Approche granulaire et colloïdale du matériau terre pour la construction

Granular and colloïdal approach of earthen building material

• Auteur / Autrice : Romain Anger
• Direction : Christian Olagnon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 20/12/2011
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MATEIS - Matériaux : Ingénierie et Science - UMR 5510 (Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Patrice Doat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Olagnon, Patrice Doat, Etienne Guyon, Henri Van Damme, Sandrine Maximilien, Hugo Houben, Yves Jorand, Real Jantzen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Etienne Guyon, Henri Van Damme

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rhéologie

Coagulation

Colloïdes

Argile

Granulométrie

Construction en terre

Mots clés libres

Matériau du génie civil

Terre crue

Granulometrie

Grain

Colloïde

Argile

Rhéologie

Oxyde

Coagulation

Civil engineering material

Dryed mud

Particle size analysis

Grain size

Colloid

Clay

Rheology

Oxide

Coagulation

Résumé

La terre crue est un des matériaux les plus utilisés au monde pour bâtir. Chaque terre est un mélange de grains de différentes tailles (cailloux, graviers, sables, silts et argiles) en proportions variées. Les particules les plus fines, qui constituent le liant du matériau, se différencient des autres grains par leur petite taille, à laquelle est associée des propriétés colloïdales lorsqu’elles sont mélangées à l’eau. L’argile, au sens granulométrique (particules inférieures à deux microns), contient généralement un mélange d’argiles, au sens minéralogique (phyllosilicates hydratés), d’oxydes de fer, d’aluminium et de silicium. Pour comprendre ce matériau de construction, la terre est envisagée dans un premier temps comme une matière en grains. La physique des milieux granulaires secs et la physique des milieux granulaires humides sont explorées afin de décrire les comportements physiques de cette matière. Des techniques de construction innovantes, qui découlent de cette compréhension, sont présentées. Dans un deuxième temps, l’argile est envisagée comme une matière colloïdale. Comme beaucoup de systèmes naturels, le liant argileux est un mélange de particules aux propriétés de surface différentes, contenant à la fois des charges permanentes négatives et des charges variables avec le pH et la force ionique. Ces systèmes mixtes sont dits hétérocoagulés. Des pistes de recherche, qui découlent de cette compréhension, sont présentées.

Raw earth is one of the most used building material in the world. Each earthen material is a mix of different sizes grains (stones, gravels, sands, silts and clays) in various proportions. The finest particles, which constitute the binding material, differ from other grains by their small size, which is associated with colloidal properties when mixed with water. Clay, as defined by size (particles smaller than two microns), usually contains a mixture of clays, as defined by mineralogy (hydrated phyllosilicates), with iron, aluminum and silicium oxides. To understand this building material, earthen material is considered initially as a granular material. Physics of dry granular media and physics of wet granular media are explored in order to describe the physical behavior of this material. Innovative building systems, which come from this understanding, are presented. In a second step, clay is considered as a colloidal material. Like many natural systems, clay binder is a mixture of particles with different surface properties, containing both permanent negative charges and variable charges, depending of pH and ionic strength. These mixed systems are called heterocoagulated systems. Different sujects for further researches, that follow this understanding, are presented.