Phénomènes de transfert de chaleur et de masse dans les composites de bois de palmier dattier : comportement sous sollicitations dynamiques

Phenomena of heat and mass transfer in date palm composites : behavior under dynamic solicitations

• Auteur / Autrice : Nawal Chennouf
• Direction : Abderrahim Boudenne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Soutenance le 20/05/2019
• Etablissement(s) : Paris Est en cotutelle avec Université Echahid Hamma Lakhdar d’El Oued (Algérie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'Études et de Recherche en Thermique, Environnement et Systèmes (Créteil) - Centre d'Etudes et Recherches en Thermique- Environnement et Systèmes [Créteil] / CERTES EA 3481
• Jury : Président / Présidente : El Habib Guedda
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abderrahim Boudenne, El Habib Guedda, Rafik Belarbi, Mohammed Lachi, Boudjemaa Agoudjil, Fethi Bouras
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rafik Belarbi, Mohammed Lachi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Propriétés mécaniques

Fibres végétales (matériaux de construction)

Mots clés libres

Bois de palmier dattier

Transfert de chaleur et de masse

Matériaux biosourcés

Sollicitation dynamique

Wood date palm

Heat transfer and mass

Bio-Based materials

Dynamic solicitation

Résumé

Promouvoir le béton à base de bois de palmier dattier (DPC) dans la construction neuve et dans la rénovation des bâtiments existants nécessite en premier lieu une caractérisation complète de son comportement hygrothermique à multi échelle (matériau, paroi et bâtiment). Dans ce travail de thèse, le comportement hygrothermique du béton de bois palmier dattier a été étudié expérimentalement à l'échelle matériau, puis à l'échelle mur. Dans une première partie, les isothermes d’adsorption-désorption ainsi que l’effet d’hystérésis du DPC ont été caractérisés dans des conditions statiques. Les résultats recueillis ont révélé une capacité hydrique élevée de ce matériau par rapport à d’autres matériaux de construction. Par ailleurs, la valeur du tampon hydrique et l'effet de la température sur les cycles successifs d'adsorption / désorption ont également été évalués dans des conditions dynamiques. Il a été constaté que le processus de sorption est fortement affecté par la variation de la température. Les résultats obtenus ont permis de classer le DPC comme un matériau hygroscopique possédant une excellente capacité de régulation d’humidité. Dans la deuxième partie de la thèse, le comportement hygrothermique d’un mur en DPC a été étudié expérimentalement à l’aide d’une chambre climatique. Plusieurs scénarios de variations de température et d'humidité relative ont été appliqués sur une seule face du mur. Les variations de la température et d'humidité à différentes profondeurs de la paroi ont été mesurées à l'aide de capteurs. Plusieurs phénomènes thermo-hydriques ont été mis en évidence tels que l'effet du couplage de transfert de chaleur et d'humidité relatif aux phénomènes d'évaporation-condensation et d’adsorption-désorption. En outre, une inertie thermique et hydrique importante a été observée à travers le mur de DPC, ce qui permet de limiter la surchauffe et de réduire la condensation interstitielle pour des constructions durables.

Promoting the date palm concrete in new constructions and renovating buildings requires a full hygrothermal characterization at several scales (material, wall and building). In this thesis, the hygrothermal behavior of date palm concrete was experimentally investigated, firstly at material scale then at wall scale. In the first part, the adsorption-desorption isotherms and the hysteresis effect of DPC were characterized under static conditions.The results revealed a high hygric capacity for this material compared with other classical building materials. The moisture buffer value and the effect of temperature on successive adsorption/desorption cycles were also assessed under dynamic conditions. It was found that the sorption process is highly affected by the temperature. Furthermore, this bio-based mortar was classified as hygroscopic and breathable material with excellent moisture buffer capacity. In the second part of the thesis, we have experimentally investigated the hygrothermal behavior at wall scale. The investigation was performed using a climatic chamber where the variation of temperature and relative humidity were applied on one side of the wall. These both parameters were measured at different depths of the biobased wall using sensors. Several thermo-hygric phenomena were highlighted such as the high coupling effect between the heat and moisture transfer due to the evaporation-condensation and adsorption-desorption phenomena. Besides, significant thermal and hygric inertia was observed through the DPC wall which allows mitigating overheating and reducing interstitial condensation for sustainable constructions.