Cette thèse fait partie du projet " Bioclay ", s'inscrivant dans une démarche de développement durable visant à obtenir un matériau aux performances énergétiques les plus optimales tout en employant un procédé de fabrication le plus respectueux de l'environnement. L'idée principale de ce projet est d'alléger la brique grâce à des porogènes (matière végétale) de telle sorte que nous obtenions un optimum entre ses propriétés thermiques et mécaniques. De plus, le produit doit répondre aux spécifications de la norme NF EN 771 concernant les éléments en maçonnerie. A l'échelle du bâtiment et suivant la réglementation thermique RT2012, le produit devra contribuer à la baisse de la demande en énergie fixée actuellement à 50 kWhEP/m²/an. Le but de ce travail est, in fine de prévoir le comportement de briques biosourcées tant en termes hygrothermique que mécanique afin d'optimiser les formulations de compositions. Pour cela il est nécessaire de mettre en œuvre des modèles de comportements hygrothermiques et mécaniques. La démarche adoptée a été de réaliser dans un premier temps des éprouvettes type " laboratoire " à base de matière première identique aux briques industrielles du marché. Tous les paramètres nécessaires aux diverses modélisations ont été déterminé sur les matériaux de référence. Le modèle hygrothermique a été validé par comparaison du comportement numérique et expérimental de la brique de référence, il en a été de même pour la validation du modèle mécanique. La caractérisation physique et mécanique de toutes les formulations a été mise en œuvre en termes de nature des produits utilisés pour l'incorporation dans la matrice argileuse (biosourçage), mais aussi de ses proportions, de la quantité de sable et de la quantité d'eau pour la mise en forme. Ces éléments ont permis de prévoir aussi bien les résistances thermiques que mécaniques de la brique commerciale choisie dans ce travail. Finalement, des itérations autour de la conductivité thermique du tesson (phase solide) et de la géométrie de la brique ont pu donner un aperçu de l'impact des formulations du projet Bioclay sur la résistance thermique et le poids des briques. L'industriel disposera ainsi de champs de variations des différents paramètres qui présentent une pertinence performantielle. Ce travail a permis de mettre en évidence les domaines dans lesquels il est possible d'optimiser les performances thermiques et mécaniques qui ne varient pas dans le même sens lors du biosourçage. La validation des prévisions numériques a été concluante suite à la comparaison des résultats issus de la modélisation avec un produit biosourcé obtenu sur la chaîne pilote de l'industriel. / This thesis is part of a collaborative project named " Bioclay ". The aim of this work is to develop new materials and products that are high performance while being fabricated by the most ecofriendly manufacturing process. The scope of " Bioclay " is to develop a high-performance fired clay brick through the incorporation of agricultural by-products. The development of innovative building materials has to comply with the legislations and requirements in "RT2012" concerning environmental impacts by reducing the energy consumption to 50 kWhEP/m²/year through the building component. The goal of this project is to predict the hygrothermal and mechanical behavior of bio-based fired clay bricks by means of numerical simulations involving models corresponding to our materials. First of all, fired clay specimens are made at the laboratory scale, through the same process used for industrial bricks, and tested at various parameters in order to develop hygrothermal and mechanical numerical models based on the results. Furthermore, a battery of tests and experimental iterations (e.g., nature and grain size of agricultural by-products, water and sand quantity...) were carried out on bio-based samples to predict thermal and mechanical resistances of the new commercial bricks. Additionally, numerous simulations were conducted with varying thermal conductivity of solid phase and bricks geometries to provide large application ranges while highlighting the effects of " Bioclay " formulations. Moreover, this work has provided several physical and geometrical configurations for the end product, allowing the manufacturer to choose the most appropriate response for their design requirements.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2015TOU30275 |
| Date | 27 April 2015 |
| Creators | Aouba, Laila |
| Contributors | Toulouse 3, Perrin, Bernard |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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