Influence de la variabilité des bioressources sur l'hydratation de liants minéraux

Influence of bioresource variability on the hydration of mineral binders

• Auteur / Autrice : Ana laura Berger cokely
• Direction : Fabienne Farcas, Sandrine Marceau
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Structures et Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 03/10/2022
• Etablissement(s) : Université Gustave Eiffel
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CPDM - Comportement physico-chimique et durabilité des matériaux

Mots clés

Mots clés libres

Isolant

Variabilité

Biosourcé

Génotype

Végétal

Liant minéral

Mineral binder

Variability

Thermal insulation

Genotype

Biobased

Vegetal

Résumé

Les matériaux biosourcés sont de plus en plus intégrés dans la formulation des matériaux de construction pour diminuer l'impact environnemental du secteur de la construction. Par exemple, des bétons constitués de granulats végétaux enrobés par un liant minéral sont utilisés pour l'isolation des murs, sols et toitures. En France, des règles de construction ont été rédigées pour encadrer l'utilisation des bétons de chanvre. Cependant, les études montrent qu'il est encore impossible de prédire les performances de ces matériaux, notamment mécaniques, à partir de la formulation initiale des bétons. Ce résultat est attribué aux interactions physico-chimiques entre les composants des végétaux et les liants minéraux, pouvant entraîner des modifications dans les mécanismes d'hydratation de ces derniers. En effet, certaines molécules extraites du végétal (notamment certains sucres et polyphénols) ont un effet retardateur, voire inhibiteur de prise. L'objectif de la thèse est d'évaluer l'influence des propriétés biochimiques et physicochimiques de végétaux sur les mécanismes d'hydratation de plusieurs types de liants minéraux utilisés dans la formulation des bétons végétaux. Cette thèse entre dans le cadre du projet ANR BIO-UP dont l'objectif est de permettre des avancées significatives dans la compréhension des propriétés fonctionnelles des bétons biosourcés en fonction du type de liant végétal et minéral utilisés, en tenant compte de leur impact environnemental. Dans un premier temps, la variabilité des compositions biochimiques, chimiques et physiques de différentes espèces végétales sera évaluée (chanvre, colza, miscanthus…) en fonction du génotype, de la localisation géographique, de la météorologie… Parallèlement, les cinétiques et mécanismes d'hydratation des liants seront caractérisés pour les différents couples végétal-minéral. Ainsi, il sera possible d'estimer l'effet sur la prise du liant de chacune des caractéristiques biochimiques et chimiques des végétaux en fonction de la nature chimique des minéraux constitutifs du matériau mais aussi de déterminer la compatibilité de ces deux composants des bétons. Enfin, pour améliorer les performances des bétons végétaux, différents traitements de granulats seront testés et les formulations seront optimisées en utilisant des adjuvants spécifiques.

Biobased materials are increasingly integrated in the formulation of construction materials to reduce the environmental impact of the construction sector. For example, concretes made of plant aggregates coated with a mineral binder are used for wall, floor and roof insulation. In France, construction rules have been established to regulate the use of hemp concrete. However, previous studies show that it is still impossible to predict the performance of these materials, especially their mechanical properties, from the initial formulation of the concrete. This result is attributed to the physicochemical interactions between plant components and mineral binders, which can lead to modifications in the hydration mechanisms of the latter. Indeed, some molecules extracted from the plant (in particular certain sugars and polyphenols) have a retarding or even inhibiting effect on setting. The objective of the thesis is to assess the influence of biochemical and physicochemical properties of plants on the hydration mechanisms of several types of mineral binders used in the formulation of vegetal concretes. This thesis is part of the ANR BIO-UP project, whose objective is to make significant progress in the understanding of the functional properties of biobased concretes according to the type of plant and mineral binders used, taking into account their environmental impact. First, the variability of biochemical, chemical and physical compositions of different plant species will be evaluated (hemp, rapeseed, miscanthus...) according to genotype, geographical location, meteorology... In parallel, the kinetics and mechanisms of binder hydration will be characterized for the different plant-mineral couples. Thus, it will be possible to estimate the effect on the setting of the binder of each of the biochemical and chemical characteristics of the plants according to the chemical nature of the minerals constituting the material but also to determine the compatibility of these two components of the concretes. Finally, to improve the performance of vegetal concretes, different aggregate treatments will be tested and the formulations will be optimized by using specific additives.