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Ratsimbazafy, Herinjaka Haga. Évaluation du potentiel de co-produits agricoles locaux valorisables dans le domaine des matériaux de construction (PALOMAC)

Ratsimbazafy, Herinjaka Haga (2022). Évaluation du potentiel de co-produits agricoles locaux valorisables dans le domaine des matériaux de construction (PALOMAC).

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Résumé en francais

Le secteur de la construction devrait reconsidérer ses activités en raison de ses impacts négatifs sur l'environnement. L'usage de matériaux de construction biosourcés comme les agrobétons a été proposé depuis une vingtaine d'années pour améliorer le bilan environnemental peu flatteur de ce secteur. Le béton de chanvre est le matériau le plus étudié dans le domaine. Cependant, les chènevottes de chanvre utilisées pour leur fabrication ne sont pas les agro-ressources les plus disponibles dans le Sud-Ouest de la France. Au regard de ce contexte, et en partenariat avec une entreprise de recherche et développement agricole, Ovalie Innovation, l'objectif de cette thèse est de mettre en place des protocoles de caractérisation adéquats pour les granulats végétaux utilisables dans la construction, et ce afin d'évaluer le potentiel de ces co-produits agricoles locaux, de formuler des blocs de bétons végétaux préfabriqués, et de relier les propriétés d'usage des composites à celles des matières premières entrant dans leur formulation. Neuf granulats locaux et une chènevotte, étudiée comme granulat de référence, ont été soumis à une série de caractérisations chimiques, multi-physiques et mécaniques proposées ou adaptées à partir des recommandations existantes dans la littérature. Ces neuf granulats sont les anas de lin oléagineux, la moelle et l'écorce de la tige de tournesol, la paille de coriandre, la paille de blé, les menues pailles de blé, les spathes de maïs, la tige de miscanthus et les sarments de vigne. Pour les caractérisations chimiques, il a été montré que la quantité d'hydrosolubles à pH 12 est plus pertinente que celle à pH 7 pour évaluer l'effet néfaste de ces constituants sur les composites avec des liants réactifs. En ce qui concerne les caractérisations physiques, le plan d'expériences mis en œuvre a permis de valider les diverses méthodes de détermination des masses volumiques et des porosités intra et inter-particulaires, de la masse volumique compactée à l'état humide puis séchée et de l'absorption réelle d'eau après compaction qui se sont avérées être de bons paramètres de formulation des composites. Le comportement mécanique à la compression des empilements des granulats végétaux a permis de distinguer deux familles de granulats selon la rupture ou la rigidification de l'enchevêtrement des particules. A l'issue de la fabrication des composites formulés à partir des paramètres précédemment définis, leurs propriétés d'usage, thermiques et mécaniques, ont été évaluées. Deux séquences de malaxage et deux types de liants minéraux ont également été étudiés. La conductivité thermique des composites est influencée par la masse volumique compactée, la porosité particulaire et la conductivité thermique des granulats mais elle n'est pas affectée par la séquence de malaxage ni par le type de liant. Les performances mécaniques en compression et en flexion des composites sont influencées simultanément par la porosité inter-particulaire, le module élastique de l'empilement compacté et la quantité d'hydrosolubles des granulats. Au vu de ces propriétés d'usage, la chènevotte de référence, les anas de lin oléagineux, la moelle et l'écorce de tournesol ont été retenus et combinés avec trois types de liant pour une étude plus approfondie. Les microstructures poreuses des granulats et des composites formés ont été explorées afin de les relier aux performances hygrothermiques et mécaniques des composites. Les travaux réalisés dans cette thèse contribuent à l'établissement d'un référentiel de caractérisation des agro-ressources applicable aux différents co-produits agricoles disponibles dans chaque région. L'usage de matières premières disponibles localement constitue en effet un paramètre prépondérant de l'impact environnemental des matériaux de construction biosourcés. Afin de compléter ce référentiel de caractérisation, des travaux additionnels concernant l'Analyse de Cycle de Vie (ACV) des granulats végétaux seront donc nécessaires.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Magniont, Camille
Evon, Philippe
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 - Granulat végétal - Caractérisation multi-physique - Matériaux de construction - Propriétés hygrothermiques - Propriétés mécaniques
Sujets :Génie civil, bâtiment
Déposé le :01 Apr 2022 14:06