 25% par rapport au mortier témoin.Par conséquent,l'intégration des DGE-WP jusqu'à 20 % renforce la microstructure des mortiers modifiés grâce à une réaction pouzzolanique supplémentaire,minimisant les microfissures et comblant les vides,ce qui constitue un indicateur positif de durabilité.Elle permet aussi de produire un mortier réfractaire de bonne résistance mécanique à haute température, tout en améliorant les propriétés d'isolation thermique.