Stabilisation performante aux liants hydrauliques des terres locales pour la construction

Efficient stabilization with hydraulic binders of local earth for building construction applications

• Auteur / Autrice : Noha Al Haffar
• Direction : Antonin Fabbri, Laurent Izoret, Fionn McGregor
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 28/06/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole nationale des travaux publics de l'Etat (Vaulx-en-Velin, Rhône ; 1975-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Claude Morel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Habert, Mathilde Morvan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Céline Perlot, B.V. Venkatarama Reddy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hygrométrie

Construction -- Matériaux -- Essais

Propriétés mécaniques

Éco-béton

Mots clés libres

Blocs de terre comprimée et stabilisée (BTCS)

Essai d’érosion cyclique

Maçonnerie

Durabilité à l’eau

Propriétés mécanique et hygroscopiques

Ciments bas carbone

Compressed stabilized earth brick (CSEB)

Cyclic erosion test

Masonry

Durability toward water

Mechanical and hygroscopic properties

Low-carbon cements

Résumé

Le manque d'optimisation dans la formulation de la terre compactée stabilisée au ciment est un frein majeur à son développement en tant que matériau de construction moderne. Cette thèse vise à produire des outils de quantification des impacts de la composition du ciment et de la nature de la terre crue, ainsi que de leurs dosages, sur les performances du bloc de terre compactée stabilisée (BTCS). Dans un premier temps, une analyse de performances des mélanges ciment-terre a été réalisée en fonction de leur résistance mécanique, échanges hygroscopiques et durabilité vis-à-vis de l’eau liquide, afin d’optimiser la formulation et les conditions de cure. Ces essais ont été interprétés d’un point de vue microstructural pour comprendre l’impact chimique des différents ciments sélectionnés sur les terres locales étudiées, avant de conclure sur les facteurs affectant la stabilisation. Deuxièmement, une méthode d’évaluation de la durabilité des BTCS dans des conditions réalistes d’utilisation a été développée. Dans ce but, un dispositif expérimental qui simule l’érosion induite par les effets cycliques et couplés du vent et des précipitations a été mis au point. Enfin, la formulation des joints de mortiers, et les transferts d’humidité à l’interface bloc-mortier, ont été étudiés. Cette dernière étude s’appuie sur les résultats précédents acquis à l’échelle des matériaux pour interpréter le comportement à l’échelle de l’élément bloc-mortier dans une structure réelle.

The lack of optimization in the formulation of stabilized compacted earth is a major brake on its development as a modern building material. This PhD thesis aims at producing tools for quantification of impacts of cement composition and raw earth nature, as well as their dosages, on the performance of stabilized compacted earth block (CSEB). Firstly, a performance analysis of the cement-earth mixtures was carried out with respect to their mechanical resistance, hygroscopic properties, and durability toward water, to optimize the formulation and the curing conditions. These tests were interpreted from a microstructural point of view to understand the chemical impact of the different selected cements on the studied earths, before concluding on the factors affecting stabilization. Secondly, a method for evaluating the durability of CSEB under realistic conditions was developed. For this purpose, an experimental device that simulates the erosion induced by the cyclical and coupled effects of wind and precipitation has been developed. Finally, the formulation of mortar joints, and moisture transfers at the bloc-mortar interfaces, were studied. The latest study builds on previous results obtained at the material-scale to interpret the behavior at the scale of the block-mortar element in a real structure.