Etude physico-chimique et mécanique de composites à matrice plâtre contenant des fibres végétales

Natural fibre reinforced plaster : understanding of the physico-chemical interactions at the fibre/matrix interface : influence on the mechanical properties of the composite

• Auteur / Autrice : Pierre Dalmay
• Direction : Agnès Smith, Thierry Chotard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Milieux denses, matériaux et composants matériaux céramiques
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers2009-2018)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Bonnet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Samantha O'Keefe, Mike Ward
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Annie Lemarchand, Gilbert Fantozzi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éco-matériaux

Matériaux -- Propriétés mécaniques

Fibres naturelles

Mots clés libres

Hydratation du plâtre

Composites à base plâtre

Résumé

Ce travail a eu pour objectif l'étude des propriétés physico-chimiques de mortiers de gypse renforcés par des fibres cellulosiques. Les fibres végétales non traitées, en particulier celles de chanvre, retardent la prise du plâtre. Quelques traitements, notamment alcalins, ont été efficaces pour réduire le temps de prise des mortiers. L'analyse des produits lixiviés lors du traitement des fibres a révélé la présence majoritaire de sucres caractéristiques des pectines, connues pour retarder la prise de certains matériaux à prise hydraulique. La cinétique d'absorption des fibres a également été étudiée par relaxométrie RMN. Du point de vue des propriétés mécaniques, les meilleurs résultats en termes de propriétés élastiques et de résistance en flexion ont été obtenus pour un taux de renfort de 3% en masse de fibres de lin. L'endommagement des composites a également été suivi par la méthode d'émission acoustique lors du chargement en flexion des éprouvettes.

The aim of this work was to study the structural, chemical and mechanical properties of natural fibre reinforced plasters. The interactions at the interfaces between flax or hemp fibres and gypsum were investigated. Natural fibres, especially hemp, delayed the setting of plaster when they were used untreated. Some treatments, for exmple alkali ones, were found to be efficient to reduce the setting times of slurries. The analysis of the compounds washed from the fibres revealed mainly the presence of sugars characteristic of pectins, already known as retarder of hydraulic setting materials, like cement or plaster. Absorption kinetics of different fibres was also measured by NMR relaxometry. Regarding the mechanical properties of the composites, the best results for both elastic properties and flexural strength were obtained for 3%wt of 1 cm long flax fibres. The damaging of the composite was also studied using an acoustic emission technique.