Étude des interactions rhéologie, fissuration et microstructure pour le développement d'un outil de formulation : application aux mortiers poreux minces fibrés dédiés à l' ITE
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
A thermal Insulation Composite System with rendering (ETICS) is constituted of an insulating material and a mesh reinforced rendering. More than 4 operations are compulsory to get a shotcreted ETICS. The design process, one layer/one function yielded to a low technology high product cost. A self-reinforced short fibre multi-functional rendering designed to be shotcreted could therefore enhance ETICS development. Nevertheless, physics and mechanics properties of self reinforced ETICS must be at least equivalent to regular ETICS. The objective was to build a composite design methodology to get a pseudo-strain-hardening (PSH) behaviour with a fair initial workability. Firstly, the material microstructure was analysed by coupling Dynamic Mechanical Analysis Mechanical Analysis together with Environmental Microscopy, X ray tomography, and mercury porosimetry. The rheology of the reinforced rendering in the first minutes was evaluated and systematically compared to the flow induced microstructure. Various flow regimes occurred, some hindering the shotcreting; A workability criterion was consequently defined. After maturation (21 days), R-curve analyse of the tensile mechanical behaviour, together with in situ imaging, and digital imaging correlation enlighted the bridging mechanisms involved. A PSH behaviour was clearly observed for two formulations. Finely, a virtual formulation tool is designed. Given, the fibre/matrix interfacial properties, the fiber and matrix properties, the model computed adequate formulation according to both mechanical and rheological criteria. Model designed Glass fiber ETICS, compared to experimental values did validate the design approach.
Abstract FR:
Une des solutions d’Isolation Thermique par l’Extérieure (ITE) est constituée d’un isolant et d’un enduit renforcé par un treillis en fibres de verre. La mise en forme de cet enduit est réalisée par machine de projection en plusieurs passes. Le manque d’esthétisme et le coùt prohibitif de ce système constructif sont les principaux freins à son développement. Une conception by-design qui intégrerait des fibres discontinues dans l’enduit, et serait projeté en une seule passe lèverait ce verrou technologique. Toutefois l’ouvrabilité, les propriétés physiques et mécaniques en service de l’enduit ITE doivent être égalées. L’objectif était donc de proposer une méthodologie d’optimisation du renfort afin d’obtenir un comportement multi-fissurant tout en conservant une ouvrabilité acceptable. L’effort est premièrement mis sur l’analyse de la microstructure de l’enduit par l’association de l’ESEM, la tomographie X et la porosimétrie mercure. La rhéologie de l’enduit fibré a été évaluée et systématiquement mise en vis-à-vis des microstructures induites par l’écoulement (tomographie X). Différents régimes d’écoulement surviennent et certains sont à proscrire lors de la mise en œuvre ; un critère d’ouvrabilité définit le domaine ouvrable. A l’état durci, une analyse fine par courbe R du comportement mécanique en traction, couplé à de l’imagerie in situ et de la corrélation d’images, identifie le pontage des fibres et le comportement multi-fissurant de certaines solutions. Enfin un outil de formulation virtuelle qui repose sur la modélisation du pontage des fibres à partir des propriétés de l’interface fibre/matrice, optimise le renfort grâce à trois critères et proposent des solutions techniques pour les deux types de fibres de verre validant ainsi la démarche.