Béton à base de bois de palmier dattier (DPC)

Benmansour et al. [21]ont étudié un nouveau composite à base de ciment (peut aussi être nommé béton) préparé en mélangeant des fibres de BPD, ciment et sable (0/5 mm) dans un mélangeur pendant une durée de 3 minutes. L’eau de gâchage est ensuite ajoutée progressivement jusqu’à ce que le mélange devienne homogène et plus malléable. Finalement, le mélange est rapidement versé dans les moules.

Chapitre I Contexte et état de l’art des matériaux biosourcés

33

A. Propriétés mécaniques

L’étude de la variation de la résistance à la compression de béton de bois de palmier dattier (DPC) en fonction de la teneur en fibres de palmier dattier a été effectuée. Les résultats montrent que la résistance à la compression diminue avec l’augmentation de la concentration des fibres (Figure I-13).

Figure I-13 : Résistance à la compression en fonction de la teneur en fibres [22].

La résistance à la compression des composites peut être affectée par la taille des fibres ; pour la charge de fibres supérieure à 5%, les composites chargés avec des fibres grossières présentent des résistances mécaniques supérieures à ceux chargés avec des fibres fines.

B. Propriétés thermophysiques

L’emploi des fibres de palmier dattier a pour première conséquence une diminution de la masse volumique de béton. De plus, un matériau allégé nécessite des fondations moins importantes lors de la construction. Les résultats de la conductivité thermique révèlent que l’addition des fibres de palmier dattier dans une matrice à base de ciment réduit la conductivité thermique du composite (Figure I-14).

Chapitre I Contexte et état de l’art des matériaux biosourcés

34

Figure I-14 : Evolution de la conductivité thermique en fonction de la teneur en fibres [22]

Les auteurs ont conclu que la concentration optimale des fibres de palmier dattier se situe entre 5-15%. Pour ces concentrations, la résistance mécanique et la conductivité thermique des composites à fibres de palmier dattier sont compatibles avec l’utilisation dans le domaine de l’isolation thermique des bâtiments (Tableau I-7).

Tableau I-7 : Propriétés mécaniques et thermophysiques à 28ème jour[21, 22].

Concentration massique % Résistance à la Compression MPa Conductivité thermique W.m-1.K-1 Masse volumique kg.m-3 0 34.87 0.80 1890 15 (fibres fines) 1.44 0.14 984 15 (fibres grossières) 2.67 0.22 1254

Chapitre I Contexte et état de l’art des matériaux biosourcés

35

C. Propriétés hygrothermiques

On se basant sur les résultats de Benmansour et al.[21] la formulation de béton avec 15% de charge de fibres de bois de palmier dattier a été développé par la suit par Haba et al.[23]. En premier temps, une étude expérimentale des propriétés hydriques et de la conductivité thermique de DPC a été réalisée. L’étude expérimentale a révélé que le DPC est un matériau perméable à la vapeur d’eau en raison de sa microstructure. Sa résistance à la diffusion de la vapeur d’eau a été estimée à 4.4, nettement inférieure à celles des matériaux de construction traditionnels tels que le béton solide et le béton cellulaire autoclavé qui ont des valeurs élevées de 130 et 10, respectivement.

Tableau I-8 : Résultats de diffusivité hydrique [23]. Concentration massique

% ^{Résistance à la diffusion de} la vapeur d’eau -

Référence

DPC 4.4 [23]

LHM-wall 4.8 [24]

Béton solide 130 [25]

Béton cellulaire autoclavé 10 [25]

La diffusivité hydrique de DPC a été estimée en fonction de la perméabilité à la vapeur d’eau et l’isotherme de sorption. L’allure de cette courbe est en accord avec la théorie de De Vries. La valeur moyenne déterminée dans le domaine hygroscopique présentait une forte diffusion hydrique de DPC.

La conductivité thermique sèche est inférieure à 0.3 W.m-1. k-1, et la même chose pour le béton de chanvre "LHM-wall". Selon la classification de RILEM, le béton des granulats légers avec une conductivité thermique inférieure à 0.3 W.m-1. K-1peut satisfaire les exigences de l’isolation thermique. En revanche, l’influence de l’humidité (80% HR) sur la conductivité thermique était limitée et les résultats restent dans la gamme qui peut satisfaire les exigences de l’isolation thermique.

Plusieurs études conduites sur la caractérisation des propriétés thermo-physiques des matériaux bio-sourcés confirment la dépendance de la conductivité thermique et de l’humidité en raison de la forte hygroscopie de ces matériaux [26 -29].

Chapitre I Contexte et état de l’art des matériaux biosourcés

36

La présence de l’humidité dans l’échantillon diminue la proportion d’air dans les pores et le pouvoir isolant de l’échantillon s’en trouve diminué, tout comme sa capacité thermique, [30]. La valeur de la conductivité thermique apparente peut croître d’un tiers par exemple lorsque la teneur en eau de l’échantillon passe de 2% à 11% à une température ambiante de 30°C.

Figure I-15 :Evolution de la diffusivité hydrique pour DPC[23]. D. Comportement hygrothermique à l’échelle paroi

les travaux de thèse de Haba [31] ont porté sur la prédiction numérique du comportement hygrothermique de DPC à l’échelle mur sous les conditions climatiques de la région de Batna (Nord-est d’Algérie) en utilisant le logiciel Wufi [31]. Les résultats ont révélé que ce biomatériau présentait une inertie thermique non négligeable sous conditions estivales. Les résultats de déphasage et de taux d’amortissement ont été estimés à 6 heures et 6%, respectivement. Ces résultats ont été comparés à ceux du béton traditionnel. Une paroi avec une bonne inertie thermique peut retarder le pic de température intérieure jusqu’à la nuit pendant le jour d’été ainsi que l’amortissement de la température extérieure, ce qui limite la surchauffe en été et contribuer à assurer le confort thermique. Des phénomènes d’évaporation de l’humidité peuvent probablement se produire dans la paroi en DPC sous l’effet de l’augmentation de la

Chapitre I Contexte et état de l’art des matériaux biosourcés

37

température à l’extérieur. En revanche, les conditions hivernales se caractérisent par un haut niveau d’humidité relative, cependant, aucun risque d’humidité ne peut être observé dans le mur en DPC pendant la période d’étude en ce qui concerne la croissance des moisissures. Cependant, la condensation superficielle et la croissance des moisissures sur la surface intérieure de la paroi en béton traditionnel peuvent avoir lieu, mais l’évaluation définitive nécessite des études détaillées pour de longues périodes du temps. Durant les conditions sévères de température en hiver, la paroi en DPC peut assurer la sensation de confort thermique, contrairement à celle en béton traditionnel.

Chapitre I Contexte et état de l’art des matériaux biosourcés

38