Résistance à la compression …

La résistance mécanique du composite DPC est considéré comme un indicateur significatif de matériaux de construction, pour cette raison, dans le présent travail, nous allons étudier la résistance à la compression dans deux cas; traités et non traités. L’étude est effectuée sur des composites de mortier de ciment renforcés par différentes concentrations de fibres DPF (0, 5, 10 et 15 %). Pour l'état traité les solutions alcalines utilisé sont (5% NaCl et 5%NaOH). Néanmoins, dans ces solutions l’eau est présente avec 95% de la composition totale. Donc, Il est possible ce pourcentage d'eau influence le comportement mécanique de composite DPC. C’est pour cela, on doit traiter les composites DPC dans l'eau séparément.

Les résultats des traitements alcalins (5% NaCl et 5% NaOH) et de l'eau sur la résistance à la compression pour le mortier renforcé par 0%, 5%, 10% et 15% de fibres DPF sont présentés par la figure IV.8. Les résultats montrent que la résistance à la compression du mortier témoin et de composite DPC dans le cas traité significativement améliorée par rapport au mortier témoin et au composites renforcé par les fibres DPF dans le cas non traité.

D’après la figure IV.8, les pourcentages d'augmentation de la résistance à la compression du mortier renforcé avec les fibres DPF se situaient entre 32% et 53% dans le cas du traitement de 5% NaCl, entre 40% et 80% dans le cas du traitement de 5% NaOH et entre 10% et 15% dans le cas de traitement par l'eau.

L‘augmentation de la résistance à la compression du mortier témoin (MR) traité dans 5% NaCl est d'environ 3% et 5% pour les échantillons MR traités dans l’eau. Par contre, il y a une diminution de la résistance à la compression par d’environ de 30% pour les échantillons MR traités dans 5% NaOH.

112

Sur la base de ces résultats, on peut déduire que l'effet de l'eau a également un effet favorable sur la résistance à la compression des composites DPC mais avec des taux moins élevés que ceux obtenus avec les traitements alcalins.

Cette augmentation de la résistance à la compression du mortier renforcé par des fibres ou sans fibres peut s’expliquer par le durcissement des échantillons dans l'eau, ce qui permet une hydratation continue de mortier de ciment [11].

Figure IV.8.Résistance à la compression des composites DPC en fonction de la teneur en

fibres DPF.

On note que les trois traitements (Eau, 5% NaCl et 5% NaOH) s’avère que la résistance à la compression des composites DPC est amélioré. Pour le cas non traité, une moyenne de différence de la résistance à la compression par rapport aux cas traités de 3.5 MPa, 2 MPa et 1.5 MPa, est obtenus pour les composites renforcés par 5%, 10% et 15% de fibres DPF respectivement. Cependant, le traitement avec (5% NaOH) réduite la résistance à la compression du mortier témoin à un pourcentage de 30%.

113

Selon la figure IV.9, il est évident que l’effet des traitements (Eau, 5% NaCl et 5% NaOH) sur les résistances à la compression des mortiers témoins MR n’est pas accord avec les résistances à la compression des composites DPC, dans le même cas des traitements. Par exemple, l’augmentation de la résistance à la compression des mortiers témoins MR traités, ce que correspond dans le même cas une diminution de la résistance à compression des composites DPC.

Figure IV.9.Effet des traitements sur la résistance à la compression de composite [12].

Cette diminution de la résistance à la compression des composites DPC après les traitements a confirmé, qu'il y a toujours de mauvaise adhérence entre la matrice de mortier et de fibres DPF. L'explication de cette mauvaise liaison est la même que dans le cas de la recherche précédente [12]. Cette dépendance est due des phénomènes aux interfaces fibres/matrice. Les phénomènes de fragilisation des fibres DPF en milieu basique sont pas la seule cause des pertes de performances au cours du temps des composites renforcés par ces fibres. Plusieurs

114

facteurs attribuent à la perte de ductilité au cours du temps à la modification de la zone de transition existant autour des fibres.

Ces facteurs ont été déterminés par de nombreux auteurs (Toledo et al.[13], Savastano et al.[14] et Macvicar et al. [15]), ils ont interprété ça par l’effet de la zone existée entre la fibre et la matrice, qu’est approximativement évaluée de 50 à 100 micromètres, or la zone la plus poreuse est plus fissurée que le reste de la matrice.

Toledo et al. [13], ont associé la dégradation du composite aux faibles performances mécaniques de cette zone qui peut aisément détériorer ou se fissurer.

D’après Savastano et al. [14], ont distingué qu’après le gâchage, il y a un mouvement d’eau du mortier à l’état frais vers les fibres, ce que correspond le gonflement des fibres. En fait, le mortier est durci rapidement que les fibres, ce qui provoque d’une zone poreuse entre les fibres et la matrice lors des fibres sont séchées ultérieurement. L’auteur confirme cette hypothèse grâce à des analyses EDS qui révèlent la présence préférentielle de macro-cristaux de portlandite dans cette zone attribuée à la plus grande mobilité des ions de calcium en phase aqueuse.

Au cours du temps et/ou après avoir subi plusieurs cycles d’affaiblissement, cette zone se compacte et les fibres DPF subissent un phénomène de minéralisation par pénétration des produits d’hydratation dans leurs pores ou leur lumen. Cette zone se rigidifie, les fibres perdent leur flexibilité et leur capacité de déformation, ce qui expliquerait la diminution de la résistance à la compression du composite DPC d’une part et l’augmentation de la résistance faite par les traitements d’autre part.

Il est observé aussi que les composites DPC traités ont subies une réduction significative de la résistance à la compression avec l’augmentation des teneurs en fibres DPF. Les valeurs moyennes de la résistance à la compression, après traitement, pour les composites renforcés par 5, 10 et 15%, sont 10 MPa, 3,5 MPa et 2 MPa, respectivement.

Les valeurs de résistance à la compression des composites DPC sont comprises dans l’intervalle des valeurs standards du béton léger selon la classification fonctionnelle de RILEM [16], dont les valeurs de résistance à la compression varient entre plus de 0,5 MPa et plus de 3,5 MPa selon le type d'utilisation (parois ou plafonds).

Des comportements similaires ont été rapportés dans la littérature, ou c’est considéré que les traitements alcalins sont parmi les moyens d'améliorer les propriétés mécaniques des matériaux naturels.

115

Taalah et al. [12], ont étudié l'effet du traitement alcalin sur la résistance à la compression des blocs de terre comprimés avec des fibres végétales. D'après leurs résultats, la résistance à la compression de ces composites traités, était supérieure à celles des composites non traités (voir la figure IV.9).

De plus, Rokbi et al. [17], ont étudié l'effet du traitement alcalin sur les performances mécaniques (Résistance à la flexion et module de flexion) des composites renforcés par les fibres végétales (Alfa). Leurs résultats montrent que la résistance à la flexion et le module de flexion des composites traités subissent une augmentation de la résistance de 30% par rapport à celle du composite non traité (voir la figure IV.10).

Figure IV.10.Résistance à la flexion; (a) et module de flexion; (b) des composites après les

traitements alkalis[17].

De même, Alawar et al. [18], a étudié l'effet du traitement alcalin sur les fibres de bois de palmier dattier. Leurs résultats ont montré que la morphologie de surface de fibres DPF était améliorée et que le module de Young a augmenté significativement (voir la figure IV.11).

116

Figure IV.11.Effet du traitement de NaOH sur le module de Young de fibre DPF[18].

Dans le présent travail, l'effet des traitements alcalins sur la liaison de fibres/mortier est montré par la figure IV.12, cette image montre qu'il existe une bonne liaison entre la fibre et la matrice de mortier qui peut provoquer une augmentation de la force de liaison qu’est entre deux éléments (fibre et matrice) de composite DPC, conduisant à augmenter leur résistance à la compression.

117

Ainsi, il y a une amélioration de la réaction entre les fibres DPF et le mortier [19, 20]. En outre, selon la réaction chimique, l'ajout de NaOH à la fibre naturelle peut favoriser une ionisation du groupe hydroxyle selon la réaction chimique suivante:

DPF-OH + NaOH → Fibre-O-Na⁺ + H2O (IV. 3)

Selon l’équation chimique (IV.3), les liaisons hydrogène dans la structure du réseau de fibres sont rompues, ce qui conduit à augmenter la rugosité de la surface et à éliminer une certaine quantité de lignine, cire et huiles recouvrant la paroi cellulaire de la fibre. De plus l’effet de NaOH sur les fibres végétales peut supprimer leur polymérisation [20]. Par conséquent, les composites qui absorbent la solution (NaOH) entraînent une amélioration du contact entre les fibres et la matrice [18, 21].

En outre, le poids des composites DPC est augmenté lorsqu'il est exposé aux traitements alcalins (voir la figure IV.15). Théoriquement, l'augmentation du poids de composite entraîne automatiquement une augmentation de la masse volumique. Par conséquent, la résistance à la compression du composite est améliorée. Dans le cas contraire, une diminution de la masse volumique d’un matériau a été accompagné par une diminution de la résistance à la compression [22, 23].