Valorisation des déchets de bois pour l'amélioration des performances ThERmiques des BRIques de terre cuite

Reuse of wooden furniture wastes to improve thermal insulation of fired clay bricks

• Auteur / Autrice : Halima Abjaghou
• Direction : Claire Peyratout, Julie Bourret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux Céramiques et Traitements de Surface
• Date : Soutenance le 17/12/2020
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique (Poitiers ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche sur les CERamiques
• Jury : Président / Présidente : Agnès Smith
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Peyratout, Julie Bourret, Ange Nzihou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Djamila Hourlier-Bahloul, Nathalie Godin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Terres cuites

Bois -- Déchets

Isolation thermique

Mots clés libres

Déchets de bois d’ameublement

Brique poreuse de terre cuite

Matériaux de construction

Thermal insulation

Wooden furniture wastes

Fired clay bricks

Building materials

Résumé

Devant le besoin de renforcer les actions de réduction des consommations énergétiques pour respecter la réglementation thermique RT2012 qui implique d’avoir des bâtiments économes en énergie, l’amélioration de l’isolation thermique des matériaux de construction s’impose. Le projet BRITER financé par la région Nouvelle-Aquitaine et le Tremplin Carnot MECD, s’inscrit dans ce contexte et vise à développer des briques de terre cuite incorporant des déchets de bois d’ameublement pour en faire des produits de terre cuite poreux utilisables dans la maçonnerie porteuse et dont les propriétés d’isolation thermique sont optimisées. Pour réaliser ces matériaux, les déchets d’éléments d’ameublements (DEA) ont été sélectionnés et préparés pour être incorporés en tant qu’agent porogène dans un mélange argileux (MA). L’effet de la granulométrie et du taux d’incorporation des DEA sur les propriétés thermiques et mécaniques des produits MA/DEA cuits a été évalué. L’ajout des DEA dans le MA a permis d’augmenter le taux de porosité et par conséquent d’améliorer l’isolation thermique du produit. Les résultats ont démontré que l’ajout de 10 %m de DEA a conduit à une diminution de la conductivité thermique de 45 % par rapport au produit brut. L’incorporation des DEA dans le MA a conduit à une diminution des propriétés mécaniques. Cette diminution est directement proportionnelle au taux d’incorporation et à la granulométrie des DEA. Plus le taux d’incorporation et/ou la granulométrie sont élevés, plus la résistance mécanique est réduite. Toutefois, les valeurs des résistances mécaniques restent dans les normes des matériaux de construction en brique de terre cuite. Ce travail s’est également intéressé au bilan énergétique et l’impact environnemental liés au processus de cuisson des produits MA/DEA. Une dernière étude a porté sur le développement de matériaux poreux en terre cuite, incorporant des agents porogènes lamellaires, mis en forme par pressage, ce qui a permis d’orienter 80 % des pores créés perpendiculairement à la direction de pressage et de réduire ainsi la conductivité thermique jusqu’à 54 % par rapport au produit brut.

New regulations for the thermal requirements of buildings implies greater energy efficiency in order to decrease primary energy consumption. In this context, improving thermal insulation of building materials is necessary. The BRITER project, financed by the Nouvelle-Aquitaine region and the Carnot MECD institute, aims at developing innovative fired clay bricks, through addition of wooden furniture wastes, with low thermal conductivity and mechanical properties compatible with current norms on building materials. Wood wastes were selected and mixed as pore formers with raw clay materials MA. The effect of the size and the amount of wooden furniture wastes on the thermal and mechanical properties of the fired products was investigated. The addition of wooden furniture wastes into the clay mixture enabled a significant improvement of the thermal insulation. Results showed that addition of 10 wt.% wood wastes led to decrease by 45 % in the thermal conductivity of the material based on the clay matrix MA. The addition of wooden furniture waste also yielded decrease of the mechanical properties which can be directly related to the amount and the size. However, mechanical properties remain within the standard values of clay building materials. This project also examined for energy saving and environmental impact linked to the firing process of clay/wood wastes mixtures. The final study examined the use of lamellar pore-forming agent to develop fired clay porous materials shaped by pressing. Results showed that 80 % of pores were perpendiculary oriented to the pressing direction and thus the thermal conductivity was reduced by 54 %.