Contribution à la formulation d’un béton végétal structurel à base cimentaire incorporant des co-produits / déchets de bois

Contribution to the formulation of a plant-based concrete with cement incorporating wood co-products / waste

• Auteur / Autrice : Aurélie Bouchikhi
• Direction : Nor-Edine Abriak, Eric Garcia-Diaz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 06/09/2019
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Alkern
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IMT Lille Douai
• Jury : Président / Présidente : Eric Wirquin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Naïma Belayachi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Salima Aggoun, Anne Pantet

Mots clés

Mots clés libres

Matériau biosourcé

Co-Produit/Déchet de bois

Matrice cimentaire

Empreinte carbone

Béton végétal

Traitement

Impact environnemental

Bio-Based material

Co-Product/Waste of wood

Cementitious matrix

Carbon footprint

Green concrete

Treatment

Environmental impact

Résumé

Le bâtiment est un secteur particulièrement émissif en gaz à effet de serre. Pour tenter de réduire l’impact des matériaux sur l’environnement, de nombreuses recherches visent à étudier différentes alternatives pour limiter l’épuisement des ressources, la consommation d’énergie et le rejet de composés polluants. Dans ce contexte, les bétons biosourcés se positionnent comme une alternative sérieuse au béton traditionnel, avec une empreinte carbone plus faible.Cette thèse industrielle, portée par l’entreprise ALKERN, leader en France et en Belgique de produits préfabriqués en béton, a pour objectif de contribuer à la formulation d’un béton végétal incorporant des co-produits / déchets de bois structurel à impact environnemental plus faible que le Naturbloc®, un bloc actuellement sur le marché. Ce dernier produit est constitué de granulats de bois minéralisé puis introduit dans une matrice cimentaire.Ce travail s’articule en trois volets. Les bois témoin (non traité) et de référence (minéralisé) ont d’abord été caractérisés. Dans un second temps, des traitements alternatifs à la minéralisation du bois ont été testés et caractérisés, notamment au regard de leur reprise en eau et leur aptitude à relarguer ou contenir les extractibles présents dans les végétaux. Leur compatibilité avec une matrice cimentaire a également été évaluée. Il a ainsi pu être mis en évidence que la nature du substrat influence les résultats et l’interaction des granulats avec la pâte cimentaire.Enfin, le bois traité a été introduit dans la matrice cimentaire témoin et dans une matrice alternative à plus faible impact environnemental. Cette dernière a été obtenue soit par un changement de liant, soit par une adjuvantation spécifique du béton. L’ensemble des résultats montrent qu’il existe un lien direct entre les propriétés physico-chimiques des granulats et les performances mécaniques obtenues pour le béton.

The construction industry produces a high amount of greenhouse gases. In order to reduce the impact of materials on the environment, a lot of researches are focused on the study of different alternatives to limit the exhaustion of resources, the energy consumption and the rejection of polluting compounds. In this context, bio-based concrete seem to be a serious alternative to traditional concrete, with a lower carbon footprint.The aim of this industrial thesis, supported by the company ALKERN, leader in France and in Belgium for precast concrete products, is to contribute to the formulation of structural green concrete incorporating co-products / wood waste with an environmental impact lower than the Naturbloc®, a block already available on the market. This last product is made of wood aggregates mineralized and then introduced in a cementitious matrix.This work is divided into three parts. Firstly, the control wood (untreated) and reference wood (mineralized) were characterized. Then, alternative treatments to replace cement coating of wood were tested and characterized, especially in terms of water uptake and ability to leach or hold the extractives present in vegetables back. Their compatibility with a cementitious matrix was also evaluated. The study highlights the fact that the nature of the substrate has an influence on the results and on the interaction between aggregates and cementitious paste.Finally, treated wood was introduced into a cementitious matrix and in an alternative matrix with a lower environmental impact. The latter was obtained either by change of the binder or by use of additives in bio-based concrete. All the results show the existence of a direct link between physico-chemical properties of aggregates and mechanical performances of concrete.