Authors: Parmo Parmo
Source: theses.fr (ABES) (article, 2023-08-28)
Field: Materials Science — Polymers and Plastics

Comportement et absorption d’énergie en compression de matériaux de construction biosourcés Le secteur du bâtiment et de la construction représente 36 % de la consommation finale d'énergie et 39 % des émissions de dioxyde de carbone. Améliorer l'efficacité énergétique des bâtiments est la stratégie la plus efficace pour réduire la consommation d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre. La solution privilégiée est l’utilisation de matériaux à fort pouvoir d’isolation dans les bâtiments. Parmi ceux-ci, les matériaux durables bio-sourcés tels que ceux à base agrégats d'origine végétale et de liants à base de chaux, présentent de nombreux avantages comme leur coût réduit, leur légèreté, leur importante disponibilité notamment en région Centre Val de Loire et leur biodégradabilité.Pour ce travail, des fibres de paille de blé, un liant à base de chaux et de pouzzolane et des additifs ont été utilisés en tant qu’éléments constitutifs de matériaux biosourcés. Les travaux réalisés jusqu’à présent sur ce type de matériau se sont principalement concentrés sur les propriétés thermiques et hydriques, plutôt que sur les propriétés mécaniques. Utilisés comme matériaux de construction, ces composites doivent toutefois présenter des propriétés mécaniques minimales leur permettant de supporter leur poids propre. En raison de la très forte porosité des fibres de paille, ces matériaux présentent un fort potentiel d’absorption d’énergie lors du processus de déformation.Par conséquent, l'objectif de cette étude est d'améliorer la connaissance des propriétés mécaniques et d’évaluer les propriétés d’absorption d’énergie de bio-composites à base de paille et de chaux pour permettre un choix plus rationnel de leurs applications. L'accent principal est mis sur la compréhension des propriétés mécaniques au moyen d’approches analytiques d’estimation des propriétés d’élasticité et de campagnes d’essais de compression et de flexion trois points.Dans cette étude, trois formulations de biocomposite chaux-paille ont été réalisées avec une fraction de fibre sur liant de 20, 30 et 40%. Pour les tests de compression, nous avons utilisé une machine d'essai électromécanique avec une cellule d’effort de 100 kN. Les essais ont été conduits suivant les deux directions principales d’orientation des fibres en lien avec le procédé de fabrication et à trois vitesses de chargement. Les essais ont été filmés avec une caméra à haute résolution permettant de mieux appréhender les différentes phases de la réponse en compression : élasticité linéaire, compaction et densification. Le post-traitement de la séquence par Corrélation d’Images Numériques en donnant accès aux champs de déplacement et de déformation à la surface de l’échantillon a permis de mettre en évidence le passage d’une réponse homogène à hétérogène dans la phase plateau et d’évaluer les propriétés d’élasticité en s’affranchissant des rattrapages de jeu et des imperfections de surface initiales. Les résultats obtenus à partir des approches analytiques pour les propriétés élastiques ont ensuite été comparés aux valeurs issues des mesures expérimentales.En outre, cette thèse a également étudié le comportement en flexion de poutres chaux-paille. Des tests de flexion en trois points ont été réalisés sur des échantillons dans une direction de chargement orthogonale à la direction des fibres et pour les différents ratios de paille-liant à trois vitesses de chargement différentes. Tout comme pour les tests de compression, la méthode de Corrélation d’Images Numériques a été utilisée pour accéder aux déplacements et déformations à la surface des échantillons.Par l’étude des réponses globales des échantillons appuyées par des mesures de champs, l'étude a mis l'accent sur les effets du ratio de paille-liant, du type et de la direction du chargement, sur la sensibilité à la vitesse des déformations des propriétés mécaniques et d’absorption d’énergie des matériaux chaux-paille. Limiting ; Sugar industry ; Construction industry Natural Fiber Reinforced Composites ; Hygrothermal properties of building materials ; Tree Root and Stability Studies