Etude physico-chimique des interfaces chaux/chanvre/argile : Impact sur la rhéologie des mortiers et sur les propriétés mécaniques, thermiques et hydriques du matériau composite

par Ismail Khay

Thèse de doctorat en Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Sous la direction de Claire Peyratout et de Agnès Smith.

Le président du jury était Vincent Gloaguen.

Le jury était composé de René Guyonnet.

Les rapporteurs étaient Michèle Quéneudec T'Kint de Roodenbeke, Gilles Escadeillas.


  • Résumé

    La compréhension de différents phénomènes physico-chimiques mis en jeu lors de la formulation et la mise en forme d’un matériau composite à base d’une matrice minérale et de fibres cellulosiques, permet de mieux optimiser l’élaboration et la consolidation finale ainsi que de corréler les observations microstructurales avec les propriétés d’usage des composites. Le comportement rhéologique du mortier étudié dépend du pH du milieu, de la nature et de la surface spécifique des minéraux argileux. L’utilisation d’une charge minérale qui contient de la chamotte, apporte un effet pouzzolanique au mélange et sa présence participe à la stabilisation du matériau composite. L'introduction de fibres dans une matrice minérale modifie le caractère fragile de la matrice minérale et conduit à un comportement non linéaire endommageable, caractéristique d'un matériau composite. Un traitement des fibres à la soude permet d’individualiser les microfibrilles : cela augmente la rugosité des fibres, signe d'une interface fibre/matrice réduite. En revanche, ces microfibrilles sont très sensibles à l’eau. L’introduction de fibres de chanvre dans une matrice minérale baisse considérablement la valeur de la conductivité thermique du composite. Ces fibres cellulosiques présentent un caractère hygroscopique important, entraînant une modification de l’absorption d’eau par capillarité. Ainsi, ces matériaux composites sont bien plus résistants aux cycles de gel/dégel.

  • Titre traduit

    Physico-chemical study of the interfaces between lime, hemp and clay : Impact on the rheology of mortars and on the mechanical, thermal and hydric properties of the composite material


  • Résumé

    Understanding the different physical and chemical phenomena involved during the formulation and shaping processes for a composite material made of a mineral matrix and cellulose fibers, leads to a better optimization of the elaboration and the final consolidation, and also to establish the correlations between the microstructures and the physical properties of the composites. The rheological behavior of studied mortar depends on the pH of medium, the nature and the specific surface area of clay minerals. When calcined clay mineral is present, it provides a pozzolanic effect to the mixture and participates in the stabilization of the composite material. Adding fibers to mineral matrix modifies the fragile character of the mineral matrix to a nonlinear endommageable behavior, which is characteristic of a composite material. A treatment of fibers with sodium hydroxide allows to individualize microfibrils: it increases the fibers roughness, indicating a reduced interface between the fibers and the matrix. However, these microfibrils are very sensitive to water. Addition of hemp fibers decreases the thermal conductivity of the composite. These cellulosic fibers present significant hygroscopic properties, resulting in a change of water absorption by capillarity. So, these composite materials are resistant to freeze / thaw cycles.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (142 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie : 102 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
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