Academic literature on the topic 'Construction en chanvre – Durée de vie (ingénierie)'

Ce travail de thèse porte sur une étude expérimentale de l'effet de modification d'un liant préformulé à base de chaux (Tadical PF70) sur la durabilité du béton de chanvre, soumis à des cycles de vieillissement accéléré d'humidification/séchage, avec une approche multi-échelle (macro et mico). L'influence de la substitution partielle du liant, par le metakaolin, a été étudiée à travers le suivi de l'évolution des propriétés physico-mécaniques et thermo-hydriques du matériau, pour des conditions de vieillissement de 0, 15, 25 et 50 cycles d'humidification/séchage. Considéré comme un des facteurs critiques, qui contribue fortement à la détérioration des matériaux, une étude séparée du degré de dégradation des particules de chanvre incorporées dans la matrice, à différentes intervalles de cycles de vieillissement, a également été réalisée, par le suivi de l'évolution à la fois de leurs constituants lignocellulosiques et de leur degré de Cristallinité, à l'aide d'analyses microscopiques combinés (MEB/EDX/DRX) mais aussi thermiques (ATG/ATD). D'après les résultats, la réaction pouzzolanique de la Silice amorphe, contenue dans le métakaolin, avec l'Hydroxyde de Calcium dissout dans le liant semble minimiser significativement la dégradation du béton de chanvre. La réaction correspondante consomme de l'Hydroxyde de Calcium pour produire des Silicates de Calcium Hydratés (C-S-H). Cette réaction conduira à son tour à la diminution de l'alcalinité de la solution interstitielle, qui est considérée comme le principal responsable de l'hydrolyse des particules de chanvre. L'examen de la relation entre le degré de détérioration des particules de chanvre incorporées et la perte de propriétés mécaniques du béton de chanvre a montré que l'utilisation de metakaolin est un moyen efficace qui permet d'améliorer la durabilité des matériaux, principalement en limitant la dégradation des particules de chanvre. De plus, l'ajout du métakaolin modifie la distribution poromètrique dans les bétons de chanvre qui, par conséquent, améliore sa résistance aux cycles de vieillissement
This study reports the experimental investigation of a commercial formulated lime binder (Tadical PF70) modification effect on the durability of hemp concrete specimens when subjected to wetting and drying cycles, using multi-scale approach (micro and macro). The influence of partial replacement of Tradical PF70 binder by metakaolin has been studied by testing the physico-mechanical and hgro-thermal properties of specimen for aging conditions of 0, 15, 25, and 50 wetting/drying cycles. Considered as a critical factor which contributes to the specimen deterioration, a separate investigation of the degradation rate of the embedded hemp particles in the binder matrix at aging cycle intervals has been also performed. The analyses included their component changes, microstructure modifications, and variation of crystalline properties, characterized by means thermal (TGA/DTG) and microscopic (SEM/EDX/XRD) analyses. The results have shown that the pozzolanic reaction appears to significantly minimise the degradation of hemp concrete. The corresponding reaction consumes calcium hydroxide to produce hydrated calcium silicates and in turn will lead to the lowest alkalinity of pore solution which is considered as the main responsible for hemp particle hydrolysis. The examination of the relationship between embedded hemp particle deterioration degree and the mechanical properties-loss of hemp concrete has shown the effectiveness of metakaolin to improve the durability of hemp concrete

La conception écologique des structures et le développement durable jouent un rôle important dans l'industrie de la construction. Les matériaux écologiques de construction tels que le béton de terre, contenant une proportion de divers composants écologiques, sont de grande importace aujourd'hui. L'objectif de la production de ce béton est de réduire la consommation de ciment et donc la production de CO2, de fournir des solutions pour éviter l’épuisement des ressources naturelles comme les granulats et de réduire la consommation d'énergie dans le processus de production.Ces dernières années, de nombreux efforts ont été réalisés dans le domaine de la construction pour remplacer le béton traditionnel par des matériaux alternatifs tels que le béton contenant une forte proportion de divers composants écologiques appelés « vert » en maintenant des propriétés acceptables pour l'application souhaitée. Par exemple, les constructions réalisées à partir de la terre crue sont intéressantes considérant leurs meilleures propriétés thermiques et acoustiques par rapport à un béton ordinaire. Cependant, des recherches additionnelles sont nécessaires pour mieux comprendre leurs propriétés mécaniques et leur durabilité.Cette étude vise à optimiser la composition d’un nouveau béton écologique constitué de sols locaux. Plusieurs mélanges composés de différentes proportions de sols argileux, de sols sableux et de faible quantité de ciment, de chaux et de fibres de chanvre ont été testés. La minéralogie et la composition chimique du sol argileux ont été étudiées par analyse des résultats obtenus par diffraction des rayons X (XRD) et par Microscopie à balayage électronique (ESEM) associée à la spectrométrie dispersive énergétique des rayons X (EDS). Le compactage des mélanges de béton de terre a été réalisé par vibration, comme dans le cas d’un béton ordinaire, pour obtenir l'ouvrabilité requise sur les chantiers de construction. Des essais de compression ont été effectués sur des éprouvettes d’âges différents et conservées dans différentes conditions de cure. La technique non destructive des ultrasons a été utilisée pour suivre le durcissement du béton de terre en fonction des conditions de cure. Les propriétés de transfert de ce béton ont été aussi étudiées en réalisant des essais de perméabilité, de porosité à l’eau, de porosimétrie à mercure et des essais d'absorption d'eau. La carbonatation de ce béton a été également évaluée. La durabilité du béton de terre a été examinée en suivant les déformations différées et plus particulièrement le retrait endogène et de dessiccation ainsi que le fluage en flexion
The ecological design of structures and the sustainable development is nowadays of high importance in the construction industry. Thus, alternative building materials such as soil concrete containing a proportion of various ecological components are of high importance nowadays. The aim of producing ecological concrete is to reduce the consumption of cement and thus the CO2 production, to provide alternatives to the impoverishment of resources and to reduce the energy consumption in the production process.In recent years, many changes have been observed in the construction methods with the aim to replace traditional concrete by alternative construction materials such as concrete containing a high proportion of various ecological component called "green" while maintaining acceptable properties for the desired application. For instance, constructions made of cost effective raw soils are of real interest since the thermal and acoustic properties are more important than that of ordinary concrete. However, more researchs are needed in order to have a better understanding of their mechanical properties and their durability.This study aims to optimize the composition of a new ecological concrete constituted of upgraded excavated soil. Several soil concrete mixtures, composed of different proportions of clayey soil, sandy soil and small quantities of cement, lime and hemp fibers have been tested. The mineralogy and chemical composition of clayey soil was studied by X-ray diffraction (XRD) analysis, and by Environmental Scanning Electron Microscopy (ESEM) coupled with the X-Ray Energy Dispersive Spectrometry (EDS). The casting of the concrete mixtures has been realized by vibration, as ordinary concrete, to obtain the required workability on construction sites.Compressive tests have been carried out on samples at different curing time and conditions. The ultrasonic non-destructive technique has been used for monitoring the hardening of soil concrete in function of the curing conditions. As soil concrete presents important volumetric change that can cause the infiltration of water and impact their durability, an experimental investigation on autogenous and drying shrinkage is reported. Water porosity and water absorption tests have been also carried out to evaluate the transfer property of the porous material. The carbonation of this concrete was also evaluated. The durability of the soil concrete was examined by following the deferred deformations and more particularly the endogenous shrinkage and desiccation as well as the flexural creep

Valoriser des coproduits industriels en matériaux dits alternatifs en technique routière selon le guide méthodologique du SETRA est à l'heure actuelle un défi scientifique majeur pour l'environnement et l'économie circulaire. Les Cendres Volantes Papetières (CVP) sont des résidus de l'industrie papetière. Des études antérieures ont démontré qu'elles possèdent des propriétés hydrauliques et/ou pouzzolaniques. Ces coproduits disponibles en grande quantité à des prix attractifs constituent un atout pour une valorisation matière. L'incitation à utiliser des matériaux alternatifs est en parfaite adéquation avec la volonté de valoriser des CVP en technique routière. Utilisées comme liants, ces dernières présentent un impact faible au niveau de l'empreinte carbone par rapport aux liants hydrauliques usuels. Ce travail de recherche a été initié pour valoriser en tant qu'éco-matériaux des volumes conséquents de CVP. Deux voies de valorisation ont été retenues. Elles consernet la mise en oeuvre d'un matériau routier innovant pour les techniques routières, l'aménagement du territoire et la conception d'agromatériaux pour la construction. Ce travail propose une double approche expérimentale : (i) l'optimisation d'une matrice à base de CVP et d'additifs minéraux, puis (ii) l'ajout de granulats végétaux pour élaborer des agromatériaux. Les granulats végétaux sélectionnés sont des coproduits de l'agriculture. Ils sont issus de ressources renouvelables locales, employant une main d'oeuvre en mobilisant des savoir-faire locaux, pour rester dans le cadre d'une valorisation matière en circuit court. L'étude comporte quatre volets : (1) formulations et mise en oeuvre des éco-matériaux à base de CVP, (2) analyse de leur comportement mécanique, de leur durabilité et du comportement à long terme, (3) comportement environnemental et (4) analyse microstructurale des éco-matériaux élaborés. Le traitement des CVP à l'eau avec des additifs minéraux diminue considérablement leur impact environnemental. L'analyse des paramètres comportementaux a permis d'obtenir un éco-matériau (A) et un éco-agromatériau (AG) potentiellement valorisables en ingénierie routière. La mise en pratique avec prise en compte du changement d'échelle , i. E. Passage du laboratoire à l'échelle d'un pilote, a été étudiée. Une plate-forme routière et deux chemins piétonniers, constituant la planche expérimentale avec essais de validation, ont d'une part été réalisés. Plusieurs séries de matériaux de construction comprenant des pavés, des briques, des boisseaux et des parpaings ont d'autre part été mises en oeuvre à l'unité. Il a été possible de conclure qu'une combinaison entre 95% CVP + 5% ciment ou 95% CVP + 5% ciment + 2% de chènevotte constitue les mélanges les plus prometteurs pour les deux applications
Valorizing the industrial by-products int alternative materials for road engineering according to SETRA recommendations is a major scientific challenge for the environment and the circular economy. The Wastepaper Sludge Ash (WSA) is a waste material that comes from the recycled paper industry. Previous studies showed that they have hydraulic and/or pouzzolanic properties. These by-products being available in large quantities at attractive cost are an asset for material valorization. To use alternative materials is in perfect adequacy with the fact of valorizing WSA in road engineering. As binders, WSA having a low impact in terms of carbon print compared to usual hydraulic binders. This research work was undertaken to valorize as eco-materials, important volumes of WSA. Two application fields were selected. They consern the implementation of an innovative road material for road engineering and territorial management, and the eco-design of agromaterials for construction. This work proposes two experimental approaches : (1) on optimization of the matrix based on WSA and mineral additives and (ii) addition of natural aggregates for making eco-agromaterials. The natural aggregates are renewabke resources obtained from agriculture. These chosen aggregates are local resources, using local handcraft, and mobilizing the local expertise for short circuit of material valorization. The study contains four parts : (1) formulations and implementation of eco-materials, (2) analysis of their mechanical behavior, their durability and long-term behavior, (3) a study of environmental behavior and (4) a microstructural analysis of eco-materials. The WSA treatment with water and mineral additives decreases considerably their environmental impact. The correlation between these parameters allowed obtaining an eco-material (A) and eco-agromaterial (AG) potentially recoverable in road engineering. The practice takes into account the change of scale i. E. Transition from the laboratory scale to the pilot scale, this aspect was studied. On one hand a reduced road platform and two pedestrian pathways constituting the test on site for validation have been performed. On the other hand, series of materials, i. E. Pavements, bricks and concrete blocks were made. It was possible to conclude that a mixture composed with 95% WSA + 5% cement or 95 % WSA + 5% cement + 2% hemp shives gives the best promising mixes for these two applications

Ce mémoire de thèse présente une méthodologie d'évaluation des profils multi-performances des produits de construction à des dates fixées de leurs vies en oeuvre, exploitant l'ensemble des données disponibles (durées, probabilités et niveaux de performances), multi-sources et multi-échelles (géométrique, phénoménologique, fonctionnelle et temporelle). Cette méthodologie comprend quatre étapes : - analyse qualitative : recherche des scénarii de dégradation, - analyse quantitative temporelle : évaluation des durées et des probabilités d'apparition des scénarii et gestion de leurs interactions, - analyse quantitative de la criticité : hiérarchisation des scénarii, - analyse quantitative des performances : obtention des profils multi-performances. Elle englobe des méthodes, des bases de données et des outils de représentation, applicables indépendamment les uns des autres. Elle est illustrée sur une fenêtre fixe, des murs en béton et en briques et un complexe mur en béton et fenêtre

Cette étude porte sur un composite de tissu de chanvre et matrice époxy. Des essais ont d’abord été réalisés sur les constituants. Ils ont montré que le comportement des fils imprégnés par de la résine est plus représentatif du comportement dans le composite que celui des fils secs. Ces essais ont aussi permis de déterminer les paramètres matériaux nécessaires pour l’élaboration d’un modèle par éléments finis d’un pli du composite. Ce modèle est basé sur une simplification de la représentation du tissu. La variabilité des propriétés des constituants a été prise en compte. Les champs de déformation ont été comparés avec ceux mesurés par la technique de DIC à la surface des composites. Des essais de fatigue ont été réalisés sur les composites [0°/90°]7 et [±45°]7. L’échauffement a été mesuré par caméra IR, les endommagements ont été suivis par EA et par une caméra haute résolution. Des observations ont été effectuées par microscopie et par microtomographie X. Une analyse approfondie des mécanismes d’endommagement a été réalisée. Un modèle de courbe SN de fatigue a été adapté aux composites chanvre/époxy étudiés. La tenue à l’impact et le comportement mécanique postimpact du composite chanvre/époxy [0°/90°]7 ont été étudiés. Les résultats ont montré l’influence d’un impact non destructif sur la durée de vie en fatigue de ce composite, et l’évolution de l’endommagement a été analysée. Il a été montré que le modèle des courbes S-N de fatigue peut s’appliquer aux éprouvettes impactées. Il est ainsi possible de prédire la durée de vie en fatigue du composite impacté à partir de sa contrainte à rupture en traction et du comportement en fatigue du matériau sain
This study focuses on a woven hemp/epoxy composite. Tests were first conducted on its components. They showed that the behaviour of resin impregnated yarn is more representative of the yarn behaviour in the composite than the dry yarn usually studied. These tests were also used to determine the material parameters necessary for the development of a finite element model of a composite ply. This model is based on a simplified representation of the fabric. Variability of properties of the components was taken into account. Strain fields were compared with those measured by the DIC technique on the surface of the composites. Fatigue tests were conducted on composites [0°/90°]7 and [±45°]7. Heating was measured by IR camera; the damage was followed by AE and high resolution camera. Observations were made by microscopy and X-ray microtomography. A detailed analysis of damage mechanisms was performed. A model of S-N fatigue curve was adapted to the studied hemp/epoxy composite. The resistance to impact and the post-impact mechanical behaviour of the [0°/90°]7 hemp/epoxy composite were studied. The results showed the influence of a non-destructive impact on the fatigue life of the composite, and the evolution of the damage was analyzed. It has been shown that the model of S-N fatigue curve can be applied to impacted specimens. It is thus possible to predict the fatigue life of the impacted composite from the tensile strength and fatigue behaviour of the non-impacted material

Cette étude porte sur la prévision del’endommagement et de la durée de vie de structurescomposites oxyde/oxyde, introduites dans les partieschaudes des moteurs d’avions. Elle s’inscrit dans lecadre du projet MECACOMP, piloté par Safran.Cette thèse a pour but de proposer une stratégie decalcul capable de prévoir la tenue et la durée de viede structures composites soumises à deschargements de fatigue réels (multi-axiaux, delongue durée et potentiellement aléatoires).L’approche retenue se décompose en deux étapes.Dans un premier temps, un modèled’endommagement, utilisant un formalismeincrémental est proposé en vue de retranscrire lecomportement observé expérimentalement sur deschargements tant statiques que de fatigue. Unprotocole d’identification dédié est proposé. La campagne d’essais effectuée a permis decaractériser le matériau étudié et d’identifier lesparamètres de ce modèle.Toutefois, les coût de calcul étant trop élevés poursimuler le comportement d’une structurecomposite soumise à un chargement de fatigue delongue durée, une stratégie de calcul a étédéveloppée dans un second temps pour réduire lestemps de calcul et rendre le modèle utilisable enbureaux d’études. Il s’agit d’une méthode de sautsde cycles non-linéaire, basée sur la loid’endommagement incrémentale proposée. Cettestratégie a été implantée dans un code de calcul destructure par Elements Finis commercial etappliquée à des calculs de fatigue polycylique surdes structures académiques, pour lesquelles lesprévisions du modèle ont été comparées à desrésultats d’essais, et de complexité industrielle
This study focuses on damage and lifetimeprediction of oxide/oxide composite structures,introduced in the hot parts of aircraft engines. It ispart of a project named MECACOMP, led by Safran.This PhD aims to propose a calculation strategycapable of predicting the strength and service life ofcomposite structures subjected to real fatigue loads(multi-axial, long-lasting and potentially random).A two-step approach is implemented. First, a damagemodel, using an incremental formalism, is proposedin order to represent the experimental behaviourobserved on both static and fatigue loadings. Adedicated identification protocol is proposed. Themechanical test campaign carried out made itpossible to characterize the studied material and toidentify the parameters of the model. However, the computational costs being too highto simulate the behaviour of a composite structuresubjected to long-term fatigue loadings, acalculation strategy is developed, in a second step,to reduce drastically the computational time andmake the model usable in design offices. It consistsin a non-linear cycle jumps method, based on theproposed incremental damage law. This strategywas implemented in a commercial Finite Elementcode and applied to polycyclic fatigue calculationson both academic structures, for which the modelpredictions are evaluated by comparison with testresults, and structures of industrial complexity

L'objectif de la thèse est d'étudier la propagation d'une fissure en fatigue après l'application d'un cycle de surcharge suivi par un cycle de souscharge dans le but d'estimer la durée de vie pour les structures fissurées soumises à un chargement cyclique variable. La thèse se décompose en trois volets : une partie expérimentale, une partie numérique et une partie modélisation. La partie expérimentale a été menée sur un acier 12NC6 traité thermiquement pour faire varier sa limite d'élasticité afin d'étudier l'interaction des zones plastifiées en fond de fissure. Différentes configurations de chargement ont été effectuées dans le but d'isoler l'effet de la souscharge sur les différents paramètres du retard engendré par le cycle de surcharge: ad, Nd, (da/dN)min, et amin· Ces mesures ont montré que la souscharge réduit notablement l'effet de la surcharge et le gain en termes de durée de vie. Cet effet est directement lié à l'amplitude de la souscharge. La modélisation par éléments finis permet de calculer l'évolution des zones plastifiées, le profil des contraintes résiduelles ơyy, et de la fermeture de la fissure pendant la propagation, avant et après application du cycle surcharge-souscharge. Elle permet de corroborer les hypothèses faites sur les mécanismes de retard, et notamment celles proposées sur les contraintes résiduelles en fond de fissure. La modélisation proposée est basée sur la connaissance des zones plastifiées. Elle permet de décrire la vitesse de propagation de la fissure et d'estimer la durée de vie après un cycle de surcharge ou après un cycle de surcharge - souscharge. Le modèle proposé en en bon accord avec les résultats expérimentaux.

Les alliages d’aluminium anodisés sont largement utilisés dans la construction aéronautique en raison de leurs bonnes propriétés mécaniques, leur résistance à la corrosion et leur faible densité. Cependant, le processus d’anodisation conduit souvent à une réduction de la résistance en fatigue. De plus, les pièces sont généralement soumises à des sollicitations multiaxiales en service et il apparaît donc nécessaire d’étudier, non seulement l’effet de l’anodisation, mais également de le corréler à la nature du chargement.L’objectif de la thèse est donc d’identifier et de caractériser les différents mécanismes impliqués dans l’effet de l’anodisation de l’alliage 2618-T851 sur sa tenue en fatigue et de déterminer l’impact de la nature du chargement. Dans un premier temps, des essais de fatigue uniaxiale en traction et torsion ont été effectués sur des éprouvettes à l’état brut présentant différentes rugosités de surface et sous différents rapports de contrainte. Il a été constaté que la rugosité de surface n’avait aucun effet quelle que soit la nature du chargement. En revanche, une contrainte moyenne normale ou de cisaillement non nulle réduit la durée de vie en fatigue. Les essais effectués sur les éprouvettes décapées, anodisées, imprégnées et finalement colmatées ont montré qu’en traction, l’abattement de la durée de vie est dû principalement à l’étape d’oxydation anodique. Par contre, en torsion, la tenue en fatigue de l’alliage n’est pas sensible au processus d’anodisation.Ensuite, le matériau a été étudié en fatigue multiaxiale, en traction-torsion sous différents rapports de contrainte et différents angles de déphasage à l’état usiné et anodisé. Nous avons constaté que l’anodisation a un effet néfaste comme dans le cas de la traction pure et que le matériau n’est pas sensible au déphasage quel que soit le rapport d’amplitude de contrainte. L’alliage a été étudié sous chargements multiaxiaux intégrant la pression interne pour analyser le comportement en fatigue de l’alliage sous ce type de chargement. L’analyse des faciès de rupture a montré qu’en général, nous retrouvons un amorçage de fissures à partir de particules intermétalliques Al9FeNi avec la présence d’un site unique pour l’alliage à l’état brut d’usinage et un amorçage à partir de la couche d’oxyde avec la présence de multi-sites dans le cas des éprouvettes anodisées.Concernant les prévisions de la durée de vie, nous avons utilisé différentes approches de type plan critique (Morel, Fatemi-Socie, Findley, Kluger et Macha) pour prédire les durées de vie sous différentes combinaisons de chargement. Finalement, un modèle inspiré du modèle de Kluger a été proposé
Anodized aluminum alloys are widely used in aircraft construction because of their mechanical properties, corrosion resistance and low density. However, the anodizing process often leads to a reduction in fatigue strength. In addition, the parts are generally subjected to multiaxial fatigue loadings in service. Therefore, it is necessary to study, not only the effect of the anodization, but also to correlate it to the nature of the loading.The objective of the thesis is to identify and characterize the different mechanisms involved in the anodizing effect of the alloy 2618-T851 on the fatigue strength and to determine the impact of the nature of the loading. On the one hand, uniaxial tensile and torsional fatigue tests have been carried out on specimens in the bare state with different surface roughness levels and under different stress ratios. It was found that the surface roughness had no effect whatever the nature of the loading. On the other hand, a non-zero normal mean stress or mean shear stress reduces fatigue life.The tests carried out on pickled, anodized, impregnated and finally sealed specimens showed that, in tension, the reduction in fatigue life is mainly due to the anodic oxidation step. On the other hand, in torsion, the fatigue strength of the alloy is not sensitive to the anodizing process. Then, the material was studied in multiaxial fatigue, tensile-torsion under different stress ratios and different phase angles in the machined and anodized state. We have found that anodizing has a detrimental effect as in the case of pure tension and that the material is not sensitive to phase angle whatever the stress amplitude ratio. The alloy has been studied under multiaxial loadings integrating the internal pressure to analyze the fatigue behavior of the alloy under this type of loading. Surface fracture analysis has shown that, in general, cracks initiated from Al9FeNi intermetallic particles with the presence of a single site for the alloy in the bare state and from the oxide layer with the presence of multi-sites in the case of anodized specimens. For life-time predictions, we have used different critical-plane approaches (Morel, Fatemi-Socie, Findley, Kluger and Macha) to predict fatigue life under different loading combinations. Finally, a model inspired by the Kluger model has been proposed

La construction de bâtiments en pisé est une technique ancienne qui connaît un nouvel essor aujourd'hui dans le monde grâce à la performance énergétique de ce matériau dans tout le cycle de vie d'un bâtiment: phases de construction, d'occupation et de démolition. Ce point fort permet de considérer le pisé comme un matériau prometteur du secteur du bâtiment dans le contexte du développement durable. Pourtant, il subsiste des problèmes de quantification de la durabilité, des performances mécaniques et thermiques qui empêchent la population d’utiliser ce matériau. Cette thèse est consacrée à l’étude de ces problèmes, notamment les deux premiers. L’étude de la durabilité du pisé a été réalisée sur les murets en pisé exposés pendant 20 ans dans les conditions naturelles sur site. Une méthode de mesure de l'érosion des murs en pisé est mise au point à partir de la méthode de stéréophotogrammétrie. Des résultats obtenus ont montré une durée de vie de plus de 60 ans pour des murs en pisé non-stabilisé. L’étude des caractéristiques mécaniques en compression du matériau pisé a été réalisée sur trois échelles différentes. La première est l'échelle des murs sur site. Des mesures dynamiques ont été réalisées sur site pour déterminer des fréquences propres des murs. Le module d'élasticité est déterminé à partir des fréquences propres mesurées en utilisant une modélisation par éléments finis. La deuxième est l'échelle des échantillons représentatifs du matériau pisé (des dimensions proches des murs sur site) fabriqués et testés en laboratoire. Finalement, en ce qui concerne la dernière échelle (microscopique), des essais sont réalisés sur des blocs de terre comprimée (BTC) équivalents
Rammed earth construction is an ancient technique which is attracting renewed interest throughout the world today, thanks to the energy performance of this material throughout the lifecycle of a building: construction, occupation and demolition phases. Although rammed earth is currently regarded as a promising material in the construction sector in the context of sustainable development, it is still difficult to quantify its durability, as well as its mechanical and thermal performances, which discourages people from using it. This thesis is devoted to the study of these problems, especially the two first ones. The study of the durability of rammed earth was carried out on rammed earth walls exposed for 20 years to natural weathering, in a wet continental climate. A method to measure the rammed earth walls erosion by stereo-photogrammetry has been developed. The result shows a lifetime longer than 60 years in the case of the unstabilised rammed earth wall. This shows a potential for the use of unstabilised rammed earth in the similar climatic conditions with this study. The method of stereo-photogrammetry used to measure the erosion of rammed earth walls on site may also help to calibrate and develop more pertinent laboratory test to assess the durability of rammed earth wall. The study of the mechanical characteristics of rammed earth in compression was carried out on three different scales. The first is the scale of in-situ walls. Dynamic measurements were carried out on site to determine the Eigen frequencies of the walls. The elastic modulus was determined from the frequencies measured by using a finite element model. The second is the scale of a representative volume element (RVE). Rammed earth RVE samples with dimensions similar to those of the walls on site were manufactured and tested in the laboratory. Finally, at the last scale, called the micro-mechanical scale, tests were performed on equivalent compressed earth blocks (CEBs), which can replace the rammed earth RVE samples to facilitate laboratory tests. An exploratory study of seismic characteristics of rammed earth houses has also been established. The comparison of Eigen periods of rammed earth houses obtained from in-situ measurements and those of empirical formula proposed by seismic standards has been done. The strengthening techniques to improve the seismic capacity of rammed earth houses were also discussed

Les composites à renfort d’origine végétale constituent une alternative écologique aux matériaux composites traditionnels tels que les composites à fibres de verre. Cependant, les renforts d’origine végétale sont fortement hydrophiles par rapport à la matrice polymère. Il est donc nécessaire d’étudier l’influence de l’eau sur le comportement mécanique de ces éco-matériaux.Dans ce travail, trois conditionnements ont été mis en place. Le conditionnement Ambiant correspond à l’étude du composite en environnement ambiant : stockage et essais à l’ambiante. Le conditionnement Eau permet d’étudier les échantillons dans des conditions extrêmes d’humidité : les éprouvettes sont saturées en eau puis testées dans une enceinte saturée en humidité. Le conditionnement Séché a pour objectif d’étudier le rôle de la désorption sur les propriétés mécaniques du composite. Des éprouvettes de composite tissé chanvre/époxy de deux orientations, [(0/90)]7 et [(±45)]7, ont été testées en traction et en fatigue suivant les trois conditionnements. Des analyses in situ par émission acoustique et post-mortem par MEB et microtomographie ont été réalisées.Les essais de fatigue ont permis d’établir les courbes de Wöhler pour les deux orientations et les trois conditionnements. Un modèle phénoménologique a été utilisé pour modéliser la durée de vie du composite dans toutes les configurations. Les comparaisons montrent que le conditionnement Eau a une sensibilité à la fatigue plus faible que les conditionnements Ambiant et Séché. La classification des évènements acoustiques a permis d’identifier trois classes correspondant chacune à un type d’endommagement (endommagement matriciel, endommagement interfacial et rupture de fibres). Pour les deux orientations, les résultats ont montré que la proportion en nombre et la cinétique d’apparition de chaque type d’endommagement dépendent du niveau de contrainte maximale appliquée et du type de conditionnement, les endommagements matriciels et interfaciaux étant toujours largement majoritaires. L’analyse microtomographique a montré que les endommagements sont différents selon l’orientation. Cependant, pour chaque orientation, on retrouve le même type d’endommagement pour les trois conditionnements, à différents stades de développement : plus avancé pour le conditionnement Eau, intermédiaire pour le Séché et le moins développé pour l’Ambiant.Pour analyser l’adhésion à l’interface fil/matrice, des tests de fragmentation ont été réalisés sur des éprouvettes monofilamentaires chanvre/époxy. Un moule spécifique a été conçu et développé pour réaliser ces éprouvettes par coulée. Un suivi par émission acoustique couplé à des observations en lumière polarisée a permis de mieux comprendre le phénomène de fragmentation dans ce type d’éprouvettes. Les valeurs de la contrainte maximale de cisaillement à l’interface fil/matrice (IFSS) ont été calculées et les longueurs de décohésion interfaciale ont été mesurées. Les résultats montrent que l’interface fil/matrice est affaiblie après séchage, avec une diminution de l’IFSS de 33%. Pour améliorer l’adhésion à l’interface, un traitement au peroxyde d’hydrogène et un traitement par plasma froid ont été appliqués au renfort de chanvre. Les tests de fragmentation montrent que l’IFSS est presque deux fois plus élevée avec le traitement au peroxyde et trois fois plus avec le plasma, par rapport aux éprouvettes non traitées. Un changement d’échelle a ensuite été effectué en appliquant le traitement au peroxyde d’hydrogène sur le tissu de chanvre. Le comportement en traction et en fatigue des composites chanvre/époxy élaborés avec ce tissu traité a été étudié. Les résultats obtenus à cette échelle ne sont pas satisfaisants. Le traitement par plasma reste donc la voie la plus prometteuse, mais appliquer cette technique à l’échelle d’un tissu est complexe et nécessite de mettre au point un nouveau réacteur
Plant fibre composites are an environmentally friendly alternative to traditional composite materials such as fibreglass composites. However, plant fibres are highly hydrophilic in comparison with the polymer matrix. It is therefore necessary to study the influence of moisture on the mechanical behaviour of these eco-materials.In this work, three conditionings were applied. “Ambient” samples were stored and tested in ambient environment. “Wet” samples were immersed in water until saturation and tested in a climatic chamber at RH97. The objective of the “Wet/Dry” conditioning was to study the role of desorption on the mechanical properties of the composite. Woven hemp/epoxy composite samples with two orientations, [(0/90)]7 and [(± 45)]7, were tested in tension and fatigue according to the three conditionings. In situ analyses by acoustic emission and post-mortem analyses by SEM and micro-CT were carried out.Fatigue tests allowed to determine the Wöhler curves for the two orientations and the three conditionings. A phenomenological model was used to simulate the fatigue life of the composite in all configurations. The comparisons showed that the Wet samples exhibit a lower tensile strength than the Ambient specimens and a lower fatigue sensitivity, while the behaviour of the Wet/dry samples is similar to the Wet conditioning one concerning the tensile strength and similar to the Ambient one concerning the fatigue sensitivity. The classification of acoustic events allowed the identification of three clusters, each cluster corresponding to a type of damage (matrix damage, interfacial damage and fibre breakage). For the two orientations, the results showed that the proportion in number and the kinetics of development of each type of damage depend on the level of the maximum applied stress and on the conditioning. Matrix and interfacial damages are largely the most numerous acoustic events for all the configurations. Micro-CT analysis showed that the damage is different depending on the orientation. However, for each orientation, the same type of damage is observed for the three conditionings, at different stages of development: more advanced for the Wet conditioning, intermediate for the Wet/Dry one and the least developed for the Ambient one.The analysis of the yarn/matrix interface adhesion was performed through fragmentation tests realised on monofilament hemp/epoxy specimens. A specific mould was designed and developed to produce these specimens by casting. Acoustic emission monitoring and observations in polarized light allowed a better understanding of the fragmentation phenomenon in this type of material. The Interfacial Shear Strength (IFSS) values were calculated and the interfacial debonding lengths were measured. The results show that the yarn/matrix interface is weakened after drying, with a decrease in IFSS of 33%. To improve adhesion at the interface, treatments with hydrogen peroxide and non-thermal plasma were applied to the hemp yarns. Fragmentation tests showed that IFSS is almost twice as high with the peroxide treatment and three times higher with plasma, compared to untreated specimens. An upscale was made by applying the hydrogen peroxide treatment to the hemp fabric. The tensile and fatigue behaviour of hemp/epoxy composites produced with this treated fabric was studied. The results obtained at this scale are disappointing. Therefore, the non-thermal plasma treatment remains the most promising solution, but applying this technique at the fabric scale is complex and requires the development of a new reactor