Développement d'un béton de terre autoplaçant (SCEC) avec des performances multifonctionnelles améliorées pour une construction

Development of self-consolidating earth concrete (SCEC) with improved multifunctional performan ce for green construction

• Auteur / Autrice : Mojtaba Kohandelnia
• Direction : Rafik Belarbi, Ammar Yahia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 21/03/2023
• Etablissement(s) : La Rochelle en cotutelle avec Université de Sherbrooke (Québec, Canada)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Euclide (La Rochelle ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement (La Rochelle)
• Jury : Président / Présidente : William Wilson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rafik Belarbi, Ammar Yahia, William Wilson, Stéphanie Bonnet, Claudiane Ouellet-Plamondon, Richard Gagné, Marie Duquesne, Seif Khiati
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Stéphanie Bonnet, Claudiane Ouellet-Plamondon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Béton autonivelant

Plasticité

Mortier

Propriétés thermomécaniques

Béton d'argile

Constructions en terre

Mots clés libres

Construction verte

Béton de terre autoplaçant (BTAP)

Rhéo-thermomécanique

Système de poudre ternaire

Mortier du béton équivalent (MBE)

Green construction

Self-consolidating earth concrete (SCEC)

Rheo-thermomechanical

Ternary powder system

Concrete-equivalent mortar (CEM)

Résumé

La construction en terre est considérée comme une construction verte en utilisant des matériaux disponibles localement avec un faible impact environnemental et une performance thermique supérieure. Malgré les avantages de ce matériau de construction, le processus de coulage est très consommateur de temps et d'énergie à cause de l’application de la compaction dynamique. Cette étude a pour but d'évaluer la faisabilité de formuler un béton de terre autoplaçant (BTAP) tout en étudiant ses performances rhéo-thermomécaniques et en identifiant les différents défis. Le premier défi est la présence de particules fines dans la terre, en particulier les particules argileuses, qui peuvent entraver la fluidité du BTAP. L’augmentation du temps de prise est le deuxième défi en raison de la faible teneur en ciment. Le dernier défi vient de la diversité des terres avec des comportements différents, ce qui rend difficile la proposition d'une ligne directrice complète pour la conception des BTAP.Des solutions potentielles ont été introduites pour réaliser le BTAP afin de remédier à l'inefficacité des matériaux en terre. Il s’agit essentiellement de comprendre l'efficacité de différents adjuvants chimiques en présence des systèmes de poudre ternaire (c'est-à-dire l'argile, le limon et le ciment). Une nouvelle approche de mortier du béton équivalent (MBE) a été introduite à la Phase 3. En conséquence, le MBE et les formulations de béton ont été étudiés pour vérifier la faisabilité du BTAP. Les caractéristiques hygrothermiques et microstructurales des BTAP optimisés ont été étudiées. Ce nouveau matériau offre une microstructure conduisant à une performance hygrothermique différente de celle des matériaux en terre conventionnels.

The earth construction is identified as a green construction by using locally available materials with low environmental impacts and superior thermal performance. Besides all the advantages of this construction material, the casting process can be very time and energy consuming due to the nature of dynamic compaction. This study aimed to evaluate the feasibility of achieving self-consolidating earth concrete (SCEC) with introduction of its potential challenges and investigating its rheo-thermomechanical performance. As the first challenge, the presence of fine particles in earth, especially clay, can hinder the flowability of SCEC. Promoting the setting time is the second challenge due to the low cement content. The last challenge comes from the diversity of earth with different behaviors which makes it difficult to propose a comprehensive guideline to design SCEC.Potential solutions were introduced to achieve SCEC and address the inefficiency of earth materials. The main objective was to understand the efficiency of different chemical admixtures in presence of various ternary powder systems (i.e., clay, silt, and cement). A new concrete-equivalent mortar (CEM) approach was introduced in the Phase 3. Accordingly, the CEM and concrete mixtures were investigated to verify the feasibility of SCEC. The hygrothermal and microstructural characteristics of the selected SCEC mixtures were investigated. This novel material offers a new microstructural system, hence leading to a different hygrothermal performance compared to conventional earthen materials.