Contribution à l'étude d'un béton de bois : mise au point d'un procédé de minimisation des variations dimensionnelles d'un composite argile-ciment-bois
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This experimental study focuses on the development of a clay-cement-wood, loadbearing insulating composite with small size variations. A study of the influence of this composite's constituents on its thermophysical characteristics was conducted and showed that lightening the weight by means of wood chips serves: to reduce the density of both the composite and its matrix; to decrease its mechanical strength and thermal conductivity; and finally, to generate significant size variations. Adding cement or inert fines to the water results in increasing the material's density (and, consequently, its mechanical strength) as well as in reducing these size variations. The material's composition has been optimized through establishing a compromise between minimizing the size variations and maximizing its thermal insulation capacity; nonetheless, size variations reaching 3. 5 mm/m are still encountered. In order to limit these variations to 1 mm/m, which was taken as the target value, a size variation reduction analysis was carried out on the material's elements apparently responsible for this phenomenon, being the matrix and the wood chips. This study consisted of performing various treatments on the wood chips (by impregnation, by coating and by hydrolysis) in addition to providing the matrix with a fibrous structure. It was highlighted herein that the mechanism at work behind the size variations is directly govemed by the type of transformations induced by including the wood chips in the matrix during mixing. In contrast, the instability in size of the wood itself exerts little influence on the composite's size variations after hardening. Since size variations at the limit states were confined to 1 mm/rn, we decided to assess the influence of wood chip treatment on the composite's thermal and mechanical characteristics.
Abstract FR:
Cette étude expérimentale porte sur la mise au point d'un composite isolant porteur argile-ciment-bois avec faibles variations dimensionnelles. L'étude de l'influence des constituants sur les caractéristiques thermophysiques du composite a été menée et a montré que l'allégement par des copeaux de bois réduit la densité du composite et de sa matrice, diminue sa résistance mécanique, sa conductivité thermique et engendre des variations dimensionnelles considérables; l'ajout de ciment ou de fines inertes à l'eau fait augmenter la densité du matériau (et par suite sa résistance mécanique) et réduit les variations dimensionnelles. Le matériau a été optimisé dans sa composition sur la base d'un compromis variations dimensionnelles minimales, isolation thermique maximale, celui-ci présente toutefois des variations dimensionnelles de 3. 5 mm/m. Afin de les réduire jusqu'à 1 mm/m constituant une valeur cible, une étude de la réduction des variations dimensionnelles sur les éléments du matériau à priori responsables du phénomène a été réalisée : sur la matrice et sur les copeaux de bois. Cette étude a consisté à effectuer des traitements des copeaux de bois (par imprégnation, par enrobage et par hydrolyse) et à apporter une structure fibreuse à la matrice. Il a été mis en évidence que le mécanisme des variations dimensionnelles est directement régi par la nature des transformations induites par les copeaux de bois dans la matrice lors du malaxage. L'instabilité dimensionnelle du bois a par contre peu d’influence sur les variations dimensionnelles du composite après durcissement. Les variations dimensionnelles aux états extrêmes étant limitées à 1 mm/rn, nous avons étudié l'influence du traitement des copeaux de bois sur les caractéristiques thermiques et mécaniques du composite.