Durabilité de Géotextiles en Chanvre pour les infrastructures routières

Durability of hemp geotextiles for road infrastructure

• Auteur / Autrice : Sama Angèle Dabiret
• Direction : Laetitia Van schoors, Philippe Reiffsteck
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Structures et Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Université Gustave Eiffel
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CPDM - Comportement physico-chimique et durabilité des matériaux

Mots clés

Mots clés libres

Géotextile

Fibres de chanvre

Durabilité

Infrastructures routières

Physico-chimie

Geotextile

Hemp fibers

Durability

Road infrastructure

Physical Chemistry

Résumé

Les géotextiles sont des produits utilisés dans les infrastructures routières pour optimiser les structures de chaussées et assurer différentes fonctions comme la séparation et la filtration. Ils sont habituellement de nature synthétique en polypropylène sous la forme de textiles plans et perméables, et sont en contact avec des sols et matériaux de toutes natures. La durabilité des géotextiles synthétiques, pouvant dépasser un siècle, n'est pas adaptée à toutes les applications, comme par exemple les infrastructures provisoires et les structures routières où les durées de vie visées vont de quelques mois à quelques dizaines d'années au plus. Pour améliorer la qualité de l'environnement urbain et péri-urbain en limitant l'utilisation de matériaux plastiques source potentielle de pollution des eaux et des sols, le développement de géotextiles biosourcés, c'est-à-dire constitués de fibres végétales locales en remplacement des fibres synthétiques, devient une priorité. Néanmoins, leur utilisation nécessite de garantir les performances de ces produits et de disposer de recommandations quant à leurs conditions d'usage. Les géotextiles biosourcés sont aujourd'hui principalement utilisés pour des applications anti-érosion. Le manque de connaissances actuelles sur le comportement initial et dans le temps des géotextiles naturels limite leur utilisation dans d'autre application notamment dans les structures routières. Les principales difficultés sont à la fois scientifiques, liées aux spécificités des fibres végétales, et à la méconnaissance du temps effectif durant lequel le géotextile doit assurer sa fonctionnalité dans l'ouvrage. Ce dernier point n'a jamais été évalué car les géosynthétiques présentent une durabilité supérieure à leur durée de service. Cette thèse s'inscrit dans un projet ANR GEONAT multipartenaire (Université Gustave Eiffel, Institut Français du Textile et de l'Habillement, Géochanvre, Eurovia Management). Les principaux objectifs sont : - d'évaluer la durabilité vis-à-vis de leurs conditions d'usage de plusieurs géotextiles naturels en chanvre optimisés dans le projet ANR, - de déterminer des outils et des méthodes de prédiction des performances et de durabilité. Pour atteindre ces objectifs, il s'agira dans un premier temps d'améliorer la connaissance des paramètres qui gouvernent les performances des géotextiles en chanvre produits par Géochanvre dans les structures de chaussées sur la base des résultats obtenus en laboratoire, sur plateforme expérimentale et dans des structures routières construites par Eurovia Dans un second temps, des essais de durabilité seront menés en laboratoire grâce à différents protocoles de vieillissement accéléré, dans des conditions réalistes et contrôlées sur une plateforme expérimentale et en conditions naturelles sur un chantier réel. Les résultats obtenus lors de ces trois types de vieillissement permettront de déterminer : - L'impact des paramètres de vieillissement, comme la température, le pH, les contraintes de chargements mécaniques…sur les caractéristiques des géotextiles, - l'évolution dans le temps des performances des géotextiles optimisés par une étude multi-échelle et l'estimation des cinétiques de dégradation, - des lois de comportement sur l'évolution des paramètres physico-chimiques, hydrauliques et mécaniques des géotextiles naturels dans les structures de chaussées en fonction du temps en se basant sur des résultats expérimentaux obtenus sur les structures instrumentées et les analyses de laboratoire, - la durabilité des matériaux et vérifier si elle est adaptée au temps effectif durant lequel le géotextile doit assurer sa fonctionnalité dans l'ouvrage.

Geotextiles are products used in road infrastructure to optimize pavement structures and perform various functions such as separation and filtration. They are usually made of synthetic polypropylene in the form of flat, permeable textiles, and are in contact with soils and materials of all kinds. The durability of synthetic geotextiles, which can exceed a century, is not suitable for all applications, such as temporary infrastructure and road structures, where the targeted lifetimes range from a few months to a few decades at most. To improve the quality of the urban and peri-urban environment by limiting the use of plastic materials, a potential source of water and soil pollution, the development of biosourced geotextiles - i.e., made from local plant fibers instead of synthetic fibers - is becoming a priority. However, the use of these products requires a guarantee of their performance and recommendations on their conditions of use. Today, biosourced geotextiles are mainly used for erosion control applications. The lack of current knowledge about the initial and long-term behavior of natural geotextiles limits their use in other applications, notably road structures.The main difficulties are both scientific, linked to the specific characteristics of plant fibers, and to the lack of knowledge of the actual time during which the geotextile must ensure its functionality in the structure. The latter point has never been evaluated, as geosynthetics are more durable than their service life. This thesis is part of a multi-partner ANR GEONAT project (Université Gustave Eiffel, Institut Français du Textile et de l'Habillement, Géochanvre, Eurovia Management). The main objectives are : - assess the durability of several natural hemp geotextiles optimized in the ANR project, in relation to their conditions of use, - determine tools and methods for predicting performance and durability. To achieve these objectives, the first step will be to improve knowledge of the parameters governing the performance of hemp geotextiles produced by Géochanvre in pavement structures, based on results obtained in the laboratory, on experimental platforms and in road structures built by Eurovia. Secondly, durability tests will be carried out in the laboratory using various accelerated ageing protocols, under realistic and controlled conditions on an experimental platform and under natural conditions on a real worksite. The results obtained from these three types of aging will be used to determine : - The impact of aging parameters, such as temperature, pH, mechanical loading constraints, etc., on geotextile characteristics, - the evolution over time of the performance of optimized geotextiles through a multi-scale study and the estimation of degradation kinetics, - behavioral laws on the evolution of physico-chemical, hydraulic and mechanical parameters of natural geotextiles in pavement structures as a function of time, based on experimental results obtained on instrumented structures and laboratory analyses, - the durability of the materials and whether it is appropriate to the actual time during which the geotextile is to ensure its functionality in the structure.