Dispositif expérimental pour la paroi en DPC

Le dispositif expérimental utilisé dans cette étude est constitué d’une enceinte climatique permettant de générer des gradients de température et d’humidité, dans laquelle est placé une mini chambre contrôlée en température et en humidité séparés par le mur test. Dans ce dernier, les variations de la température et de l’humidité sont mesurées à trois différentes profondeurs comme c’est montré dans la figure IV-6. Le mur test, est une paroi en béton renforcé par 15% de fibres de bois de palmier dattier. Cette étude s’articule autour d’expertise de la capacité de ce matériau à modérer les variations dynamiques de l’humidité et de la température ainsi que l'effet du couplage chaleur/humidité dans le béton à base de palmier dattier.

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Figure IV-6 : Despositif experimental utilisé pour l’étude de la paroi en DPC. III.1. Caractéristique de la paroi DPC

Pour cette étude, un mur d’essai en béton à base de bois de palmier dattier de 0,5 m × 0,4 m × 0,15 m (longueur × hauteur × épaisseur) a été réalisé. Ce mur biocomposite est constitué de mortier ordinaire (62% de ciment (CEM II / B-LL32.5R CE NF) et 23% de sable avec une granulométrie est de 0/4. Renforcé par 15% de fibres de bois palmier dattier (diamètre moyen 3 mm).

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Figure IV-7 : Processus de préparation de la paroi en DPC.

Les composants ont été mélangés à l'état sec afin d'obtenir un bon mélange homogène. Ensuite, l’eau a été rajoutée progressivement en mélangeant régulièrement afin d'obtenir un composite homogène. Par la suite, le mélange est coulé progressivement couche par couche dans un moule en bois tout en évitant la création de bulles d'air et des zones vides. Trois semaines plus tard, le mur d’essai est retiré du moule et laissé sécher au laboratoire pendant une année. Pendant le processus de séchage, la température et l'humidité du local sont mesurées périodiquement (50% HR et 18 °C de T).

III.2. Mesure et acquisition de données

L’instrumentation mise en place doit permettre de suivre l’évolution de la température et de l’humidité relative au sein de la paroi afin de comprendre sa réponse thermohydrique en fonction des conditions climatiques appliquées.

Le suivie de la température et de l'humidité relative à l'intérieur du mur est effectué à l’aide de capteurs de marque « DKRF400 » dont les plages de mesure sont : 0% à 100% pour l’humidité avec une précision de ± 1.8% et pour la température de -40 °C à +45 °C avec une précision de ± 0.5 °C. Les capteurs ont un diamètre de 8 mm et une longueur de 100 mm. Ils peuvent être facilement insérés à différents niveaux dans le mur (voir la figure IV-8). Selon les recommandations de Hedenblad et al. [11], nos capteurs de température et d’humidité ont été insérés le long des lignes isothermes et iso-hygric. Les capteurs sont placés à trois endroits stratégiques, c’est-à-dire près des faces intérieure et extérieure (respectivement à x = 3 cm et x = 12,5 cm) et au centre du mur (x = 7,5 cm). Tous les capteurs ont été connectés à un module

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d’acquisition de données (modèle OM-DAQ-USB-2401 d’Omega Engineering, USA), ce dernier a été branché à un ordinateur via un port USB. Cette chaîne métrologique peut collecter automatiquement les données des capteurs connectés avec une étape d’acquisition de 60 secondes, ce qui permet un contrôle continu de la température et de l’humidité aux différents emplacements du capteur.

Figure IV-8 : Chaine d’acquisition et capteurs utilisés pour le dispositif expérimental. III.3. Principe et description du dispositif expérimental

Le dispositif expérimental est constitué d’une chambre climatique permettant de simuler les conditions climatiques extérieures et une autre cellule pour simuler les conditions climatiques intérieures. La cellule simulant le climat intérieur permet d’évaluer les performances du mur en DPC en fonction de la réponse de ce dernier aux sollicitations de la température (T) et de l’humidité générées par la chambre climatique "Memmert HPP 750". Cette dernière permet d’appliquer une plage de température allant de 0°C à + 70°C et une plage d’humidité allant de 10% à 90% HR. Cella couvre une large plage de réglage qui permet de simuler les conditions extérieures comme c’est illustré dans la figure IV-9.

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Figure IV-9 : Zone de travail (T et HR) de la chambre climatique.

Figure IV-10 : Dispositif experimental pour la mesure du transfert de T et d’HR dans une

paroi en DPC.

Capteurs de

T et d’HR

15 cm

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La deuxième cellule (mini-chambre passive) est surveillée par des capteurs de température et d'humidité. Cette dernière est isolée hygrothermiquement sur les cinq côtés du mur. Pour cela, nous avons utilisé des panneaux de polystyrène extrudé et de la laine de verre avec un film mince en plastique. Cette configuration permet une parfaite isolation thermique et hydrique des cinq faces du mur tout en assurant un transfert unidimensionnel du côté extérieur du mur qui est en contact avec la chambre climatique (voire la figure IV-10). De même, nous avons choisi de ne pas contrôler les conditions intérieures de la deuxième cellule (mini chambre passive) pour pouvoir évaluer les performances intrinsèques du mur testé sans perturbations supplémentaires.

III.4. Scénarios de sollicitations hygrothermique appliqués

La performance hygrothermique d’un matériau utilisé dans l’enveloppe d’un bâtiment est caractérisée par la réponse du système à des fluctuations couplées de chaleur et d’humidité. Le tableau IV-1 résume les différents types des conditions de température et d'humidité appliquées du côté extérieure de la paroi en DPC afin de simuler les conditions réelles. Chaque essai doit être effectué dans une ambiance homogène et sous des conditions de température et d’humidité relative (presque) uniformes à l’intérieur de la chambre climatique. Plusieurs scénarios ont été programmés et de même, le temps de réponse des variations de température et d'humidité dans la chambre climatique est également évalué. Pour les différents tests, chaque étape est précédée d'une phase de conditionnement qui consiste à appliquer 50% en HR et 23 °C jusqu'à atteindre l'équilibre.

Tableau IV-1 : Consignes de la température et de l'humidité appliquées sur la face extérieure

de la paroi. Paramètre de fonctionnement ^{T[°C] HR [%]} Test N° 1 23 75 33 Conditions extérieurs ^{Test N°2 23 40 50} Test N°3 40 18 50 Test N°4 40 18 Test N° 5 40 18 33 75

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Dans ce contexte, les mesures de température et d'humidité étaient effectuées au milieu de la chambre climatique et comparaient directement avec la consigne demandée (voir la figure IV-11). La figure IV-11 montre clairement que les consignes sont atteintes très rapidement pour la température (figure IV-11 (b), (c)) et l'humidité relative (figure IV-11 (c) et (d)). Ceci est principalement dû à la faible inertie de la chambre climatique ; néanmoins, la figure IV-11 (a) montre des fluctuations importantes autour de la consigne en raison des perturbations causées par la présence de mur ainsi que la puissance du système de climatisation et de la mise en marche de système de régulation.

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Figure IV-11 : Réponse de la chambre climatique aux consignes : (c) test N° 2 et (d) test N°1.