Développement de matériaux cimentaires à base de sous-produits bois : mise en forme par extrusion et vibrocompactage

Development of cementitious materials based on wood by-products : shaping by extrusion and vibrocompaction

• Auteur / Autrice : Jean Gérard Ndong Engone
• Direction : Chafika Djelal-Dantec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance le 01/12/2015
• Etablissement(s) : Artois
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur
• Jury : Président / Présidente : Daniel Coutellier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Chafika Djelal-Dantec, Daniel Coutellier, Abdelkarim Ait-Mokhtar, Arnaud Perrot, Yannick Vanhove, Hassina Kada-Benameur, Rostand Moutou Pitti, Maurice François Gonon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abdelkarim Ait-Mokhtar, Arnaud Perrot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Produits de remplacement

Granulats

Bois -- Déchets -- Recyclage

Matériaux

Maçonnerie

Mots clés libres

Déchets de bois,

Peuplier

Extrusion

Inhibition de la prise du ciment

Vibrocompactage

Wood waste

Poplar

Extrusion

Inhibition of the cement

Vibrocompaction

Résumé

En France, le gisement de déchets bois produits au sein des entreprises de première et seconde transformations est estimé à environ douze millions de tonnes par an. Soixante pourcent de ces déchets proviennent essentiellement des scieries sous forme de sciure, de copeaux de bois. Actuellement, il existe différentes filières de valorisation de ces déchets plus ou moins nocives à l'environnement. Un nouvel enjeu est donc de trouver des voies et moyens permettant une valorisation durable et conséquente de ces déchets. Dans ce contexte, la région Nord-Pas-de-Calais a initié un projet visant à la valorisation de ces déchets en élaborant de nouveaux matériaux de construction à base de sous-produits bois. Les objectifs de ce travail de thèse sont de développer des composites à base de pâte cimentaire et de sciure de bois issus de l'essence de Peuplier. Ces composites sont destinés à être utilisés comme éléments de maçonneries porteuses et sont assujettis à des critères de résistances mécaniques fixés par la norme française. La caractérisation de l'influence de la sciure sur les propriétés mécaniques, rhéologiques et physico-chimiques d'un mortier a été effectuée en substituant le sable par de la sciure à des taux variant de 10 à 100\%. Les résultats obtenus ont montré une perte de résistance mécanique avec l'augmentation du volume de bois dans le mélange due à des phénomènes chimiques et physiques. Néanmoins les résistances obtenues pour des taux de substitutions importants (50 à 60\%) restaient conformes à la norme. Ces résultats ont conduit à l'optimisation d'une formulation de mortier de bois extrudable à l'aide d'une extrudeuse à piston. Afin d'appliquer le développement de ces composites à l'échelle industrielle, la sciure de bois a été introduite dans une formulation de micro-béton servant à la production de blocs de béton industriels mis en forme par vibrocompactage. Les résultats obtenus ont montré que jusqu'à 50 \% de substitution du sable par la sciure, les résistances mécaniques étaient conformes. La caractérisation thermique des blocs a montré une capacité isolant intéressante.

In France, the waste wood deposit product in companies of first and second transformation is estimated at about twelve million tons per year. 60\% of this waste comes mainly from mills in the form of sawdust and wood chips. There are many methods of recovery of such waste, which in turn causes environmental problems through the use of products harmful to the environment. A new challenge is to find ways and means to sustainable and consistent recovery of such waste. A new challenge is to find ways and means to sustainable and consistent recovery of such waste. The recovery of such waste in construction materials could be a sustainable solution. In this context, the Nord-Pas-de-Calais Council initiated a project for the recovery of such wastes by developing new building materials from wood byproducts. This thesis has been intended to develop biocomposites based on cement paste and sawdust resulting from Poplar species. These biocomposites are designed for be used as part-bearing masonry and are subject to mechanical strength criteria set by the French standard. The study of the influence of sawdust on the mechanical, rheological and physico-chemical of a mortar was performed by replacing the sand by sawdust at rates ranging from 10 to 100 \%. The results obtained showed a loss of mechanical strength with increasing volume of wood in the mixture generated by chemical phenomena. However the compressive strength obtained for significant substitution rate (50 to 60\%) were in accordance with the French standard. These results led to the optimization of a wood mortar formulation met can be extruded using a ram extruder. In order to apply the development of these biocomposites in an industrial scale, the sawdust was introduced into a formulation of micro-concrete used in the production of industrial concrete blocks manufactured by vibro-compaction. The results showed that up to 50\% of substitution of sand by the sawdust, the mechanical properties were compliant. The thermal characterization of the blocks showed an interesting insulation capacity.