PARTIE' B':' Développement' d’échantillons' de' terre' cuite' porosés' à' base'd’additifs'biosourcés'modifiés'
2. Formulations'combinées'
Dans!cette!partie,!les!échantillons!de!terre!cuite!contenant!une!matière!végétale!(paille! de!blé!ou!farine!de!noyaux!d’olive)!combinée!à!un!adjuvant!de!synthèse!(carbonate!de! glycérol!ou!diméthyl!carbonate)!sont!étudiés.!
Différentes!combinaisons!ont!été!réalisées!et!caractérisées!:!
K le! carbonate! (CG! ou! DMC)! est! ajouté! dans! le! mélange! argileux! contenant! la!
matière!végétale!juste!avant!l’extrusion!(ce!qui!correspond!aux!échantillons!PB! CG,!PB!DMC,!FNO!CG!ou!FNO!DMC),!
K la! matière! végétale! est! préalablement! imprégnée! pendant! une! nuit! avec! une!
solution! carbonatée! avant! d’être! mélangée! avec! l’argile! et! le! sable! juste! avant! l’extrusion!(ce!qui!correspond!aux!échantillons!PB!imp!CG,!PB!imp!DMC,!FNO!imp! CG!ou!FNO!imp!DMC)!(paragraphe!PE.3.1.2.)!
K la! matrice! végétale! est! préalablement! modifiée! par! greffage! de! fonctions! esters! puis!introduite!dans!le!mélange!argileux!juste!avant!extrusion!(ce!qui!correspond! aux!échantillons!PB!AO!AA!ou!FNO!AO!AA)!(paragraphe!PE.3.2.3.).!Uniquement! cette!synthèse!sera!testée!au!cours!de!ces!essais!d’extrusion!;!en!effet,!il!n’a!pas! été! possible! de! transférer! à! plus! grosse! échelle! la! synthèse! utilisant! de! l’éthyl! chloroformate.!
2.1.
Echantillons'à'base'de'paille'de'blé'<'0,5'mm'
Les! caractérisations! des! échantillons! de! terre! cuite! porosés! à! base! de! paille! de! blé,! appelés!PB!combinés,!sont!présentées!au!Tableau!III!BK5.!!
Tableau'III'B'*'5':'Caractérisations'des'échantillons'PB'combinés1'
' PB'a' PB'CG'b! PB'imp'CG' PB'DMC' PB'imp'
DMC' PB'AO'AA' PB)(%m)) 1! 1! 1! 1! 1! 1! Carbonate) (%m)) K! 2! 2! 2! 2! K! ρ)(g/cm3)) 1,86!±!0,02! 1,81!±!0,02! 1,84±!0,00! 1,80!±!0,00! 1,81!±!0,00! 1,81!±!0,01! ε)(%)) 31,3!±!0,3! 28,3!±!0,5! 29,4!±!0,3! 31,7!±!0,3! 31,9!±!0,2! 32,3!±!0,0! σ)(MPa)) 10,0!±!0,2! 11,5!±!0,2! 8,6!±!0,3! 7,3!±!0,3! 8,1!±!0,2! 8,6!±!0,2! ! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 1)Les)mesures)de)conductivité)thermique)sont)actuellement)en)cours)et)ne)pourront)donc)pas)être)présentées) dans)ce)manuscrit.)Elles)seront)exposées)le)jour)de)la)soutenance)orale.))
Pour! tous! les! échantillons,! une! diminution! de! la! masse! volumique! (ρ)! a! été! constatée! avec!l’ajout!d’un!additif!de!synthèse,!soit!par!simple!mélange,!soit!par!imprégnation!ou! par! greffage,! passant! de! 1,86!g/cm3! pour! la! formulation! PB! brute! à! 1,80!g/cm3! et!
1,84!g/cm3!pour!les!formulations!PB!DMC!et!PB!imp!CG!respectivement.!
Toutefois,!il!n’est!pas!possible!d’observer,!comme!nous!l’avions!vu!au!Chapitre!2B,!une! augmentation! de! la! porosité! (ε),! corrélée! à! la! diminution! de! la! masse! volumique,! en! particulier! pour! les! échantillons! contenant! du! carbonate! de! glycérol.! En! effet,! l’incorporation! de! 2!%m! de! carbonate! de! glycérol,! avec! la! paille! de! blé,! conduit! à! des! porosités! de! 28,3!%! pour! PB! CG! et! de! 29,4!%! pour! PB! imp! CG.! On! peut! alors! se! demander! si! toute! la! porosité! de! l’échantillon! a! bien! été! mesurée.! Une! mesure! de! porosimétrie!mercure,!en!cours!de!réalisation,!permettra!de!valider!cette!hypothèse.!! L’incorporation!de!nouveaux!adjuvants!dans!la!matrice,!en!complément!de!la!paille!de! blé,! contribue! pour! la! majorité! des! formulations! à! une! fragilisation! du! matériau,! représentée! par! une! diminution! de! la! résistance! en! flexion! (σ)! comprise! entre! 14! et! 26!%.!La!formulation!contenant!du!carbonate!de!glycérol!ajouté!par!simple!mélange!(PB! CG)!aboutit!par!contre!à!une!augmentation!de!la!résistance!en!flexion!de!près!de!15!%!;! ceci! pourrait! s’expliquer! par! la! formation! d’un! réseau! de! pores! de! petite! taille! plus! homogène.!Cette!hypothèse!semble!être!confirmée!par!la!mesure!de!la!porosité!à!l’eau.!! En!ce!qui!concerne!la!comparaison!entre!les!modes!d’incorporation!des!carbonates,!par! simple! mélange! ou! par! imprégnation! préalable,! on! ne! constate! pas! de! différences! majeures!entre!les!valeurs!mesurées!pour!les!différentes!propriétés.!Seule!la!porosité!à! l’eau!est!légèrement!supérieure!quand!le!carbonate!a!été!préalablement!adsorbé!par!la! matière!végétale.!!
Au! vu! des! résultats! obtenus! dans! cette! étude! des! échantillons! PB! combinés,! la! formulation! PB! AO! AA,! résultant! du! greffage! d’esters! sur! la! matrice! végétale,! semble! présenter!le!compromis!le!plus!intéressant!avec!:! K une!porosité!de!32,3!%,!soit!une!augmentation!de!3!%!par!rapport!à!la!référence,! K une!masse!volumique!également!diminuée!de!3!%!en!comparaison!à!la!référence! brute,! K une!résistance!en!flexion!de!8,6!MPa,!soit!une!diminution!de!17!%.!
2.2.
Echantillons'à'base'de'farine'de'noyaux'd’olive'
Les!caractérisations!des!échantillons!de!terre!cuite!porosés!à!base!de!farine!de!noyaux! d’olive,!appelés!FNO!combinés,!sont!présentées!au!Tableau!III!BK6.!! ! !Tableau'III'B'*'6':'Caractérisations'des'échantillons'FNO'combinés2'
' FNO' FNO'CG' FNO'imp'
CG' FNO'DMC' FNO'imp' DMO' FNO'AO'AA' FNO)(%m)) 2! 2! 2! 2! 2! 2! Carbonate) (%m)) K! 2! 2! 2! 2! K! ε)(%)) 33,0!±!0,3! 29,3!±!0,5! 29,8!±!0,2! 30,5!±!0,4! 31,0!±!0,3! 31,8!±!0,2! ρ)(g/cm3)) 1,79!±!0,00! 1,79!±!0,01! 1,79±!0,00! 1,79!±!0,00! 1,81!±!0,00! 1,81!±!0,00! σ)(MPa)) 6,5!±!0,2! 10,4!±!0,1! 9,1!±!0,3! 9,3!±!0,1! 9,1!±!0,2! 9,8!±!0,3! ! Pour!tous!les!échantillons,!il!peut!être!constaté!que!l’incorporation!d’additif!de!synthèse,! carbonate!de!glycérol!ou!diméthyl!carbonate,!entraîne!une!diminution!de!la!porosité!à! l’eau!avec!des!valeurs!comprises!entre!29,3!%!et!31,8!%!en!comparaison!à!la!référence! dont!la!porosité!mesurée!est!égale!à!33,0!%,!c’estKàKdire!une!diminution!comprise!entre! 3!et!11!%.!Sachant!que!toutes!les!formulations!possèdent!la!même!quantité!de!farine!de! noyaux!d’olive,!on!peut!supposer!que!l’ajout!du!deuxième!additif!participe!à!la!formation! d’une!porosité!plus!fine,!voire!fermée!qui!devient!alors!inaccessible!à!une!mesure!par! porosimétrie!à!l’eau.!!
Au! niveau! de! la! masse! volumique,! l’ajout! d’additifs! de! synthèse! ne! semble! pas! avoir! d’effet!sur!l’allègement!du!matériau!:!en!effet,!la!masse!volumique!est!du!même!ordre!de! grandeur! pour! tous! les! échantillons! FNO! combinés,! avec! une! légère! augmentation! de! 1!%!pour!les!formulations!FNO!imp!DMC!et!FNO!AO!AA.!!
En!ce!qui!concerne!la!mesure!de!la!contrainte!en!flexion,!une!nette!augmentation!peut! être!constatée!pour!toutes!les!formulations!combinées,!entre!40!et!60!%!suivant!l’additif! utilisé! et! le! mode! de! mise! en! contact! avec! la! matière! végétale.! Cette! augmentation! semble! également! traduire! la! présence! d’un! réseau! poreux! de! faible! dimension,! qui! confèrerait!une!résistance!mécanique!plus!importante!au!produit.!!
Dans!le!cas!des!échantillons!FNO!combinés,!la!formulation!contenant!la!matière!végétale! modifiée! par! greffage! d’esters! FNO! AO! AA! ne! présente! pas! de! meilleurs! résultats! au! niveau! de! la! porosité! ou! de! la! masse! volumique,! en! comparaison! à! un! échantillon! contenant!uniquement!de!la!farine!de!noyaux!d’olive,!FNO.!
! !
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
2!Les)mesures)de)conductivité)thermique)sont)actuellement)en)cours)et)ne)pourront)donc)pas)être)présentées)
3.
Synthèse'
Cette!partie!nous!a!permis!de!mettre!en!œuvre!dans!un!premier!temps!l’utilisation!d’un! nouvel! équipement! de! préparation! d’échantillons! de! terre! cuite,! la! boudineuse,! pour! réaliser!et!caractériser!des!échantillons!argileux!en!adaptant!le!procédé!de!préparation! utilisé!dans!le!Chapitre!2B.!
La!première!campagne!d’extrusion!réalisée!au!LCA!de!formulations!dites!brutes!(un!seul! agent!porogène),!soit!végétal!soit!de!synthèse,!nous!a!permis!de!confirmer!la!faisabilité! de! nos! essais.! En! effet,! les! mêmes! tendances! ont! pu! être! observées! en! comparant! les! résultats! obtenus! à! ceux! présentés! dans! le! Chapitre! 2B!:! l’incorporation! d’adjuvant! entraîne!une!augmentation!de!la!porosité!directement!corrélée!à!une!diminution!de!la! masse!volumique!et!de!la!résistance!en!flexion.!Il!nous!a!été!permis!de!valider!l’impact! des!additifs!de!synthèse,!carbonate!de!glycérol!et!diméthyl!carbonate,!sur!la!porosité!du! matériau!ainsi!que!du!taux!d’incorporation,!comme!nous!l’avions!constaté!auparavant,! notamment!en!ce!qui!concerne!les!matières!végétales.!!
Durant! la! seconde! campagne! d’extrusion,! nous! nous! sommes! concentrés! sur! les! différentes! combinaisons! possibles! entre! matière! végétale! (paille! de! blé! ou! farine! de! noyaux! d’olive)! et! additifs! de! synthèse! (carbonate! de! glycérol,! diméthyl! carbonate! ou! mélange!acide!oléique/anhydride!acétique)!par!mélange!direct,!par!imprégnation!ou!par! greffage.!!
Dans!le!cas!des!combinaisons!contenant!de!la!paille!de!blé,!une!diminution!de!la!masse! volumique! a! pu! être! observée! pour! tous! les! échantillons.! Toutefois,! suivant! l’additif! utilisé,! cette! dernière! n’était! pas! toujours! corrélée! à! une! augmentation! de! la! porosité.! Ces!résultats!peuvent!être!expliqués!par!la!présence!d’une!porosité!plus!fine,!sans!doute! fermée,!qui!n’a!pu!être!détectée!lors!de!nos!expériences,!confirmée!par!les!mesures!de! résistance!en!flexion.!L’incorporation!de!paille!de!blé!modifiée!par!greffage!d’esters!(PB! AO! AA)! semble! quand! même! être! un! bon! compromis! entre! porosité! et! performance! mécanique.!!
En!ce!qui!concerne!les!combinaisons!à!base!de!farine!de!noyaux!d’olive,!cette!formation! de! fine! porosité! semble! être! tout! aussi! présente.! L’incorporation! d’additif! de! synthèse! entraîne! une! diminution! de! la! porosité! ouverte! avec! un! maintien! de! la! valeur! de! la! masse!volumique!et!une!augmentation!des!performances!mécaniques.!Afin!de!confirmer! ces!hypothèses,!des!mesures!de!porosimétrie!au!mercure!vont!être!menées!au!sein!du! Centre!de!Transfert!des!Technologies!Céramiques!(CTTC)!de!Limoges.!!
Ces! essais! ayant! été! réalisés! sur! un! équipement! non! industriel,! il! sera! quand! même! intéressant!de!valider!les!résultats!obtenus!en!utilisant!l’extrudeuse!du!CRED,!utilisée!au! Chapitre!2B.!!