Contribution à I'étude de la durabilité d'un béton de chanvre : impact du vieillissement accéléré sur les propriétés fonctionnelles

Contribution to the study of the durability of hemp concrete : impact of accelerated aging on functional properties

• Auteur / Autrice : Redouane Zerrouki
• Direction : Haïkel Ben Ahmed, Amar Benazzouk
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'Ingénieur. Génie Civil
• Date : Soutenance le 02/12/2022
• Etablissement(s) : Amiens
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des technologies innovantes (Amiens ; 2004-....)
• Jury : Président / Présidente : Andréas Zeinert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : George Wardeh
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rachid Bennacer, Mohammed El Ganaoui

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détérioration

Éco-matériaux

Durée de vie (ingénierie)

Construction en chanvre

Mots clés libres

Durabilité

Vieillissement accéléré

Béton de chanvre

Propriétés fonctionnelles

Durability

Accelerated aging

Hemp concrete

Functional properties

Résumé

Ce travail de thèse porte sur une étude expérimentale de l'effet de modification d'un liant préformulé à base de chaux (Tadical PF70) sur la durabilité du béton de chanvre, soumis à des cycles de vieillissement accéléré d'humidification/séchage, avec une approche multi-échelle (macro et mico). L'influence de la substitution partielle du liant, par le metakaolin, a été étudiée à travers le suivi de l'évolution des propriétés physico-mécaniques et thermo-hydriques du matériau, pour des conditions de vieillissement de 0, 15, 25 et 50 cycles d'humidification/séchage. Considéré comme un des facteurs critiques, qui contribue fortement à la détérioration des matériaux, une étude séparée du degré de dégradation des particules de chanvre incorporées dans la matrice, à différentes intervalles de cycles de vieillissement, a également été réalisée, par le suivi de l'évolution à la fois de leurs constituants lignocellulosiques et de leur degré de Cristallinité, à l'aide d'analyses microscopiques combinés (MEB/EDX/DRX) mais aussi thermiques (ATG/ATD). D'après les résultats, la réaction pouzzolanique de la Silice amorphe, contenue dans le métakaolin, avec l'Hydroxyde de Calcium dissout dans le liant semble minimiser significativement la dégradation du béton de chanvre. La réaction correspondante consomme de l'Hydroxyde de Calcium pour produire des Silicates de Calcium Hydratés (C-S-H). Cette réaction conduira à son tour à la diminution de l'alcalinité de la solution interstitielle, qui est considérée comme le principal responsable de l'hydrolyse des particules de chanvre. L'examen de la relation entre le degré de détérioration des particules de chanvre incorporées et la perte de propriétés mécaniques du béton de chanvre a montré que l'utilisation de metakaolin est un moyen efficace qui permet d'améliorer la durabilité des matériaux, principalement en limitant la dégradation des particules de chanvre. De plus, l'ajout du métakaolin modifie la distribution poromètrique dans les bétons de chanvre qui, par conséquent, améliore sa résistance aux cycles de vieillissement

This study reports the experimental investigation of a commercial formulated lime binder (Tadical PF70) modification effect on the durability of hemp concrete specimens when subjected to wetting and drying cycles, using multi-scale approach (micro and macro). The influence of partial replacement of Tradical PF70 binder by metakaolin has been studied by testing the physico-mechanical and hgro-thermal properties of specimen for aging conditions of 0, 15, 25, and 50 wetting/drying cycles. Considered as a critical factor which contributes to the specimen deterioration, a separate investigation of the degradation rate of the embedded hemp particles in the binder matrix at aging cycle intervals has been also performed. The analyses included their component changes, microstructure modifications, and variation of crystalline properties, characterized by means thermal (TGA/DTG) and microscopic (SEM/EDX/XRD) analyses. The results have shown that the pozzolanic reaction appears to significantly minimise the degradation of hemp concrete. The corresponding reaction consumes calcium hydroxide to produce hydrated calcium silicates and in turn will lead to the lowest alkalinity of pore solution which is considered as the main responsible for hemp particle hydrolysis. The examination of the relationship between embedded hemp particle deterioration degree and the mechanical properties-loss of hemp concrete has shown the effectiveness of metakaolin to improve the durability of hemp concrete