Contribution à l'étude et à l'élaboration de matériaux composites pour l'isolation thermique : cas de béton de fibres de papiers recyclés

Abstract

Cette étude consiste à montrer l'influence des ajouts de fibres cellulosiques de récupération sur quelques propriétés physiques, thermiques et mécaniques d'un matériau composite considéré comme béton léger. Une composition binaire formée par du ciment et des fibres et une, par du ciment, des fibres et de la brique concassée sont étudiées simultanément. Quelques aspects de durabilité des composites élaborés sont présentés en fin de l'étude. L'investigation par microscope électronique à balayage de la microstructure du composite a montré une distribution homogène des fibres dans la matrice et une amélioration de la résistance mécanique quand on utilise le rapport Eau/Ciment optimum déterminé. Les résultats obtenus montrent une importante diminution de la densité et du coefficient de conductivité thermique avec l'augmentation du dosage en fibres dans la matrice. Les résistances en compression et en traction par flexion diminuent avec le dosage en fibres, mais elles restent, pour la concentration massique maximale testée (16%) dans les normes des matériaux de construction utilisés en maçonnerie non porteuse (ASTM C109/C 109M-98). Afin de valider les résultats de la résistance en compression, différents modèles théoriques ont été appliqués et il a été montré qu'il y'a une bonne concordance entre les résultats expérimentaux et les résultats théoriques. La démarche choisie pour atteindre nos objectifs se résume dans l'organisation suivante: Le chapitre I de cette thèse dresse un état des connaissances sur les bétons légers et les composites utilisés dans l'isolation thermique des bâtiments particulièrement à fibres végétales. Une description des matériaux de base utilisés ainsi que le mode de fabrication d'un composite binaire à matrice cimentaire sont présentés au chapitre II. La matrice choisie étant connue ( Ciment Portland), une étude des caractéristiques physiques de la fibre est traitée. Une description des protocoles expérimentaux et des matériels utilisés pour les différents essais réalisés sur le composite est donnée au chapitre III. Le chapitre IV, expose après différents essais, le comportement thermo-physique et mécanique du composite en faisant varier les paramètres tels que la concentration et la taille des fibres (granulométrie), le rapport Eau-Ciment (E/C), le conditionnement des fibres avant mélange et l'ambiance de conservation des échantillons. En plus des essais de porosimétrie à mercure réalisés sur certains échantillons, une exploration microscopique (MEB) est conduite à différentes échelles. Sur la base de la porosité obtenue, une approche de modélisation est effectuée. Un composite ternaire (Ciment, fibres, agrégats de briques concassées) est l'objet d'études au chapitre V. Une comparaison des caractéristiques thermo physiques et mécaniques y est établie. Comme le matériau interagit avec son milieu environnant, le chapitre VI est réservé à l'étude de quelques aspects de durabilité. Enfin nous clôturons cette thèse en présentant les conclusions générales et les travaux et perspectives qui peuvent leur être donnés.