Yawo Daniel ADUFU est désormais Docteur en Sciences et Technologie de l’Eau, de l’Energie et de l’Environnement de l’Institut 2iE, spécialité matériaux. Précédemment doctorant au Laboratoire Eco-Matériaux et Habitats Durables (LEMHAD), il a soutenu sa thèse de doctorat, le 28 février 2025. Ses travaux de recherche ont porté sur le thème « Comportement physico-mécanique et durabilité de béton géopolymère sous une cure à température ambiante dans le contexte du climat subsahélien (Burkina Faso) ». Cette étude apporte une contribution significative au développement de matériaux de construction adaptés aux réalités locales tels que “les bétons géopolymères”.
Le ciment est largement utilisé, dans notre environnement, pour la fabrication de bétons destinés aux infrastructures telles que les routes, les ponts et les bâtiments. Toutefois, l’utilisation du ciment Portland pose plusieurs défis. La production ciment est énergivore et polluante. Du fait de l’indisponibilité de carrière de calcaire de qualité, le clinker utilisé pour sa production est importé depuis les pays voisins, ce qui représente un coût économique important pour le Burkina Faso.
A côté des bétons hydrauliques à base de ciment Portland, émergent les matériaux géopolymères et en particulier les bétons géopolymères comme l’une des alternatives crédibles. Cependant, un défi se présente pouvant restreindre le champ d’application des géopolymères. Il s’agit de leur faible performance dans des conditions de durcissement ambiantes, en particulier lorsque la teneur en calcium de l’aluminosilicate est faible, à l’instar du métakaolin (MK).
Ainsi, l’étude de Yawo Daniel ADUFU vise à améliorer les performances des bétons géopolymères à base d’argile calcinée sous une cure à température ambiante, d’ approfondir les connaissances sur l’impact des matériaux riches en calcium sur les propriétés physiques, mécaniques, microstructurales, et la durabilité des géopolymères, en particulier sur leur résistance à haute température.
De ce fait, elle a permis d’évaluer l’effet de différents ajouts riches en calcium, à savoir le résidu de carbure de calcium (« CCR »), la chaux vive (« QLM »), la chaux éteinte (« SLM ») et le ciment Portland ordinaire (« OPC »), sur les propriétés du béton géopolymère à base de métakaolin (« MK ») activé par une solution de NaOH 12M et durci dans les conditions ambiantes du climat sub-saharien (Burkina Faso).
Évaluer les propriétés physico-mécaniques et la durabilité des bétons géopolymères sous cure ambiante
Dans sa présentation, Yawo Daniel ADUFU a indiqué qu’il a adopté une approche expérimentale visant à évaluer les performances mécaniques des bétons géopolymères à base d’une argile locale calcinée. L’un des défis majeurs de ces bétons réside dans la nécessité de procéder à un traitement thermique, en vue d’atteindre les performances d’ingénierie recherchées. Toutefois, la cure thermique des matériaux géopolymères pourrait constituer un véritable frein à leur utilisation dans les pays en développement où l’accès à l’énergie est considéré comme un luxe du fait du déficit énergétique et du faible taux de couverture en électricité. Par ailleurs, les applications consistant à faire la préfabrication peuvent s’avérer peu attrayantes et moins compétitives que les applications in-situ du fait des coûts, des technologies et de la logistique que cela implique. Dans cette optique, l’étude propose l’introduction de produits calciques disponibles sur place, ainsi que l’exploitation de sous-produits industriels issus de la zone de Kossodo, afin d’améliorer la performance des bétons sous cure à température ambiante.
Les résultats de l’étude ont révélé que les propriétés physico-mécaniques des bétons géopolymères sont significativement affectées par les conditions de cure. Le Burkina, dont les températures moyennes annuelles se situent autour de 30 °C, présente un fort potentiel thermique que l’on pourrait exploiter. Il a indiqué que « la substitution de 5% à 15% du Métakaolin (MK) par des produits riches en calcium conduit à une amélioration de la résistance mécanique du béton géopolymère. L’analyse microstructurale montre que les produits de réaction sont principalement composés de deux types de zéolithes (zéolite A et zéolite X) et d’un gel de C-(N)-A-S-H à faible teneur en calcium. Plus le produit riche en calcium a tendance à dégager de la chaleur, plus les réactions de géopolymérisation sont rapides, et vice versa. »
In fine, les résultats ont permis de démontrer la faisabilité de la conception de bétons géopolymères à base de métakaolin à température ambiante pouvant atteindre une résistance de 30 MPa, répondant ainsi aux besoins des applications d’ingénierie.
En outre, les résultats indiquent que l’ajout de produits riches en calcium peut affecter la durabilité des bétons. Cela dépend du paramètre de durabilité évalué, de la nature et de la quantité de produit calcique employé. L’étude démontre l’existence d’optimum à ne pas dépasser pour maintenir un équilibre entre les propriétés physico-mécaniques et de durabilité. La chaux vive offre les meilleures performances globales en matière de durabilité.
La pertinence et l’intérêt de l’étude salués par les membres du jury
La pertinence de la thématique et les perspectives annoncées ont été appréciées par le jury présidé par le Prof. Bétaboalé NAON de l’Université Nazi BONI du Burkina Faso. Ce jury de haut niveau a réuni également des experts internationaux issus de diverses institutions renommées. Il était composé du Prof. Mohamed GIBIGAYE de l’Université d’Abomey-Calavi du Bénin, du Prof. Mamadou Lamine LO de l’Ecole Polytechnique de Thiès du Sénégal, du Prof. Gilles ESCADEILLAS de l’Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse en France, de Prof. Mohamed SEYNOU de l’Université Joseph KI-ZERBO du Burkina Faso.
Les travaux de thèse ont été dirigées par Prof. Adamah MESSAN du Laboratoire Eco-Materiaux et Habitats Durables (LEMHaD).
Les membres du jury ont salué cette étude qui met en avant l’intérêt de l’utilisation de matériaux locaux dans la fabrication de bétons durables tenant compte des réalités locales, réduisant ainsi la dépendance au ciment Portland importé. Les résultats obtenus ouvrent la voie à des applications concrètes dans le secteur de la construction et posent les bases de futures recherches dans le domaine des bétons géopolymères.
Les échanges fructueux ont permis à l’impétrant de recueillir des amendements et recommandations afin de perfectionner son travail. Des pistes de réflexion ont ainsi été suggérées telles que la nécessité d’explorer d’autres produits locaux en tant qu’activateurs pour la production des bétons géopolymères ainsi que la collaboration avec le secteur de l’énergie afin d’intégrer des procédés de production basés sur l’énergie solaire, une ressource abondante au Burkina Faso, pour une industrialisation à grande échelle.
Le nouveau docteur a surtout été encouragé à poursuivre sa recherche. Pour sa part, Dr. Yawo Daniel ADUFU a exprimé sa reconnaissance envers ses encadrants, collègues et institutions qui ont contribué à cette recherche. « Leur soutien et leurs conseils ont été essentiels à l’aboutissement de ce projet scientifique. », s’est-il réjoui.
Il nourrit l’ambition de contribuer à la formation de la jeunesse africaine en partageant ces connaissances et en participant à la recherche appliquée adaptée aux réalités locales.
Bonjour,
Nous tenons à adresser nos plus sincères félicitations et remerciements au Dr ADUFU Yawo Daniel pour l’obtention de son doctorat en science des matériaux. Son travail remarquable et ses recherches innovantes constituent une précieuse contribution au domaine du Génie civil . Nous lui souhaitons une brillante carrière et beaucoup de succès dans ses futures collaborations et projets scientifiques.
Ces recherches vont énormément booster le domaine et vont permettre d’avoir des habitations écologique qui va considérablement réduire la température à intérieur des habitats.