Les bétons de granulats d'origine végétale Application au béton de chanvre Traité MIM, série Matériaux de construction
Auteurs : AMZIANE Sofiane, ARNAUD Laurent
Préface . . . . . . .15
Henri VAN DAMME
Chapitre 1. Contexte environnemental, économique et social des agrobétons . . . . . . . . .19
Vincent NOZAHIC et Sofiane AMZIANE
1.1. Développement durable, construction et matériaux . . . . . . . . . . . . 19
1.1.1. Impacts environnementaux du secteur du bâtiment . . . . . . . . . 20
1.2. Normalisation et réglementation : vers une approche globale . . . . . . 21
1.2.1. Normalisation et réglementation en vigueur . . . . . . . . . . . . . 21
1.2.2. Limites du cadre normatif et réglementaire . . . . . . . . . . . . . . 23
1.3. Les matériaux, une composante de plus en plus essentielle. . . . . . . . 25
1.3.1. Place des matériaux dans les consommations énergétiques . . . . 25
1.3.2. Qu’est-ce qu’un matériau à faible impact environnemental ? . . . .25
1.3.3. Une réglementation en constante évolution . . . . . . . . . . . . . . 26
1.4. Le cas spécifique des bétons de particules lignocellulosiques . . . . . . 27
1.4.1. Contexte français de développement des agrobétons . . . . . . . . 28
1.5. Que désigne le terme agrobétons ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.5.1. Définition générale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.5.2. Les ressources lignocellulosiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1.5.3. Caractéristiques générales des agroressources lignocellulosiques . . 32
1.6. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
1.7. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
10 Les bétons de granulats d’origine végétale
Chapitre 2. Caractérisation des granulats d’origine végétale . . . . . . . . . 45
Vincent PICANDET
2.1. Microstructure des granulats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.1.1. Structure de la tige des plantes à fibres . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.1.2. Observation au MEB de particules de chènevotte . . . . . . . . . . 48
2.1.3. Chimie des parois cellulaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.1.4. Masses volumiques et porosités, cas de la chènevotte . . . . . . . 53
2.2. Granulométrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.2.1. Caractéristiques générales des granulats issus de plantes à fibres . .. 55
2.2.2. Teneur en fibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.2.3. Méthodes de caractérisation de la granulométrie . . . . . . . . . . 56
2.2.4. Analyses granulométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.2.5. Comparaison des résultats obtenus par analyse d’image . . . . . . 71
2.2.6. Caractérisation de la géométrie des particules . . . . . . . . . . . . 77
2.2.7. Caractérisation des granulométries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
2.2.8. Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
2.3. Compacité et compressibilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
2.4. Capacité d’absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
2.5. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Chapitre 3. Les liants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Gilles ESCADEILLAS, Camille MAGNIONT, Sofiane AMZIANE, Vincent NOZAHIC
3.1. Les ciments Portland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.1.1. Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.1.2. Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.1.3. Compositions chimique et minéralogique . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.1.4. Propriétés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.1.5. Impacts environnementaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
3.2. Les chaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
3.2.1. Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
3.2.2. Les chaux aériennes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
3.2.3. Les chaux hydrauliques naturelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
3.3. Les mélanges chaux-pouzzolane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
3.3.1. Les pouzzolanes naturelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
3.3.2. Les pouzzolanes naturelles calcinées. Le métakaolin . . . . . . . . 117
3.3.3. Les cendres volantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
3.3.4. Les laitiers de haut fourneau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3.4. Le plâtre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
3.4.1. Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
3.4.2. Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
3.4.3. Compositions chimiques et minéralogiques . . . . . . . . . . . . . 129
3.4.4. Propriétés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
3.4.5. Impacts environnementaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
3.5. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
3.6. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Chapitre 4. Formulation et mise en oeuvre . . . . . . . . . . . . . . . 139
Christophe LANOS, Florence COLLET, Gérard LENAIN, Yves HUSTACHE
4.1. Objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
4.1.1. Préambule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
4.1.2. Les applications traditionnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
4.1.3. Constituants et mélange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
4.1.4. Les modes de mise en oeuvre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
4.2. Règles de formulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
4.2.1. Bases de formulations courantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
4.2.2. Influence de la proportion de pâte dans le mélange . . . . . . . . . 146
4.2.3. Qualité de la pâte et dosage en eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
4.2.4. Homogénéité de la pâte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
4.2.5. Interaction formulation-résistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
4.2.6. Interaction formulation. Propriétés thermohydriques . . . . . . . . 162
4.3. Exemples de formulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
4.3.1. Origine des données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
4.3.2. Application mur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
4.3.3. Application sol (dallage) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
4.3.4. Application toiture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
4.3.5. Autres applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
4.4. Techniques de mise en oeuvre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
4.4.1. Réalisation d’une paroi par coffrage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
4.4.2. Application par projection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
4.4.3. Réalisation d’un sol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
4.4.4. Réalisation d’une toiture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
4.4.5. Autres applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
4.5. Règles professionnelles d’exécution d’ouvrages en béton et mortiers de chanvre . . 168
12 Les bétons de granulats d’origine végétale
4.5.1. Historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
4.5.2. Principes et contenus des règles professionnelles . . . . . . . . . . 169
4.6. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
Chapitre 5. Comportement mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Laurent ARNAUD, Sofiane AMZIANE, Vincent NOZAHIC, Etienne GOURLAY
5.1. Matériau composite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
5.1.1. Confection des éprouvettes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
5.1.2. Comportement mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
5.1.3. Effet d’une compression initiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
5.1.4. Effet de la nature du liant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
5.1.5. Influence du dosage en liant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
5.1.6. Influence de la taille des particules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
5.1.7. Influence des conditions de cure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
5.1.8. Evolution au cours du temps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
5.1.9. Interaction entre particules et liant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
5.1.10. Comportement anisotrope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
5.2. Modélisation du comportement mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
5.2.1. Approche empirique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
5.2.2. Approche par homogénéisation autocohérente . . . . . . . . . . . . 197
5.3. Vers l’étude d’un composite stratifié . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
5.4. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
5.5. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
Chapitre 6. Comportement hygrothermique du béton de chanvre . . . . . . 205
Laurent ARNAUD, Driss SAMRI, Etienne GOURLAY
6.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
6.2. Conductivité thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
6.2.1. Mesure de la conductivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
6.2.2. Modélisation de la conductivité thermique sèche et humide . . . . 209
6.2.3. Transferts de chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
6.3. Transferts hygrothermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
6.3.1. Dispositif expérimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
6.3.2. Sollicitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
6.3.3. Changements de phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
6.3.4. Transferts hygrothermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
6.3.5. Rôle des enduits sur bétons de chanvre . . . . . . . . . . . . . . . . 223
6.3.6. Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
6.4. Caractérisation thermique de divers matériaux de construction . . . . . 229
6.4.1. Béton cellulaire autoclavé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
6.4.2. La brique à perforations verticales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
6.4.3. Bétons de chanvre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
6.4.4. Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
6.5. Modélisation des transferts couplés de chaleur et de masse . . . . . . . 239
6.5.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
6.5.2. Lois de transfert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
6.5.3. Modèle de transfert : le modèle de Künzel . . . . . . . . . . . . . . 244
6.5.4. Détermination des coefficients de transfert . . . . . . . . . . . . . . 246
6.5.5. Modélisation numérique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
6.6. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
6.7. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
Chapitre 7. Propriétés acoustiques des bétons de chanvre . . . . . . . . . . . 273
Philippe GLÉ, Emmanuel GOURDON, Laurent ARNAUD
7.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
7.2. Propriétés acoustiques du matériau en fonction des principaux leviers d’action . . . 274
7.2.1. Influence des constituants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
7.2.2. Influence du mode de mise en oeuvre . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
7.3. Modélisation des propriétés acoustiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
7.3.1. Analyse physique des propriétés acoustiques mesurées . . . . . . 283
7.3.2. Le modèle double porosité adapté et ses paramètres . . . . . . . . 285
7.3.3. Validation expérimentale du modèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
7.4. Application du modèle à la caractérisation acoustique de la chènevotte . . . . 288
7.4.1. Porosité de la chènevotte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
7.4.2. Résistivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
7.5. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
7.6. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
Chapitre 8. Les bétons de végétaux dans les structures : aspect structurel.
Association d’une structure bois pour la reprise des sollicitations . . . . . . 297
Philippe MUNOZ, Didier PIPET
8.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
8.2. Essai préliminaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
8.2.1. Description du panneau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
14 Les bétons de granulats d’origine végétale
8.2.2. Mise en place du panneau sur le banc de contreventement . . . . . 300
8.2.3. Chargement longitudinal et mesure des déplacements . . . . . . . 301
8.2.4. Comportement du banc d’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
8.2.5. Comportement du panneau bois . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
8.3. Essai sur un panneau composite ossature bois/béton de chanvre . . . . 306
8.3.1. Description du panneau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
8.3.2. Mise en place du panneau sur le banc de contreventement . . . . . 306
8.3.3. Chargement vertical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
8.3.4. Chargement longitudinal et mesure des déplacements . . . . . . . 309
8.3.5. Déroulement de l’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
8.3.6. Faciès de ruine du panneau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
8.4. Résultats et analyse comparative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
8.5. Conclusion et perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
8.6. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
Chapitre 9. Étude des caractéristiques environnementales du mur en béton chanvre banché sur ossature bois par l’analyse de son cycle de vie : retour sur l’ACV de 2005 . . . . 321
Marie-Pierre BOUTIN, Cyril FLAMIN
9.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
9.2. Description des produits étudiés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
9.3. Méthode d’évaluation environnementale des matériaux biosourcés . . . . . 324
9.4. Analyse du cycle de vie du béton chanvre. Méthodologie, hypothèses de travail et résultats . . . 326
9.4.1. Délimitation du système étudié . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
9.4.2. Analyse de l’inventaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
9.4.3. Evaluation de l’impact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
9.4.4. Résultats et interprétation du cycle de vie . . . . . . . . . . . . . . . 336
9.5. Interprétations du cycle de vie, conclusion et perspectives . . . . . . . . 337
9.6. Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Les coordonnateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
Date de parution : 05-2013
Ouvrage de 347 p.
16.5x24 cm
Retiré de la vente