Interactions entre les granulats de chanvre et les liants à base de ciment et de chaux : Mécanismes de la prise et propriétés des interfaces formées dans les agrobétons.

Interactions between hemp aggregates and binders formulated with cement and lime : Setting mechanisms and properties of interfaces formed in plant based concretes.

• Auteur / Autrice : Youen Diquelou
• Direction : Bernard Kurek
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences - STS
• Date : Soutenance le 10/12/2013
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Fractionnement des Agro-Ressources et Environnement (FARE) - INRA UMR A 614 (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Denis Damidot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Kurek, Paméla Faure, Laurent Arnaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sofiane Amziane, Gilles Escadeillas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Construction en chanvre

Construction -- Matériaux

Mots clés libres

Chanvre

Ciment

Chaux

Hydratation

Carbonatation

Extractibles

Hemp

Cement

Lime

Hydration

Carbonation

Extractives

Résumé

Les bétons de chanvre associent un granulat végétal issu du chanvre, appelé « chènevotte », et une matrice minérale. Ce sont des matériaux isolants répondant particulièrement bien aux nouvelles problématiques environnementales du secteur du bâtiment. Pourtant, leur développement est freiné par d'occasionnels désordres de mise en œuvre et des propriétés mécaniques relativement faibles qui pourraient résulter d'interactions complexes développées entre la chènevotte et le liant. Dans ce contexte, l'objectif des travaux a été de préciser la nature de ces interactions et d'identifier par quels mécanismes celles-ci peuvent modifier la prise du liant et les propriétés finales du matériau. Pour cela, l'évolution de mélanges de matières premières (chènevottes et liants) de natures différentes a été étudiée par des techniques de biochimie, de spectroscopie, de physico-chimie et de mécanique. Cette approche multi-échelle a ainsi permis de mettre en évidence le puissant pouvoir retardateur des produits extraits de la chènevotte sur la prise des liants hydrauliques. Ce retard peut conduire à une absence totale de prise du liant, lorsque celui-ci est couplé à des phénomènes de dégradation de la chènevotte, de migration de ces produits dans la matrice et d'évaporation d'eau. En outre, il a été démontré que les caractéristiques de la chènevotte (composition chimique), la nature du liant (ciment pur ou additionné de chaux), ainsi que les conditions de cure (présence ou non de CO2) sont des facteurs pouvant moduler les effets délétères sur la prise et les propriétés mécaniques du matériau formé. Ils constituent donc des paramètres potentiels d'optimisation des bétons de chanvre.

The hemp concretes, combine a plant aggregate, called “shiv” with a mineral binder. They are insulating materials particularly suited to face the new environmental problems of the building sector. However, their development is hampered by the occasional implementation problems and their relatively low mechanical properties that could result from complex interactions between the shiv and the binder. In this context, the objective of the presented work was to clarify the nature of these interactions and to identify the mechanisms by which they can impact the setting of the binder and the final properties of the material. To do so, the evolution of mixtures of the initial components (shiv and binders) differing by their nature was studied by biochemical, spectroscopic, physical chemistry and mechanical techniques. This multi-scale approach enabled us to highlight the powerful set retarding action of shiv-extractable products on hydraulic binders. This delay can even lead to a total failure of the binder setting when this one is coupled to simultaneous degradation of the hemp aggregate, migration of the formed products in the matrix and water evaporation. Finally, it has been demonstrated that the characteristics of the shiv (chemical composition), the nature of the binder (pure cement or lime added), and the curing conditions (presence or absence of CO2) represent factors that may modulate the deleterious effects on the setting and the mechanical properties of the formed material. They hence constitute potential parameters for the optimization of hemp concretes.