Valorisation de résidus agroindustriels comme matériaux pour l'habitat et la construction : utilisation de la bagasse dans les liants composés minéraux et les composites

Valorization agroindustrial wastes as housing and building materials : use of bagasse in composed binders and composite materials

• Auteur / Autrice : Rijaniaina Ratiarisoa
• Direction : Marie-Ange Arsène, Holmer Savastano Junior
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 15/06/2018
• Etablissement(s) : Antilles en cotutelle avec Universidade Luterana do Brasil (Canoas, Rio Grande do Sul, Brazil)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Milieu insulaire tropical à risques : protection, valorisation , santé et développement (Pointe-à-Pitre)
• Jury : Président / Présidente : Sofiane Amziane
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Ange Arsène, Holmer Savastano Junior, Sofiane Amziane, Jose Maria Monzo Balbuena, Cristel Onésippe, Cristiane Pauletti
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sofiane Amziane, Jose Maria Monzo Balbuena

Mots clés

Mots clés contrôlés

Agriculture

Industrie

Résidus

Teneur en minéraux

Construction mixte

Mots clés libres

Matériaux pouzzolaniques

Cendres de bagasse

Liants composés

Granulats végétaux

Pulpes cellulosiques

Durabilité

Pozzolanic materials

Sugarcane bagasse ash

Composed binders

Vegetable aggregates

Cellulosic pulps

Cellulosic pulps

Résumé

La présente étude vise à valoriser des résidus agroindustriels comme matériaux pour l’habitat et la construction. Dans ce contexte, les travaux de recherche s’articulent autour de deux axes majeurs : le développement d’un liant alternatif et l’élaboration de matériaux composites à partir de ce liant alternatif et des matériaux végétaux. Deux liants composés utilisant des cendres de bagasse, nommés cendres de bagasse-chaux et ciment-cendres de bagasse ont été étudiés. A partir de ces liants composés, deux types de matériaux composites incluant des matériaux végétaux ont été élaborés : un composite incorporant des granulats de bagasse et de coco et un autre renforcé par des pulpes d’eucalyptus. Les propriétés physiques, chimiques, mécaniques et hydriques de ces matériaux ont été déterminées. Les résultats obtenus montrent que la calcination des cendres de bagasse à 600°C et la sélection des particules de taille inférieure à un diamètre seuil compris entre 45 et 63µm augmentent sa réactivité. Le liant composé cendres de bagasse-chaux est susceptible de développer une résistance à la compression de l’ordre de 39MPa à 28 jours, une valeur supérieure à celle des liants composés matériaux pouzzolaniques-chaux étudiés dans la littérature. Grace à sa faible alcalinité, ce liant composé préserve mieux les matériaux végétaux vis à vis de leur minéralisation et leur fragilisation comparativement au liant à base de ciment. L’incorporation de pulpes cellulosiques dans le liant composé cendres de bagasse-chaux permet d’obtenir des matériaux composites ayant des propriétés à la flexion comparables à celles d’un composite ciment-pulpes cellulosiques.

The present study aims to add value to agroindustrial residues as housing and building materials. In this context, the research works revolve around two main lines: the development of an alternative binder using agroindustrial residues and the production of composite materials from this alternative binder and plant resources. Two composed binder using bagasse ash, named bagasse ash lime and cement-bagasse ash, were optimised and produced. Using these composed binder, two kinds of composite materials including plant resources were produced: one composite developed with vegetable aggregates and another one reinforced with eucalyptus pulps. The physical, chemical, mechanical and hydric properties of these materials were investigated. The results show that the bagasse ash recalcination at 600 °C and the selection of the particles under a diameter limit (between 45 and 63 µm) improve its reactivity. Blended with slaked lime, the composed binder obtained with these parameters is likely to develop a compressive strength higher than 39 MPa at 28 days; this value is higher than the compressive strength of pouzzolanic material and lime based binder studied in the literature. In addition, due to the lower alkalinity of the interstitial solution of this composed binder, related to the lime consumption by the pouzzolanic material, it better protects vegetable materials from mineralization than the binders based on Portland cement. The incorporation of the cellulosic pulps in the composed binder lime-bagasse ash produces composite materials with a similar flexural behaviour as a composite made with cement and cellulosic pulp.