Thèse soutenue

Etude sur l'amélioration des performances des composites cimentaires renforcés des fibres de coco

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Auteur / Autrice : Thi Thu Huyen Bui
Direction : Mohamed BoutouilHasna Louahlia-Gualous
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie civil
Date : Soutenance le 07/04/2021
Etablissement(s) : Normandie
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire universitaire des sciences appliquées de Cherbourg (1994-....)
établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
Jury : Président / Présidente : Daniel Levacher
Examinateurs / Examinatrices : Mohamed Boutouil, Hasna Louahlia-Gualous, Fabrice Bernard, Zoubeir Lafhaj, Alexandra Bourdot
Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Bernard, Zoubeir Lafhaj

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Les fibres naturelles ont été utilisées dans la vie humaine quotidienne depuis l'aube de l'histoire dans un large éventail d'applications différentes telles que les cordes, les textiles, les matelas, les brosses, etc. Au cours des dernières décennies, afin de minimiser les impacts sur l'environnement, les fibres naturelles ont été exploitées dans le génie civil comme alternatives écologiques pour la construction de bâtiments dans le but de remplacer partiellement les matériaux conventionnels et réduire la dépendance à leur égard. Par conséquent, l'utilisation de fibres naturelles est en parfaite harmonie avec le concept de durabilité. En outre, les sources de fibres naturelles sont abondantes dans de nombreuses régions du monde. Parmi les fibres naturelles, la fibre de coco est considérée comme un bon candidat pour le renforcement de la matrice cimentaire en raison de ses propriétés les plus ductiles et absorbantes d'énergie par rapport aux autres fibres végétales. En outre, il est nécessaire d'utiliser des liants alternatifs pour tenter d'améliorer la durabilité de ces fibres végétales en composites et ainsi réduire l'impact négatif sur l'environnement. Une nouvelle formulation de mortiers est proposée, dans laquelle le ciment Portland (PC) est totalement remplacé par du ciment au sulfoaluminate de calcium (ciment CSA). Cette étude vise à améliorer la compréhension d'un matériau composite innovant en incorporant des fibres de noix de coco dans des matrices cimentaires préparées à l'aide de deux types de ciment différents, à savoir le ciment PC et CSA. Cette approche pourrait donc constituer une solution alternative à la gestion des déchets et contribuer au développement de mortiers renforcés, améliorant les performances de confort dans les bâtiments. Après un aperçu des fibres de coco et des performances mécaniques des composites renforcés de fibres ainsi que de leur durabilité, la caractérisation des matériaux, les programmes expérimentaux et la méthodologie de formulation du mortier sont d'abord décrits en détail. Les propriétés physiques et mécaniques des fibres de coco brutes et traitées pour leur recyclage dans les matériaux de construction sont ensuite déterminées à l'étape suivante. L'influence de l'incorporation de fibres sur les propriétés rhéologiques (consistance, ouvrabilité, chaleur d'hydratation), les propriétés physico-chimiques (pH, ATG) et les propriétés mécaniques (résistances à la compression et à la flexion, ténacité) sont ensuite analysées. L'orientation et la répartition des fibres de noix de coco dans la matrice de mortier durcie sont également obtenues par mesure au microscope. Ceci constitue une partie innovante du comportement à la fissuration des mortiers renforcés de fibres de coco. Enfin, la relation entre la durabilité et la résistance du mortier incorporant des fibres est étudiée en fonction de deux environnements de durcissement différents : la carbonatation et les conditions de mouillage et de séchage. Ces résultats montrent clairement que la présence de fibres de coco a des effets significatifs sur les propriétés des matrices cimentaires en raison de la sensibilité des fibres à l'environnement alcalin de ces matrices et de leur caractère hautement hydrophile. Par exemple, à mesure que la teneur en fibres augmente, la résistance à la flexion des mortiers a augmenté de manière significative, provoquant, au contraire, une diminution de la résistance à la compression. L'amélioration de la ténacité et la prévention du développement de fissures à l'intérieur des mortiers renforcés sont les contributions les plus importantes des fibres. Bien que l'amélioration des propriétés mécaniques des mortiers renforcés de fibres ne soit pas toujours obtenue, ces valeurs répondent aux performances mécaniques souhaitées pour les mortiers d'enduit et de crépissage de la maçonnerie conformément les normes européennes. L'étude sur la durabilité des mortiers renforcés de fibres a indiqué que les pertes de résistance