Valorisation de l'intissé (non-woven) en plastique de polyéthylène téréphtalate (PET) pour le développement de béton respectueux de l'environnement

Valorization of plastic non-woven sheets of polyethylene terephthalate (PET) for the development of environmental friendly concrete

• Auteur / Autrice : Sifatullah Bahij
• Direction : Françoise Fritz-Feugeas, Amanullah Faqiri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil - Mécanique des matériaux
• Date : Soutenance le 06/12/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Elhem Ghorbel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Zakeria Shnizai
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Zoubeir Lafhaj, Hamidullah Waizy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mortier

Polyéthylène térephtalate

Mots clés libres

Intissé

Mortier/béton

Propriétés physiques

Propriétés mécaniques

Propriétés transferts

Adhésion

Non-woven sheets

Mortar/concrete

Physical properties

Mechanical properties

UPV

Thermal conductivity

Adhesion properties

Résumé

Cette étude vise à lever certains verrous scientifiques afin de rendre possible l’utilisation des déchets de polyéthylène téréphtalate (PET) intissé pour élaborer de nouveaux mortiers ou bétons et d’étudier leurs effets sur les propriétés à l’état frais, propriétés physiques, propriétés mécaniques, propriétés acoustiques, propriétés thermiques et microstructurales des matériaux cimentaires. Le PET intissé a été utilisé en faisant varier le type d’incorporation : a) comme une couche et b) sous forme de pièces découpées. Dans le cadre d’utilisation en tant qu’une couche, 5 différentes configurations ont été réalisées : 1 couche, 2 couches, 2 faces, 3 faces et enveloppement complet pour renforcer des échantillons. De plus, sous forme de morceau avec une dimension de (10×10) mm, trois différents taux d'incorporation de 0,25 %, 0,50 % et 0,75 % ont été incorporés dans le mortier/béton. Enfin, le phénomène d’adhésion entre intissé et matériaux cimentaire a été également analysé. Les résultats expérimentaux obtenus dans cadre de ce travail permettent la mise en évidence de l’incorporation des déchets de polyéthylène téréphtalate (PET) intissé dans les matériaux cimentaires. Utilisation d’intissé comme une couche présente une amélioration significative des propriétés mécaniques avec un comportement ductile sous une sollicitation mécanique. Par contre, ces propriétés diminuent en incorporant l’intissé sous une forme de morceau. Indépendamment de type d’usage d’intissé, les propriétés de transferts : acoustique et thermique des matériaux cimentaires améliorent. De plus, les résultats d’adhésion montrent qu’une bonne adhésion a été enregistrée entre l’intissé et le mortier. Par ailleurs, les analyses microscopiques (interférométrie, optique, électronique) montrent qu’une couche d’environ 0,6 mm d’intissé reste sur la surface de l’éprouvette après le test d’arrachage, ce qui démontre une très bonne adhésion. Les résultats soulignent que l’augmentation du rapport E/C et la diminution de superplastifiant permettent une amélioration de l'adhésion. Enfin, l’utilisation de ce gendre des déchets (PET intissé) peut-être recommandé comme une couche pour l’amélioration des propriétés mécaniques et des transferts.

This study intends to investigate the effect of non-woven polyethylene terephthalate (PET) waste plastic tissue on the fresh, physical, mechanical, acoustic, thermal, and microstructural behaviors of mortar and concrete. Including reference specimens, non-woven fabrics were considered in two ways: a) as a layer with 5 various configurations of 1-Layer, 2-Layers, 2-Sides, 3-Sides, and full wrapping to strengthen specimens, and b) as cut pieces (10×10) mm with four different incorporated ratios of 0%, 0.25%, 0.50%, and 0.75%. Lastly, the bond properties between non-woven sheets and cementitious materials were investigated as well. The results indicate that the mechanical properties (compressive, split tensile, and flexural strengths) were remarkably improved while applying non-woven sheets as a layer. Even though SEM analysis observed excellent distribution of cut pieces and good bonding between cementitious materials and PET fabrics, but mechanical properties were decreased with the incorporation of non-woven tissue as cut pieces. Moreover, the control specimens showed brittle behaviors and were damaged to many fragments after mechanical testing. While samples strengthened or containing cut pieces of non-woven tissue had improved ductility, were maintained together, and not separated into many small parts. On the other hand, the incorporation of cut pieces of non-woven sheets resulted in the reduction of workability, fresh and dry densities and these reductions were more significant for higher percentages. Additionally, the porosity and water absorption were enhanced with the incorporation of cut pieces and increased further for higher volume fractions of cut pieces. Also, the attachment of non-woven tissue as a layer to strengthened concrete samples or incorporation of cut pieces in concrete mixtures resulted in remarkable improvements in acoustic and thermal properties. Furthermore, it was found that non-woven tissue has a very good bond with cementitious materials without using any adhesive materials. However, the bond behaviors enhanced with the increase of w/c ratio and reduction of superplasticizer content. This is because of the microstructure of non-woven sheet that is made of hairlines microfilaments that interacted inside the cement paste after mortar casting. This phenomenon was verified by interferometry and microscopic analysis as well. Finally, the correlations between different properties of concrete have plotted between each other, the trend of lines and R2 coefficient clearly prove the excellent accuracies. It means that certain properties of such type of concrete could be predicted from other already known behaviors. In addition, the current research data was checked by previously developed models and shows great accuracy as well.