Matériaux fibrés à gradient de propriétés fonctionnelles.

Functionally graded fibered materials.

• Auteur / Autrice : Mayeva Audrey Noufename gainkam
• Direction : Javad Eslami, Luc Leroy Mambou Ngueyep
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie civil - Cergy
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2023
• Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université en cotutelle avec Université de Douala
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique et matériaux du génie civil (Cergy-Pontoise, Val d'Oise ; 2006-....)

Mots clés

Mots clés libres

Matériaux

Fibrés

Gradient

Fonctionnelles

Materials

Fibered

Graded

Functionnally

Résumé

Nous assistons ces dernières années à une croissance des projets utilisant des techniques de matériaux à gradient de propriétés fonctionnelles. Aujourd'hui, les fibres synthétiques, végétales et métalliques sont utilisées dans un certain nombre d'applications de génie civil. Elles peuvent, par exemple, être utilisées comme renforts contre la fissuration, aider le matériau à optimiser le confort hygrothermique ou améliorer les résistances mécaniques. Dans un premier temps et dans le but de gagner en temps de mise en œuvre et de limiter les pathologies liées à l'utilisation des armatures, l'utilisation de fibres est une alternative prometteuse. Le béton de fibres est un matériau qui a donc connu ces derniers temps beaucoup de développements et d'études. Ces travaux sont aussi motivés par l'objectif de trouver une solution à la problématique de l'apparition des fissures sur les bétons en général et particulièrement sur les bétons au jeune âge, coulés à plat (c'est-à-dire les chapes, les dallages, planchers ou terrasses, entre autres). Des applications pour des éléments préfabriqués sont envisagé dans ce volet de la thèse. Dans un deuxième temps, elles peuvent généralement être associées à la vision d'une ''construction de forme libre'', qui, combinée à une stratégie intelligente et rationnelle de dépôt de matériaux, permettrait d'importantes économies de matériaux dans les systèmes de construction et donc, une empreinte environnemental réduite. La technique d'impression 3D par liaison sélective/activation a de nombreux avantages, tels que des temps de construction rapides, la réduction de l'empreinte carbone et la diminution des additifs chimiques dans la conception du mélange. Le principe de la technique de liaison sélective/activation est simple : un matériau fluide est déposé par la buse d'une imprimante 3D, qui pénètre ensuite dans un lit de particules solides pour les lier entre elles. L'utilisation de fibres à la place d'armatures en acier est donc préconisée mais a besoin d'être démocratisée. La technique proposée ici permet également de placer différents types et différences quantités de fibres précises à certains endroits d'un élément en fonction des propriétés fonctionnelles souhaitées. Dans un troisième temps, l'étude de l'impact environnemental de l'utilisation de fibres, associées à de liants hydrauliques à la place d'armatures en acier est indispensable. L'objectif est de cibler spécifiquement les impacts provenant des fibres et des processus de mise en place comparativement à un matériau renforcé avec des armatures en acier.

In recent years, we have witnessed an increase in the use of functional ly graded materials techniques. Today, synthetic, vegetable and metal fibers are used in a number of civil engineering applications. They can, for example, be used as reinforcements against cracking, to optimize the materials' hygrothermal comfort or improve mechanical resistance. Initially, and with the aim of saving implementation time and limiting pathologies linked to the use of steel in concrete, the use of fibers is a promising alternative. Fiber concrete is a material that has therefore undergone a lot of development and study in recent times. This work is motivated by the objective of finding a solution to the appearance of cracks on concrete in general and particularly on young concrete, poured flat (i.e. screeds, paving, floors or terraces, among others). Applications for prefabricated elements are also considered in this part of the thesis. Secondly, they can usually be associated with the vision of ''free-form construction'', which when combined with an intelligent and rational material deposition strategy, would allow significant material savings in building systems and therefore, a reduced environmental footprint. The selective bonding/activation 3D printing technique has many advantages, such as fast build times, reduced carbon footprint, and fewer chemical additives in the mix design. The principle of the selective binding/activation technique is simple: a fluid material is deposited by the nozzle of a 3D printer, which then enters a bed of solid particles to bind them together. The use of fibers instead of steel reinforcements is therefore recommended but needs to be democratized. The technique proposed here also makes it possible to place different types and different amounts of precise fibers in certain places of an element according to the desired functional properties. Lastly, the study of the environmental impact of the use of fibers, associated with hydraulic binders instead of steel reinforcements is essential. The objective is to specifically target the impact of fibers and the installation processes compared to a material reinforced with steel reinforcements.