Analyse des enregistrements

Pour les différentes formulations étudiées, on peut distinguer deux types de comportements en

fonction du rapport chanvre sur liant. Ces deux comportements sont influencés par le dosage et le type

de liant.

Dans le cas d’une formulation à fort dosage en liant, un maximum est observé sur la courbe

contrainte-déformation (Figure VI-2). Dans ce cas, on peut distinguer quatre zones sur la courbe

contrainte-déformation :

 Zone I : elle correspond au domaine quasi élastique du comportement du matériau où la

réponse est en grande partie réversible. Dans cette zone, c’est la matrice liante qui reprend

la plus grande partie de la sollicitation. La limite de cette zone dépend de la quantité de

liant dans le matériau. Selon [Nguyen, 2010], plus le dosage en liant est important, plus la

zone est large.

 Zone II : elle correspond à la transition vers un domaine élasto-plastique. Dans cette zone

la courbe présente un point d’inflexion, qui peut s’expliquer par l’endommagement de la

matrice mais aussi des interfaces entre la matrice et les particules. Au début de cette zone

le liant reprend la majorité des efforts tandis que les particules de chènevotte s’adaptent au

comportement du liant. Par contre, à la fin de cette zone la matrice du liant ne joue plus le

rôle de transmetteur des sollicitations. Le point d’inflexion de la courbe a été choisi

comme résistance en compression.

 Zone III : Cette zone se distingue par une augmentation coordonnée de la contrainte et de

la déformation. Elle correspond à la compaction et à la densification du matériau. Ce

comportement peut être attribué à la reprise des efforts dans les particules de chènevotte

qui induit leur importante déformation fortement irréversible et à la destruction complète

de la matrice liante.

 Zone IV : Cette zone correspond à la rupture du matériau par l’ouverture de larges fissures

qui induisent la décroissance de la courbe.

Figure VI-2 : Courbe contrainte – déformation : cas du fort dosage en liant (ASC- 0.5)

Dans le cas d’une formulation à faible dosage en liant (Figure VI-3), la courbe

contrainte-déformation ne présente pas de pic de contrainte. Son absence peut s’expliquer par le pilotage de

l’essai. En effet, 10 cm de déplacement n’est pas suffisant pour atteindre la rupture du matériau. Pour

ce type de courbe, on peut distinguer trois zones : la première correspond au domaine quasi réversible

du comportement du matériau, la deuxième correspond à la transition vers un comportement

élasto-plastique et à l’initiation de l’endommagement de la matrice, et la troisième phase qui est d’abord

quasi linéaire correspond à une large et en grande partie irréversible déformation des particules de

chènevotte, ponctuée par une augmentation de la contrainte due à la densification et à la compaction

du matériau.

Figure VI-3 : Courbe contrainte – déformation : cas du faible dosage en liant (ASC- 0.75)

L’analyse des résultats regroupés dans l’annexe 2 permet de dégager différentes tendances, en

fonction du type de matrice et du rapport C/L. Sur la Figure VI-7, une illustration des résultats est

présentée. Pour chaque formulation (type de liant et rapport C/L) une des courbes moyennes

représentatives des essais de compression est tracée. Les figures VI-4, VI-5 et VI-6 permettent de

visualiser l’état des échantillons en fin d’essai pour chaque formulation, ce qui permet de constater que

certains échantillons sont très détruits alors que d’autres conservent une certaine intégrité de leur

forme.

Pour la formulation TC avec un dosage en liant élevé (C/L=0.4), le pic apparaît pour une

déformation de 12% (Figure VI-7a). Pour un dosage en liant intermédiaire (C/L= 0.5 et 0.61) le pic

apparaît pour des déformations comprises entre 25% et 30%. Pour un dosage en liant faible

(C/L=0.75), le pic n’est pas observé.

Pour les formulations AC avec un rapport chanvre sur liant égal à 0.4, 0.455 et 0.5 (Figure

VI-7b), la contrainte maximale apparaît pour des déformations comprises entre 25% et 30%. Pour le

composite avec un rapport chanvre sur liant égal à 0.75, la compression ne conduit pas à un maximum

de la courbe, mais induit un compactage continu avec augmentation de la contrainte. Ce phénomène de

compaction est similaire à ce qui est observé dans certains matériaux très poreux sous compression ou

contrainte d’indentation [Nguyen et al., 2009 ; Arnaud et Gourlay, 2012 ; Tronet, 2013 ; Akkaoui,

2014 ; Younes, 2017].

Pour la formulation CC (Figure VI-7b), la courbe contrainte-déformation ne présente pas de

pic, un phénomène de compaction est systématiquement observé. Pour un même rapport chanvre sur

liant (C/L=0.5), la formulation AC ne présente pas ce phénomène de compaction. Cela peut

s’expliquer par la nature de la matrice liante. En effet, les fines issues de boues de lavage utilisées pour

la fabrication des formulations AC est plus argileuse que la terre Claytec utilisée pour la fabrication de

la formulation CC. Ce qui induit un comportement moins ductile pour AC que CC avec un même

rapport chanvre sur liant.

Pour les formulations ASC avec un rapport chanvre sur liant égal à 0.4 et 0.455 (Figure

VI-7c), la contrainte maximale apparaît pour des déformations comprises entre 25% et 30%. Les

autres composites conduisent à un phénomène de compaction.

Les courbes contrainte-déformation des formulations AC, ASC et TC avec un rapport chanvre

sur liant très élevé (C/L = 0.75) présentent un long plateau de ductilité. De plus, une inflexion de la

courbe est observée lorsque les déformations deviennent voisines de 20% pour TC et 25% pour AC et

ASC. Au-delà de ces déformations la courbe recommence à augmenter. Le comportement des

matériaux devient semblable au comportement des particules de chanvre en vrac, le liant fortement

endommagé dont la concentration ne joue plus un rôle mécanique majeur. Pour une déformation

importante, les particules de chènevotte s’écrasent et entrainent une rigidification du matériau. Chaque

chènevotte se comporte comme une coquille souple qui se déforme de manière régulière [Cerezo,

2005].

Figure VI-4 : Image des échantillons en fin d’essai pour les formulations AC – a) AC- 0.4, b) AC-

0.455, c) AC- 0.5, d) AC- 0.75

Figure VI-5 : Image des échantillons en fin d’essai pour les formulations ASC – a) ASC- 0.4, b)

ASC- 0.455, c) ASC- 0.5, d) ASC- 0.75

Figure VI-6 : Image des échantillons en fin d’essai pour les formulations TC – a) TC- 0.4, b) TC-

0.5, c) TC- 0.61, d) TC- 0.75

a) b) c) d)

a) b) c) d)

Figure VI-7 : Evolution de la contrainte en fonction de la déformation des différentes

formulations - a) TC, b) AC et CC, c)ASC

(c)

(a)

Les différentes formulations sont caractérisées par un comportement élasto–plastique marqué

avec des déformations plastiques présentes dès les faibles niveaux de sollicitation. Le point d’inflexion

sur les courbes est assez peu marqué. Vis-à-vis de la rupture, le matériau ne présente pas une rupture

fragile. Pour une concentration en chènevottes suffisante, il est susceptible de subir de fortes

déformations sans rupture brutale. De plus, lors des essais en compression et une fois la charge ultime

atteinte, ce matériau se déforme encore beaucoup tout en résistant à des charges relativement élevées.

Dans le document Elaboration et caractérisation mécanique, hygrique et thermique de composites bio-sourcés (Page 142-146)