L’analyse bibliographique présentée au cours de ces deux chapitres correspond à deux niveaux d’objectifs et de problématiques de travail. Ces deux axes peuvent être identifiés de la manière suivante:
Axe 1 : Elaboration d’agrobétons constitués de sous-produits agricoles et d’un liant pouzzolanique issu des ressources volcaniques locales répondant aux critères de la construction en béton de chanvre.
Axe 2 : Observation, analyse et amélioration de l’interface formée entre un liant minéral et une particule lignocellulosique poreuse et hydrophile (Chapitre II de l’analyse bibliographique).
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AXE 1
Ce premier axe de recherche a pour objectif l’élaboration de bétons de végétaux lignocellulosiques (agrobétons) utilisant les ressources disponibles à l’échelle de la région Auvergne. Il s’agit également du support d’étude pour étudier les problématiques du second axe de recherche. Il s’organise autour de trois points.
Tout d’abord, sélectionner les ressources lignocellulosiques issues de l’agriculture locale qui répondent à des critères de disponibilité et d’alternative technique à la chènevotte. La problématique à laquelle il faudra répondre est la suivante :
Quels critères de sélection et quelles propriétés du granulat (porosité, absorptivité en eau…) prendre en compte pour anticiper l’utilisation d’une ressource lignocellulosique ? Une phase d’élaboration et de faisabilité d’un liant issu majoritairement de ressources minérales volcaniques sera ensuite abordé. Ce liant devra avoir un impact environnemental plus favorable que les liants utilisés actuellement dans les bétons de chanvre, qui représentent plus de 90% des GES émis pour la fabrication, l’acheminement et la mise en œuvre de ce matériau [BOU 06]. En terme de propriétés, la bibliographie ne donne pas d’éléments suffisants pour orienter les choix vers un liant adapté :
Quels critères techniques (mécanique, rhéologie, porosité…) prendre en compte pour juger qu’un liant est adapté à l’élaboration d’agrobétons ?
La dernière phase de cet axe consistera à fabriquer à partir des ressources végétales sélectionnées et du liant élaboré des agrobétons qui répondent aux critères fixés par les règles professionnelles de la construction en chanvre [FFB 09] :
Les ressources sélectionnées pour leur similitude avec la chènevotte permettent-elle l’obtention d’agrobétons aux propriétés (mécaniques, thermiques) similaires à celles des bétons de chanvre ?
Le liant élaboré permet-il la fabrication d’agrobétons aux propriétés similaires à celles des liants commerciaux ?
Synthèse bibliographique
AXE 2
Ce second niveau de problématiques, basées sur le travail bibliographique du Chapitre II, vise à proposer une nouvelle démarche de conception des bétons de végétaux lignocellulosiques axée sur la compréhension et l'amélioration de l'interface liant/végétal (cf. Chapitre VI et VII). Une problématique générale peut dès lors être posée :
Quel est l’intérêt de considérer les agrobétons comme des matériaux composites multi-interfaces ?
L’analyse bibliographique a notamment permis d’identifier que la création d’une interface de qualité se joue à court terme, l’adhésion liant/minéral étant un processus dynamique qui dépend des échanges et interactions interfaciales. Néanmoins, aucune technique de mesure simple ne permet l’évaluation de cette adhésion dans les premières heures suivant le gâchage:
Comment caractériser à court et moyen terme l’adhésion entre un liant minéral et une particule végétale ductile et hydrophile ?
A plus long terme, l’interaction entre une pâte de liant et une particule végétale engendre généralement la création d’une Zone de Transition Interfaciale (ZTI) qui est le reflet des échanges complexes entre ces deux milieux.
Quelles méthodes employer pour observer et analyser correctement la ZTI entre un liant minéral et une particule végétale ductile et hydrophile ?
Afin d’améliorer les propriétés mécaniques de bétons mélangeant des granulats ou fibres végétales lignocellulosiques et un liant minéral de type cimentaire, la bibliographie fait état principalement de modifications ou de traitements effectués sur le végétal. L’objectif est de compatibiliser les granulats avec le liant en diminuant leur capacité d’absorption en eau, leur état de surface, leur teneur en polysaccharides extractibles ou encore leur aptitude au gonflement. Néanmoins, ces traitements s’avèrent souvent couteux en terme énergétique, monétaire et d’impact environnemental. Au vu des travaux déjà réalisés, il a été décidé d’expérimenter des traitements à la chaux et à l’huile de lin modifiant peu la masse des granulats (cf. Chapitre VI).
Est-ce que ces traitements sont réellement un moyen d’améliorer l’interface liant/végétal et les propriétés finales de l’agrobéton élaboré ?
Pour compléter l’approche, il a été choisi de travailler à une adjuvantation spécifique du liant (cf. Chapitre VII). L’analyse effectuée au Chapitre II soulève un point intéressant : la plupart des problèmes interfaciaux observés dans les bétons de végétaux ont une origine commune, les échanges en eau. Les adjuvants qui semblent les plus adaptés à résoudre ce type de problèmes s’avèrent être les rétenteurs d’eau. Depuis
quelques années, un nombre de travaux croissants s’intéresse plus particulièrement à l’utilisation de molécules d’éthers de cellulose en ajout dans le ciment.
La régulation des échanges aqueux grâce à l’utilisation d’un rétenteur d’eau est-elle un bon moyen d’améliorer l’interface liant/végétal, et ainsi d’élaborer des agrobétons aux propriétés mécaniques accrues?
Si tel est le cas, quels sont les mécanismes prédominants permettant d’expliquer cette amélioration ?
Quelles quantités d’adjuvant rétenteur d’eau faut-il utiliser pour atteindre des propriétés appréciables ?
Les agrobétons mis en forme par compactage, manuel ou mécanique, présentent une orthotropie structurelle [NGU 09-1]. Il est dès lors possible d’étudier les propriétés mécaniques ou thermiques de ces matériaux orientés dans différentes directions [HUS 08, NGU 09-1, MOU 09]. La qualité des interfaces et les directions de sollicitation mécanique des particules végétales, également anisotropes [FRI 05], devraient en effet jouer une rôle non négligeable sur ces propriétés.
Quelle est l’influence de l’orthotropie générée par le compactage et de l’amélioration de l’interface sur les propriétés mécaniques et thermiques des agrobétons ?