Caractérisation et optimisation d'un composite biosource pour l'habitat

par Yoann Brouard

Thèse de doctorat en Génie mécanique et productique

Sous la direction de Narayanaswami Ranganathan et de Pierre Ouagne.

Soutenue le 14-05-2018

à Tours , dans le cadre de École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire) , en partenariat avec Laboratoire de mécanique Gabriel Lamé (Orléans ; 2018-....) (équipe de recherche) et de École polytechnique universitaire (Tours) (laboratoire) .

Le président du jury était Stéphane Méo.

Le jury était composé de Thibaut Lecompte, Camille Magniont, Naïma Belayachi.

Les rapporteurs étaient Saïd Taïbi, Zoubeir Lafhaj.

mots clés

• Granulats végétaux
• Terre crue
• Isolation bâtiment
• Enduits de finition
• Tournesol
• Colza
• Hygrothermique
• Acoustique
• Co-produits agricoles
• Matériaux biosourcés
• Moelle
• Conductivité thermique
• Capacité de tampon hydrique
• Sorption/désorption
• Capillarité
• Absorption acoustique
• Affaiblissement acoustique
• Chambre climatique
• WUFI 2D
• Polymères biosourcés -- Propriétés thermiques
• Éco-matériaux -- Propriétés acoustiques
• Constructions -- Isolation thermique
• Constructions -- Isolation acoustique
• Granulats
• Polymères végétaux -- Propriétés mécaniques
• Chimie des surfaces

Résumé

Cette étude a pour objet de comparer les propriétés acoustiques, mécaniques et hygrothermiques de différents biocomposites destinée à l’isolation des bâtiments à base de granulats issus de co-produits végétaux et d’un liant à base d’argile. Nous avons d’abord analysé les matières premières afin d’obtenir d’une part la masse volumique et les propriétés thermiques et hydriques des granulats végétaux et les caractéristiques minéralogiques et gravimétriques de la terre crue sélectionnée d’autre part. L’évolution de la conductivité thermique des mélanges terre:granulats végétaux a été étudiée à différents taux d’humidité et différentes masses volumiques. D’un point de vue hydrique, les capacités de sorption/désorption de ces matériaux ont été mesurées en régime statique de même que la capacité de tampon hydrique simulant un régime dynamique. L’un des principaux intérêts de cette étude est de confirmer qu’une large gamme de co-produits végétaux produits à l’échelle locale pourrait être utilisée en tant que granulats pour l’élaboration de bétons végétaux.

mots clés

• Agricultural by-products
• Crude earth
• Bio-based material
• Pith
• Sunflower
• Rape straw
• Thermal conductivity
• MBV
• Sorption/desorption
• Capillarity
• Sound absorption
• Transmission loss
• Climatic chamber
• WUFI 2D
• Finishing plasters

Titre traduit

Characterization and optimization of a bio-based composite for housing insulation

Résumé

The purpose of this study was to compare hygrothermal acoustical and mechanical properties ot different materials based on vegetal aggregates and clay in order to characterize the performances of different biocomposites to provide building insulation solutions with a view to valorizing agricultural waste. We first analyzed the raw materials in order to get the density, thermal and hydric properties of the vegetal aggregates in one hand and the mineralogy and gravimetric data of the selected crude earth in the other hand. Thermal behavior of earth:vegetal aggregates mixes have been investigated at different humidity rates and different density ranges. Additionally, hydric properties have been measured to produce sorption and desorption curves and moisture buffer values (MBV) in one hand and capillarity of both aggregates and biocomposites on the other hand. One of the main interests of this study is to confirm that a wide range of locally produced vegetal byproducts could be used as - bioaggregates for concretes. Local biomaterials industries could therefore emerge depending on the locally available resources at country scale.