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Lagouin, Méryl. Caractérisation et optimisation multiphysiques d'une paroi bicouche bio et géosourcée

Lagouin, Méryl (2020). Caractérisation et optimisation multiphysiques d'une paroi bicouche bio et géosourcée.

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Résumé en francais

Secteur clé dans la lutte contre le réchauffement climatique et dans la transition énergétique, le domaine du bâtiment doit prioritairement repenser et transformer son activité. L'utilisation de matériaux premiers et biosourcés permet, entre autres, de répondre efficacement à ces enjeux environnementaux. Ils participent à la préservation des ressources naturelles et à la diminution des consommations de matières premières d'origine fossile par valorisation de déchets ou coproduits renouvelables ainsi qu'à la limitation des émissions de gaz à effet de serre et à la création de nouvelles filières économiques. Dans ce contexte, le travail de thèse réalisé vise à proposer une solution constructive bio et géosourcée à faible impact environnemental. Ainsi, un matériau d'isolation thermique répartie en béton végétal, utilisé en remplissage d'une structure porteuse, est considéré ici. Pour la formulation de béton léger, le potentiel de deux agroressources, le maïs et le tournesol, est évalué. Ces granulats disponibles localement sont considérés en remplacement de la chènevotte de chanvre, couramment utilisée mais plus faiblement disponible. Ils sont alors associés à un liant. Deux matrices minérales différentes sont utilisées dans l'étude : une chaux formulée et un liant pouzzolanique. L'exploration de la microstructure des matériaux composites et de leurs composants, ainsi que l'étude des interactions entre les différentes phases permettent une compréhension des performances hygrothermiques et mécaniques des matériaux développés. La plus forte porosité ouverte des composites à base de liant pouzzolanique confère aux agrobétons une capacité tampon hygrique supérieure à celle des matériaux à base de chaux formulée. Par ailleurs, les hydrosolubles de maïs ont un effet délétère sur la prise et le durcissement du liant, compromettant ainsi le comportement mécanique du béton végétal durci qui est alors incompatible avec son utilisation en construction. Au regard des propriétés d'usage, la formulation à base de liant pouzzolanique et de granulats de tournesol apparaît donc comme étant la plus satisfaisante. Rarement laissés à l'état brut dans un bâtiment, ces agrobétons sont recouverts d'un enduit susceptible d'altérer les performances hygrothermiques de la paroi. La deuxième partie du travail de thèse consiste à évaluer et optimiser les performances d'un enduit de finition en terre crue. Dans ce type d'enduit, le rôle de liant est joué par la fraction argileuse contenue dans la terre. Cette propriété colloïdale peut s'accompagner de variations volumiques importantes en fonction de l'état hydrique du matériau et de la nature minéralogique des argiles, pouvant conduire à une fissuration de l'enduit au séchage. Or, c'est également cette fraction argileuse, responsable de la capacité tampon hygrique des enduits terre, qui vise à être maximisée. Dans une recherche d'amélioration de la cohésion de la terre, de diminution de sa sensibilité à l'eau et d'optimisation de sa capacité tampon hygrique, une large variété d'adjuvants organiques (d'origine animale ou végétale) a été testée en association avec quatre terres de natures minéralogiques distinctes. Le potentiel des fibres de lin et du carbonate de glycérol dans la stabilisation des enduits en terre est ainsi mis en évidence. Associés, ces deux adjuvants permettent la formulation d'un enduit terre riche en argile, à la capacité tampon hygrique élevée et ne présentant aucun défaut de fissuration et une adhérence suffisante à son support d'application. L'assemblage des deux matériaux aux performances hygrothermiques optimisées fait l'objet d'une dernière phase de travail. À partir des données expérimentales obtenues lors de la caractérisation de chaque couche, une étude numérique permet de prédire le potentiel d'atténuation des variations hygriques intérieures de la paroi bicouche développée. Ces résultats, confortés par des mesures expérimentales, attestent de l'excellente capacité tampon hygrique de la paroi.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Aubert, Jean-Emmanuel
Ecole doctorale:Mécanique, énergétique, génie civil, procédés (MEGeP)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions (LMDC), EA 3027
Mots-clés libres :Béton végétal - Enduit terre crue - Complexe bicouche - Microstructure - Propriétés hygrothermiques - Résistance mécanique
Sujets :Génie civil, bâtiment
Déposé le :18 May 2021 09:43