Etude de caractérisation du comportement de composites cimentaires incorporant des fibres courtes de lin
Institution:
CaenDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Nowadays, a growing interest is focused on increasing the production of building materials incorporating vegetable fibers. In building material, flax is used in several forms: fibers, shives, etc. Their applications in the concrete are to improve the mechanical, thermal and sound insulation. Materials incorporating plant fibers are part of generic group called agro-materials. The production of cementitious composites with plant depends on a number of parameters such as the mixing ratios, mixing methods, manipulation techniques and mixtures which are very influential on the properties of the composites on the fresh and hardened state. This work, carried out in the Laboratory of Construction Material ESITC Caen and Laboratory of Crystallography of Materials (Crismat, UMR 6508) of Caen, involve in studying the role of flax fibers on the rheology of cement pastes, the microstructure and mechanical properties of composite. The parameters related to fibers are their morphology (length), their mechanical characteristics, their surface condition and their volume ratio. The thesis consists of five chapters. The first is a bibliographic study that present the characteristics of the most commonly used in eco-construction plant fibers with particular attention to the flax fiber. The properties of cement composites incorporating vegetable fibers are presented and discussed in terms of the nature and fiber ratio. Characterization of constituents of the cementitious matrix and fibers is presented in the second chapter. The formulation and preparation of cementitious composite materials are described in detail in order to give an overview on the methods of these materials in typical work. The third chapter focuses on the characterization of flax mortar. The analysis of consistency, setting time and dimensional variation was conducted in order to understand the effects of different mixing parameters and propose an optimization of the implementation. Physical characterization, mechanical and microstructural of flax fibers reinforced composite in the hardened state the subject of the fourth chapter. In the formulation of flax fibers reinforced concrete, the study of consistency on the fresh state and mechanical properties in the hardened state is presented in the fifth and final chapter. The conclusions recalls the main results of the study highlighting the complementarity of different methods and proposes investigation to complete the first work on building materials "flax fibers reinforced concrete. "
Abstract FR:
Les préoccupations économiques et environnementales liées au recyclage et aux besoins en éco-matériaux conduisent à explorer des matières premières jusque-là destinées à d’autres applications. Ceci est le cas pour le lin, matière abondante et de très bonne qualité en Normandie, Actuellement, il est surtout exporté en Chine ou en Italie, et transformé dans l’industrie textile. La valorisation de cette matière naturelle est à l’ordre du jour dans le cadre de plusieurs projets nationaux dont LINT-Lin Technique normand pour l’intégration du lin dans les matériaux composites. Dans le monde entier, un intérêt de plus en plus croissant est porté sur la fabrication des matériaux de construction incorporant des fibres végétales. Du point de vue matériau de construction, le lin est utilisé sous plusieurs formes : fibres, anas, etc. Les applications se situent principalement dans le domaine des bétons afin d’améliorer les propriétés mécaniques, thermiques et d’isolation phonique. Les matériaux incorporant des fibres végétales sont font partie de l’ensemble générique appelé agro-matériaux. L’élaboration de composites cimentaires avec des végétaux dépend d’un certain nombre de paramètres telles que les proportions du mélange, les méthodes de malaxage, de manipulation et de mise en place qui s’avèrent très influentes sur les propriétés des composites à l’état frais et à l’état durci. Ce travail, réalisé au sein du Laboratoire sur les matériaux de Construction de l’ESITC Caen et du laboratoire de Cristallographie des Matériaux (Crismat, UMR 6508) de Caen, consiste à étudier le rôle des fibres de lin sur la rhéologie des pâtes cimentaires, la microstructure des composites obtenus et leurs propriétés mécaniques. Les paramètres relatifs aux fibres sont leur morphologie (longueur), leurs caractéristiques mécaniques, leur état de surface et leur taux volumique. Le mémoire est constitué de cinq chapitres. Le premier est une étude bibliographique qui présente les caractéristiques des fibres végétales les plus usitées en éco-construction en portant une attention particulière à la fibre de lin. Les propriétés des composites cimentaires incorporant des fibres végétales sont présentées et discutées en termes de la nature et du taux des fibres ainsi que des facteurs de mise en œuvre les plus influents. La caractérisation des constituants de la matrice cimentaire et des fibres de lin est présentée dans le deuxième chapitre. La formulation et la préparation des matériaux composites cimentaires y sont décrites de façon détaillée afin de donner une vision générale sur les méthodes de mise en œuvre typiques à ces matériaux. Le troisième chapitre porte sur la caractérisation des pâtes mortier - fibres de lin à l’état frais. L’analyse de la consistance, du temps de prise et de la variation dimensionnelle a été menée dans le but de comprendre les effets de différents paramètres du mélange et de proposer une optimisation de la mise en œuvre. La caractérisation physique, mécanique et microstructurale des composites mortier - fibres de lin à l’état durci fait l’objet du quatrième chapitre. Dans le cas de la formulation béton – fibres de lin, l’étude de la consistance à l’état frais et des propriétés mécaniques à l’état durci est présentée dans le cinquième et dernier chapitre. La conclusion générale rappelle les principaux résultats de l’étude en mettant en exergue la complémentarité des différentes méthodes utilisées, et propose des voies d’investigaton pour compléter ce premier travail sur les matériaux de construction « bétons – fibres de lin