Caractérisation mécanique et physique des bétons de sables à base de déchets de bois

Abstract

Le présent travail entre dans le cadre de la valorisation des matériaux locaux et de la réutilisation des déchets industriels. Il a pour objectif l’allégement des bétons de sables par addition de copeaux de bois et l’étude de l’influence de l’ajout de ces derniers sur les caractéristiques physico–mécaniques des composites ainsi obtenus. Les matériaux valorisés sont des sables locaux, dunaires et alluvionnaires, se trouvant en grandes quantités dans la région de Laghouat et les déchets réutilisés sont des fillers calcaires et des copeaux de bois provenant respectivement des déchets de concassage de granulats et des déchets de la menuiserie de bois. Il s’agit donc d’une étude expérimentale qui porte sur la mise au point d’un composite « béton de sable – bois » isolant porteur présentant de bonnes caractéristiques physico–mécaniques. Pour des teneurs en copeaux de bois allant de 0 à 160 kg/m3 et des teneurs en filler allant de 0 à 400 kg/m3, les résultats obtenus on montré que l’ajout des copeaux de bois allège bien le composite et réduit même la densité de sa matrice, la structure reste homogène avec une bonne adhérence bois - matrice et les propriétés thermiques sont améliorées. Toutefois, il faut noter la diminution de la résistance mécanique et l’augmentation des variations dimensionnelles. Pour la première, il a été possible d’assurer un compromis résistance mécanique – conductivité thermique permettant d’élaborer un béton de sable léger isolant-porteur. Pour la deuxième, certes les valeurs moyennes obtenues pour le retrait sont plus élevées que celles d’un béton ordinaire, mais elles occupent une bonne place dans la gamme des valeurs préconisées pour les bétons de bois en général. Afin de valider ces résultats, différents modèles théoriques ont été appliqués pour la résistance à la compression et la conductivité thermique et il a été montré qu’il y’a une bonne concordance entre les résultats expérimentaux et les résultats théoriques. En ce qui concerne l’étude de l’effet de la proportion des fillers, il faut noter que l’ajout des copeaux de bois ne modifie pas les dosages optimaux de filler nécessaires pour ces bétons de sable sans bois. La caractérisation de ces composites a été étendue vers une étude de durabilité vis à vis le gel – dégel et le mouillage – séchage et il a été remarqué que les composites étudiés ne posent pas de grands problèmes vis à vis ces deux essais. Enfin, et dans le but d’améliorer les caractéristiques ainsi obtenues, un traitement par enrobage au ciment a été appliqué aux copeaux de bois avant de les incorporer dans la matrice et il a été enregistré des améliorations considérables dans la plupart des caractéristiques physiques et mécaniques, notamment dans la résistance mécanique et les variations dimensionnelles. Selon, donc, la proportion des copeaux de bois, il est possible d’obtenir un matériau porteur ou isolant - porteur ou isolant qui permet une utilisation dans les différents types d’éléments de construction. Pour atteindre ces objectifs, le travail présenté poursuit une démarche progressive s’articulant autour des quatre parties principales suivantes: * La première partie est consacrée à une étude bibliographique menée sur les trois thèmes suivants: - Les propriétés générales des milieux poreux, en passant par les bois, les bétons légers et les bétons de sable. - Des généralités sur les caractéristiques thermo-hydriques des milieux poreux et leur mesure. - Les principaux modèles mathématiques de prédiction de la résistance mécanique et de la conductivité thermique dans les milieux poreux. Cette étude oriente le choix des techniques expérimentales à employer dans les mesures des propriétés physiques des matériaux étudiés. * La deuxième partie présente les différents résultats expérimentaux obtenus lors de la caractérisation des matériaux de base, puis l’étude de l’élaboration des composites ‘bétons de sable - bois’ et enfin l’ensemble des techniques expérimentales utilisées pour les différents essais de caractérisation. Pour ces dernières, on a insisté surtout sur la méthode TPS utilisé pour les mesures des propriétés thermiques et la méthode gravimétrique utilisée pour la détermination des propriétés hydriques. * La troisième partie est consacrée à la caractérisation mécanique et thermique des composites étudiés. Elle a été également consacrée à l’étude de la densité, de la structure, du comportement hydrique et des variations dimensionnelles. * La quatrième partie est consacrée à la validation de quelques modèles mathématiques, estimant la résistance mécanique et la conductivité thermique, par comparaison des valeurs obtenues à partir de ces modèles avec les valeurs expérimentales. Une étude de durabilité vis à vis du gel-dégel et du mouillage-séchage a également été menée. A la fin de cette partie, et afin d’améliorer les caractéristiques des matériaux étudiés, un traitement approprié a été appliqué aux copeaux de bois avant de les introduire dans les bétons de sable. Enfin, une synthèse englobant les principaux résultats obtenus lors cette étude, ainsi qu’une conclusion générale avec certaines perspectives pour les études à venir sont présentées. Mots-clés :