Etude des performances hygro-thermomécanique et énergétique d’un éco-matériau biosourcé et local pour une construction durable.

Study of the hygro-thermomechanical and energetic performances of a biosourced and local eco-material for a sustainable construction.

• Auteur / Autrice : Aboubakr El hammouti
• Direction : Mustapha Karkri, Ahmed Mezrhab
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Thermique
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 29/09/2023
• Etablissement(s) : Paris 12 en cotutelle avec Université Mohamed Premier Oujda, Maroc
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CERTES - Centre d'Etude et de Recherche en Thermique, Environnement et Systèmes
• Jury : Président / Présidente : Ahmed Loukili
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mustapha Karkri, Abdelkader Doudou, Mohammed Jami, Ahmed Mezrhab, Isabelle Ranc, Khadija Lahrech
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Abdelkader Doudou, Khadija Lahrech

Mots clés

Mots clés libres

Hygro-thermomécanique

Composites biosourcés

Efficacité énergétique des bâtiments

Hygro-thermomechanics

Bio-sourced composites

Building energy efficiency

Résumé

Le secteur du bâtiment au Maroc consomme énormément d'énergie (environ 28 % de la consommation finale), ce qui a conduit le pays à imposer des réglementations pour optimiser l'utilisation de l'énergie dans les bâtiments. Une solution consiste à utiliser davantage de matériaux locaux, tels que les unités en terre locales, qui offrent des avantages environnementaux. Le Maroc possède une grande quantité de matériaux argileux locaux. Le projet de recherche présenté se concentre tout d’abord sur l'analyse du comportement physique, chimique, thermique et mécanique de la terre comme matériau de construction local dans la région orientale du Maroc, dans le but d'améliorer les techniques de construction en terre, en particulier l'utilisation de l'adobe. Les échantillons de terre ont été prélevés sur quatre sites différents de l'Oriental du Maroc, à savoir Oujda, Zaio, Lota et Midar. Après avoir réalisé des essais normalisés en laboratoire pour identifier les caractéristiques physico-chimiques de chaque échantillon, nous avons choisi la terre prélevée à Zaio pour poursuivre nos recherches sur le développement et la caractérisation hygro-thermo-mécanique de nouveaux matériaux bio-composites locaux. La deuxième partie de notre travail a pour but de proposer des solutions innovantes pour améliorer les performances des constructions en terre dans la région orientale du Maroc en promouvant l'utilisation de grignons d’olive et de fibre de paille pour améliorer l'isolation thermique des briques en terre, avec pour objectif de favoriser le développement de la filière des matériaux de construction biosourcés dans la région orientale du Maroc. Afin d'atteindre cet objectif, nous avons étudié l'impact des additifs agricoles provenant de l'oriental du Maroc en tant que substitut partiel aux matériaux à base de terre, sur les performances hygrothermiques et mécaniques des matériaux de construction. La méthode de fabrication impliquait l'incorporation de différentes concentrations d'additifs dans les matrices correspondantes. Les performances hygrothermiques et mécaniques des composites préparées ont été identifiées au moyen de divers tests au laboratoire, qui sont décrits en détail dans le Chapitre 2. Les résultats expérimentaux ont permis d'évaluer les potentielles applications des matériaux à base de terre renforcée par des grignons d'olive pour améliorer l'efficacité énergétique des bâtiments, en utilisant des simulations thermiques dynamiques et des analyses CFD. Les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse mettent en évidence les avantages de l'utilisation d'agro-agrégats locaux pour renforcer l'enveloppe des bâtiments. Les performances hygrothermiques sont significativement améliorées, offrirons ainsi une meilleure régulation de la température et l’humidité. Ceci contribuera à accroitre le confort des occupants. De plus, cette solution permet de répondre aux exigences environnementales actuelles en utilisant des matériaux locaux, durables et peu coûteux, tout en favorisant la promotion de l'économie locale.

The building sector in Morocco consumes a significant amount of energy (approximately 28% of final consumption), which has led the country to impose regulations to optimize energy use in buildings. One solution is to use more local materials, such as local earth units, which offer environmental benefits. Morocco has a large amount of local clay materials. The research project presented first focuses on the analysis of the physical, chemical, thermal, and mechanical behavior of earth as a local building material in the eastern region of Morocco, with the aim of improving earth construction techniques, particularly the use of adobe. Soil samples were taken from four different sites in Oriental Morocco, namely Oujda, Zaio, Lota, and Midar. After conducting standardized laboratory tests to identify the physicochemical characteristics of each sample, we selected the soil taken from Zaio to continue our research on the development and hygro-thermo-mechanical characterization of new local bio-composite materials. The second part of our work aims to propose innovative solutions to improve the performance of earth constructions in the eastern region of Morocco by promoting the use of olive pomace and straw fiber to improve the thermal insulation of earth bricks, with the objective of promoting the development of the biosourced construction materials sector in the eastern region of Morocco. To achieve this goal, we studied the impact of agricultural additives from the eastern region of Morocco as a partial substitute for earth-based materials on the hygrothermal and mechanical performances of construction materials. The manufacturing method involved the incorporation of different concentrations of additives into the corresponding matrices. The hygrothermal and mechanical performances of the prepared composites were identified using various laboratory tests, which are described in detail in Chapter 2. The experimental results allowed for the evaluation of potential applications of earth-based materials reinforced with olive pomace to improve the energy efficiency of buildings, using dynamic thermal simulations and CFD analyses. The results obtained in this thesis highlight the benefits of using local agro-aggregates to reinforce the building envelope. Hygrothermal performances are significantly improved, providing better regulation of temperature and humidity, which contributes to increased occupant comfort. Furthermore, this solution enables meeting current environmental requirements by using local, sustainable, and cost-effective materials, while promoting the development of the local economy.