« Analyse expérimentale du comportement mécanique et thermiqued'un béton et d'un mortier allégés par des grignons d'olives : Application au bâtiment »

Elaboration and study of a composite material based on 'olive pomace/concrete' for the building industry : Mechanical and thermal characterization, modeling of hygrothermal behavior.

• Auteur / Autrice : Mohamed El boukhari
• Direction : Chadi Maalouf, Ossama Merroun, Fabien Bogard, Benaissa KISSI
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, mécanique, structures
• Date : Soutenance le 16/12/2023
• Etablissement(s) : Reims en cotutelle avec Université Hassan II (Casablanca, Maroc)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques Physique Sciences du Numérique et de l'Ingénieur (Reims ; 2018-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Matériaux et Ingénierie Mécanique (MATIM) (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed El Khlifi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Chadi Maalouf, Ossama Merroun, Fabien Bogard, Benaissa KISSI, Abderrahim Boudenne, Miloud RAHMOUNE, Anh Dung Tran Le
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abderrahim Boudenne, Miloud RAHMOUNE

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propriétés thermiques

Propriétés mécaniques

Béton

Constructions

Produits de l'olivier

Recyclage

Olives

Déchets agricoles -- Recyclage

Construction durable

Développement durable

Construction -- Matériaux

Chimie

Essais

Additifs

Analyse

Mortier

Béton -- Chimie

Béton -- Essais

Béton -- Analyse

Béton -- Additifs

Mots clés libres

Éco-Construction

Grignons d’olive

Matériaux de construction durables

Efficacité énergétique

Matériau composite

Agrégats légers

Olive pomace

Green building

Energy efficiency

Sustainable building materials

Composite material

Lightweight aggregates

Résumé

La gestion des déchets agricoles et la promotion de matériaux de construction durables offrent de nombreux avantages considérables. En intégrant des pratiques durables dans le secteur de la construction, nous avons la capacité de réduire notre empreinte écologique en limitant l'exploitation excessive des ressources naturelles.La recherche menée dans la présente étude vise à développer un béton et un mortier de ciment structurels allégés avec des agrégats organiques de grignons d’olive. Deux types d’agrégats ont été utilisés selon qu’ils soient mélangés ou non avec des margines. L'objectif principal de cette étude est l’évaluation expérimentale des propriétés mécaniques et thermiques des éprouvettes de béton et de mortier allégés par rapport aux éprouvettes de béton et de mortier ordinaires. Elles ont été préparées en utilisant des agrégats des grignons d’olive à l’état sec et saturé, avec un pourcentage de substitution de sable naturel variant de 0% à 15%. Les résultats ont montré que la formulation optimale pour la production d’un béton allégé consiste en 5% d’agrégats de grignons d’olive à l’état sec et mélangés avec les margines. Cette formulation, offre de meilleures propriétés mécanique, notamment une résistance à la compression de 25 MPa, une résistance à la traction de 4,61 MPa et un module d'élasticité dynamique de 44,39 GPa. En plus, le matériau réalisé présente une masse volumique sèche réduite entraînant une diminution d’environ 5,69% par rapport au béton de référence.Pour le mortier de ciment, les meilleurs résultats ont été obtenus avec un mélange contenant 5% d’agrégats de grignons d’olive à l’état sec et mélangés avec les margines. Les résultats ont montré un effet marginal sur la résistance à la compression (Rc), atteignant 33,50 MPa, et ce après 28 jours de durcissement. Cependant, pour le béton et le mortier, l'analyse microstructurale a révélé une faible adhérence entre les agrégats de grignons d’olive et la matrice cimentaire au niveau de la Zone de Transition Interfaciale. Les tests expérimentaux ont montré également que l'augmentation de la teneur en agrégats de grignons d'olive réduit la vitesse de propagation des ultrasons et le module d'élasticité dynamique du béton et du mortier allégé ainsi que leur maniabilité tout en augmentant leur porosité.En ce qui concerne les propriétés thermiques des matériaux élaborés, l'incorporation d'agrégats de grignons d'olive a entraîné une amélioration de la résistance thermique. Dans le cas du béton allégé avec 5% d’agrégats de grignons d’olive à l’état sec et mélangés avec les margines, la conductivité thermique (λ) est passée de 1,3 W/m.K (pour l’éprouvette témoin) à 0,86 W/m.K. Dans le cas du mortier de ciment contenant 5% d’agrégats de grignons d’olive à l’état sec et mélangés avec les margines, la conductivité thermique (λ) est passée de 1,1 W/m.K (éprouvette témoin) à 0,87 W/m.K.En conclusion, cette étude a révélé que les matériaux élaborés et testés dans les conditions de laboratoires répondent aux normes requises pour une utilisation générale dans le bâtiment

The management of agricultural waste and the promotion of sustainable building materials offer many considerable benefits. By integrating sustainable practices into the construction sector, we have the ability to reduce our ecological footprint by limiting the excessive exploitation of natural resources. The research conducted in this study aims to develop a lightweight structural concrete and cement mortar using organic olive pomace aggregates. Two types of aggregates were used, depending on whether they were mixed with or without olive mill wastewater. The main objective of this study is to experimentally evaluate the mechanical and thermal properties of lightened concrete and mortar specimens in comparison with ordinary concrete and mortar specimens. They were prepared using dry and saturated olive pomace aggregates, with a percentage substitution of natural sand ranging from 0% to 15%. The results showed that the optimal formulation for producing lightweight concrete consists of 5% dry olive pomace aggregates mixed with olive mill wastewater. This formulation offers better mechanical properties, including a compressive strength of 25 MPa, a tensile strength of 4.61 MPa, and a dynamic modulus of elasticity of 44.39 GPa. Additionally, the resulting material has a reduced dry bulk density, leading to a decrease of approximately 5.69% compared to the reference concrete. For cement mortar, the best results were obtained with a mixture containing 5% dry olive pomace aggregates mixed with olive mill wastewater. The results showed a marginal effect on compressive strength (Rc), reaching 33.50 MPa after 28 days of curing. However, for both concrete and mortar, microstructural analysis revealed weak adhesion between olive pomace aggregates and the cement matrix at the Interfacial Transition Zone. Experimental tests also showed that increasing the content of olive pomace aggregates reduces the ultrasound propagation velocity and the dynamic modulus of elasticity of lightweight concrete and mortar, as well as their workability, while increasing their porosity.As regards the thermal properties of the developed materials, the incorporation of olive pomace aggregates led to an improvement in thermal resistance. In the case of lightweight concrete with 5% of dry olive pomace aggregates mixed with olive mill wastewater, the thermal conductivity (λ) decreased from 1.3 W/m·K (for the control specimen) to 0.86 W/m·K. In the case of cement mortar containing 5% of dry olive pomace aggregates mixed with olive mill wastewater, the thermal conductivity (λ) decreased from 1.1 W/m·K (control specimen) to 0.87 W/m·K. In conclusion, this study revealed that the materials developed and tested under laboratory conditions meet the required standards for general use in construction.