Academic literature on the topic 'Matériaux de construction géo-sourcés'

L’objet des approches géoarchéologiques de l’urbain est constitué du site, de la ville en tant qu’artefact et bassin artificiel de sédimentation anthropique. Dans ces contextes, les relations entre les sociétés et le géosystème produisent des formations pédo-sédimentaires denses et diverses. Les échelles traitées sont celles d’un socio-système complexe, incluant le substrat pédo-géo-chimique local, les formations superficielles artificielles et les relations avec l’hinterland. Dans un contexte actuel d’artificialisation accéléré des espaces, comprendre ces systèmes peut être une clé pour aborder l’Anthropocène. Différentes approches géoarchéologiques de cet objet urbain hybride, conduites en Europe, sont exposées dans cet article. De l’âge du Fer à la période moderne, elles abordent les questions de topographie préurbaine, de gestion sociale des flux de matériaux, de pollutions, d’occupation des espaces et d’évolution des stratifications. Les résultats montrent la diversité des relations entre les sociétés et les sols, dans une co-construction sur le temps long de systèmes urbains artificiels.

La pierre. À en juger par le nombre de projets réalisés, de livres et d’articles publiés, de formations suivies, d’expositions organisées et de conférences données autour de son utilisation structurelle, cet ancien matériau de construction connait manifestement un renouveau dans l’architecture contemporaine. Aux côtés d’autres matériaux bio ou géosourcés, présentés comme des alternatives écologiques à leurs homologues synthétiques (principalement le béton, l’acier etla brique), la pierre fait l’objet d’appréciations très positives de la part des professionnels de la construction et du grand public dans un certain nombre de pays d’Europe occidentale. Cet engouement pour les matériaux dits naturels coïncide avec une évolution plus large de la manière dont l’architecture est aujourd’hui présentée, discutée et évaluée, largement inspirée parle material turn dans le domaine de material studies autour de l’an 2000. Ce tournant a vu l’intérêt pour le style, la fonction ou le contenu symbolique des bâtiments largement supplanté par l’attention portée aux matériaux dont ils sont faits, leur fabrication, usage et agency. Les professionnels comme le grand public ont en effet dorénavant tendance à privilégier les considérations sociales, culturelles, économiques et environnementales autour de la construction,de l’utilisation et de l’après-vie des bâtiments, en minimisant et en mettant parfois de côté les questions de forme – l’essence physique des bâtiments.La thèse principale défendue dans Form follows material ? est que la prise en compte du material turn dans la recherche architecturale, aussi précieuse qu’elle ait été en élargissant l’horizon des préoccupations de la discipline, a également le potentiel de remettre fondamentalement en question la façon dont nous pensons la forme. Cette recherche explore donc ce que l’utilisation de la pierre en structure fait à l’architecture contemporaine, en termes d’usages et de forme. Son objectif est moins de déduire une théorie globale de la construction en pierre massive aujourd’hui que d’induire des façons utiles de l’interpréter. Chacun des neuf chapitres représente une perspective à travers laquelle nous pouvons commencer à la situer dans l’histoire récente de l’architecture et à considérer ses conséquences pour la théorie et la pratique architecturale. Ces perspectives ont émergé d’un travail ethnographique sur le terrain autour d’une série de projets de construction (dessinés par Atelier Archiplein, Atelier Architecture Perraudin, Aulets Arquitectes,Institut Balear de l’Habitatge IBAVI et Caruso St John Architects) en cours de réalisation en Suisse, en Espagne et en Angleterre — où l’intérêt pour le matériau est en train de se développer. La pierre est ainsi examinée dans le cadre de son utilisation à des fins structurelles — c’est-à-dire porteuses ou autoportantes — dans la construction aujourd’hui à travers : les raisons pour lesquelles on choisit de l’employer ; la logique de son approvisionnement ; l’expertise à laquelle elle fait appel ; ses prétendus fondements moraux ; le travail impliqué dans son extraction et sa transformation ; ses tendances brutalistes ; ses associations stylistiques ; et, enfin, sa capacité à durer
Stone. If the number of published projects, magazine features, workshops, university courses,exhibitions, and conferences articulated around its structural use is anything to go by, the age-oldbuilding material appears to be undergoing something of a revival in contemporary architecture. Alongside other bio or geo-sourced building materials, portrayed as ecological alternatives totheir synthetic counterparts (mainly concrete, steel and fired brick) stone has been the object ofgrowing enthusiasm among professionals of the built environment as well as the wider public in anumber of West European countries. This enthusiasm for so-called natural materials coincideswith a broader shift in how architecture today is presented, discussed and its quality evaluated,largely inspired by the material turn within the field of material studies around the year 2000 thatsaw a flourishing of interest in things, their agency, fabrication, exchange and raw matter. Thisshift has seen concern for the style, function or symbolic content of buildings largely supersededby an attention to the materials they are made of. It has tended to privilege social, cultural,economic and environmental considerations around the making, use and after-life of buildings, attimes minimising and sidelining questions of form — the physical essence and shape ofbuildings.The principal thesis defended in Form follows Material? is that the espousal of the material turnin architectural research, immensely valuable as it has been in expanding the discipline’s horizonof concern, also carries the potential to fundamentally challenge how we think about form, itscentral preoccupation. The research thus set out to explore what employing stone in structure isdoing to contemporary architecture, in terms of both uses and form. Its objective has been less tod educe an overarching theory of building in massive stone today than to induce useful ways ofinterpreting the trend as it continues to evolve. Each of the nine chapters represents oneperspective through which we might begin to situate it within recent architectural history and to consider its consequences for contemporary architectural theory and practice. These perspectiveshave emerged out of my ethnographic fieldwork around a series of building projects in themaking (drawn by Atelier Archiplein, Atelier Architecture Perraudin, Aulets Arquitectes, InstitutBalear de l’Habitatge IBAVI et Caruso St John Architects) in Switzerland, Spain and England —where a critical mass of interest in the material is developing. The thesis thus considers stoneused for structural — that is to say load-bearing or self-supporting — purposes in construction today in terms of: the reasons for choosing to employ it; the logic of its supply; the expertise itcalls upon; its purported moral underpinnings; the labour involved in its extraction and transformation; its brutalist tendencies; stylistic associations; and finally, its capacity to last

Face aux défis du 21° siècle, les questions énergétiques et environnementales sont au cœur des préoccupations de nos sociétés. Le secteur du bâtiment, parmi les plus impactants, doit s'emparer de cette réalité pour opérer une transition à la fois rapide, pertinente et durable. L'utilisation de matériaux de construction bio et géo-sourcés permet d'améliorer le confort intérieur et l'efficacité énergétique du bâti tout diminuant l'impact environnemental de la construction. Dans ce cadre, le béton de chanvre est une alternative prometteuse qui se développe depuis plusieurs années. Cependant, de nombreux co-produits agricoles -autres que la chènevotte- peuvent être valorisés dans les matériaux de construction. Ces derniers sont, de surcroît, largement disponibles grâce aux différentes cultures implantées localement (tournesol, colza, lin, ...). Toutefois, de nombreux freins expliquent l'assurabilité délicate de ces éco-matériaux, ce qui limite aujourd'hui leur utilisation à grande échelle à des fins d'isolation répartie. Leur comportement complexe, face aux variations de température et d'humidité relative, est probablement un des principaux verrous à lever. Ces travaux de thèse visent donc à mieux comprendre les phénomènes physiques qui s'opèrent dans ces matériaux, à les modéliser et à proposer des modèles de prédiction de leur comportement thermique. Ils s'appuient principalement sur des techniques d'homogénéisation analytique (Mori Tanaka et Double Inclusion) permettant de considérer la variabilité de la conductivité thermique sous les contraintes d'usage. La considération d'une échelle stratégique, celle de la particule végétale, permet une application étendue à une large gamme de co-produits agricoles. Ainsi, l'analyse multi-échelle proposée permet de prédire et d'optimiser le comportement thermo-hygrique de ces éco-matériaux avant même l'étape de fabrication et en appui des travaux expérimentaux. Ces travaux devraient favoriser l'émergence d'économies locales autour de matériaux de construction sains, efficaces et écologique. Ils constituent des leviers stratégiques à la réduction des émissions de gaz à effet de serre visée par le Pacte Vert pour l'Europe, d'ici 2030
The challenges of the 21st century require energy and environmental issues to be central concerns for society. The building sector, one of the most environmentally-impacting, must seize this opportunity to ensure a rapid, relevant and sustainable transition. The use of bio- and geo-based building materials allows improvements in indoor comfort and energy efficiency to be achieved, while reducing the building environmental impact. Hemp concrete is a promising alternative which has been developing for several years. However, many agricultural by-products - other than hemp shives - can be used in construction materials. Moreover, they are widely available thanks to the various local crops (sunflower, rapeseed, flax, etc.). Nevertheless, numerous obstacles explain the delicate insurability of these eco-materials, which currently limits their large-scale use for distributed insulation. Their complex behavior, when subjected to temperature and relative humidity variations, is probably one of the main obstacles to be overcome. The aim of this thesis work is therefore to gain a better understanding of the physical phenomena involved in these materials, to model them and to propose models for predicting their thermal behavior. It is mainly based on analytical homogenization techniques (Mori Tanaka and Double Inclusion) allowing the variability of thermal conductivity to be taken into account under use conditions. By considering a strategic scale, the plant particle one, it is possible to extend the approach to a wide range of agricultural co-products. The proposed multi-scale analysis enables the thermo-hygric behavior of these eco-materials to be predicted and optimized even before the manufacturing stage, and as a support for experimental work. This research is expected to encourage the emergence of local economies based on healthy, efficient and environmentally-friendly construction materials. They represent strategic levers in the reduction of greenhouse gas emissions targeted by the Green Pact for Europe between now and 2030

L'objectif de cette thèse est de développer de nouveaux composites isolants biosourcés à partir de coproduits de l'agriculture exploitables dans le secteur du bâtiment. Les travaux s'organisent en trois principales étapes : La première, au travers d'un travail de formulation et de caractérisation, vise à évaluer les propriétés mécaniques, thermiques et hygriques de composites biosourcés obtenus par agglomération de granulats végétaux avec différents types de liants biosourcés et minéraux. Plusieurs agro-ressources sont envisagées (paille de blé, colza, anas, chènevotte et rafles de maïs). Une solution associant des granulats de chènevotte avec un liant biosourcé thermodurcissable est sélectionnée. La suite des travaux se focalise sur la recherche d'un procédé de mise en forme adapté à la fabrication de panneaux rigides isolants réalisés à partir de la formulation du composite de chènevotte. La fabrication de panneaux composites est testée sur différents outillages disponibles en laboratoire ainsi que sur des outils industriels permettant de tester les différentes technologies existantes. La possibilité de fabriquer le panneau rigide isolant de chènevotte sur une ligne de production industrielle entièrement automatisée est démontrée. Enfin, de nouvelles solutions permettant d'améliorer la réaction au feu des panneaux composites sont testées ce qui permet d'identifier des solutions adaptées au composite étudié
The objective of this thesis is to develop new insulation composites from agricultural by-products for building applications. The research work is divided in three main steps : The first one focuses on the formulation of bio-based composites obtained by agglomeration of vegetal aggregates with different types of binders (bio-based or mineral binders), and on the characterization of their mechanical, thermal and hygric properties. Several bio-aggregates are envisaged (wheat straw, rape straw, flax shiv, hemp shiv and corn cob). A solution combining hemp shiv aggregates bonded with a bio-based thermosetting adhesive is selected. The next step aims to identify a suitable manufacturing process to produce rigid insulation panels using the previously determined composite formulation. Several manufacturing trials are conducted on different laboratory and industrial tools which allow to experiment existing manufacturing technologies. The possibility to produce the rigid insulation panel from hemp shiv at the industrial scale on a fully automatized production line is demonstrated. Finally, new solutions to improve the fire reaction of the insulation panels are tested which allows to identify suitable solutions for the developed composites

L'utilisation de nouveaux matériaux de construction à faible émission de carbone dans les zones sismiques nécessite l'évaluation de la ductilité de la structure afin de concevoir correctement le bâtiment. Le manque d'estimation précise de performance structurelle limite l'utilisation de matériaux de construction écologiques. Une méthodologie fiable est établie pour la conception sismique des bâtiments construits par matériaux géo-sourcés. En particulier, un projet pilote de bâtiment en blocs de terre comprimée (BTC) dans une zone sismique moyen-élevé dans le sud de la France est réalisé. Partant de la caractérisation expérimentale des paramètres mécaniques du matériau, l'approche de conception sismique se concentre sur les caractéristiques modales de la structure, la ductilité attendue du bâtiment et l'évaluation des performances sismiques en termes de déplacement et de force.Le modèle de portique équivalent adopté pour la conception structurelle de la maçonnerie porteuse est validé pour deux cas d'étude : un bâtiment en pierre naturelle et un bâtiment en BTC. Le processus de validation du modèle consiste en la comparaison des fréquences naturelles et des déformées modales obtenues par analyse modale numérique et opérationnelle. Dans ce contexte, une campagne de mesure fournit la réponse structurelle aux vibrations ambiantes. Les paramètres modaux et l'amortissement structurel sont ensuite obtenus par des outils d'identification structurelle. L'analyse modale met en évidence l'impact de la rigidité de la dalle en bois sur la réponse dynamique des bâtiments en maçonnerie. Il est montré qu'une dalle en bois plus rigide avec une couche de renforcement améliore le comportement structurel de la maçonnerie sous chargement sismique, conduisant à des déformées modales globales.La vérification de la stabilité de la structure du bâtiment à l'état limite de quasi-effondrement est réalisée en termes de rapport déplacement cible à capacité, mais il est suggéré de vérifier également en termes de force, car cela peut être plus restrictif dans certains cas et moins dépendant de la convergence des procédures numériques. Le coefficient de comportement dans les codes sismiques pour la conception des bâtiments est défini pour les matériaux de construction typiques sur la base de l'observation des dommages et des modèles numériques. Une évaluation spécifique est nécessaire lorsque de nouveaux matériaux de construction sont adoptés parce que les codes du bâtiment ne fournissent que des valeurs limites. Cette thèse propose une procédure d'estimation du coefficient de comportement appliquée aux bâtiments en maçonnerie géo-sourcés, mais elle pourrait être adoptée pour tout matériau de construction. La méthodologie proposée pour estimer le facteur de réduction de force, puis le coefficient de comportement, intègre à la fois la demande sismique et la capacité du bâtiment. Pour cette raison, cette méthodologie peut être considérée comme une approche basée sur la capacité et la demande. Une analyse quasi-statique non linéaire est couplée à des analyses dynamiques et le coefficient de comportement est obtenu sur une base statistique. Les résultats sont comparés avec les estimations obtenues en utilisant des approches basées sur la demande, la capacité et l'approche N2. L'impact de l'adoption d'un modèle de bâtiment tridimensionnel ou d'un système équivalent à un seul degré de liberté avec ces méthodologies est analysé.La méthode proposée basée sur la capacité et la demande fournit, avec un temps de calcul réduit, une estimation fiable du facteur de réduction de force, proche des valeurs obtenues en utilisant l'approche basée sur la capacité appliquée à un modèle de bâtiment tridimensionnel considéré comme référence. Par conséquent, compte tenu de leur fiabilité et de leur efficacité, la méthodologie proposée pour l'estimation du facteur de comportement est adaptée à la pratique professionnelle
The use of new low-carbon construction materials in seismic areas requires the assessment of the structure ductility in order to properly design the building. The lack of accurate structural performance estimation limits the use of green construction materials.A reliable methodology is established for the seismic design of buildings constructed using geo-sourced materials. In particular, a pilot project of compressed earth block (CEB) masonry building in a medium-high seismic hazard zone in Southern France is developed. Starting from the experimental characterization of material mechanical parameters, the seismic design approach focuses on the modal characteristics of the structure, the expected building ductility, and seismic performance assessment in terms of both displacement and force.The equivalent frame model adopted for structural design of load-bearing masonry is validated for two case studies: a rubble stone masonry building and a CEB masonry building. The model validation process consists of the comparison of natural frequencies and mode shapes obtained by both numerical and operational modal analysis. In this context, a measurement campaign provides the structural response to ambient vibrations and then, the modal parameters and structural damping are obtained by structural identification tools. The modal analysis highlights the impact of timber slab stiffness on the dynamic response of masonry buildings. It is shown that a stiffer timber slab with a reinforced topping improves the structural behavior of the masonry structure under seismic loading, yielding to global mode shapes.The stability verification of the building structure at the near collapse limit state is performed in terms of target to capacity displacement ratio, but it is suggested to verify also in terms of force, since it can be more restrictive in some instances and less dependent on the convergence of numerical procedures.The behavior factor in seismic codes for building design is defined for typical construction materials based on damage observation and numerical models. A specific assessment is needed when new construction materials are adopted because building codes provide only boundary values. This thesis proposes a procedure for estimating the behavior factor that is applied to geo-sourced masonry buildings, but it could be adopted for any construction material. The methodology proposed to estimate the force reduction factor, and then the behavior factor, integrates both the seismic demand and building capacity. For this reason, this methodology can be considered as a capacity-demand-based approach. A nonlinear quasi-static analysis is coupled with dynamic analyses and the behavior factor is obtained on a statistical basis. The results are compared with the estimations obtained using demand-based, capacity-based and N2-based approaches. The impact of adopting a three-dimensional building model or an equivalent single-degree-of-freedom system with these methodologies is analyzed.The proposed capacity-demand-based-method provides, with a reduced computation time, a reliable estimation of the force reduction factor, close to the values obtained using the capacity-based-approach applied to a three-dimensional building model that is considered as a reference. Consequently, considering their reliability and efficiency, the proposed methodology for the behavior factor estimation is suitable for professional practice

Dans le contexte actuel d’accélération du changement climatique et d’augmentation de la population mondiale, le milieu de la construction doit faire face à des enjeux cruciaux : diminuer son impact environnemental tout en construisant suffisamment de logements. Face à ces enjeux, le développement de matériaux de construction bio-sourcés et locaux apparait comme une nécessaire alternative écologique à la construction en béton de ciment à l’impact environnemental conséquent. Cette thèse vise à développer des blocs de terre crue reproductibles, aux caractéristiques mécaniques maitrisées pour construire des bâtiments de trois étages. Les terres, stabilisées à l’aide d’ajouts bio-sourcés et sans liants hydrauliques, utilisées pour fabriquer ces blocs doivent être excavées en Bretagne. Ainsi, trois terres représentatives de la variabilité des ressources à l’échelle locale sont d’abord caractérisées. Les comportements rhéologiques de formulations de ces terres avec différents ajouts sont ensuite appréhendés afin de les adapter à des modes de mise en oeuvre étudiés : moulage, extrusion, compaction et vibrocompaction. Les caractéristiques mécaniques à l’état sec et en service présentées par chaque formulation de terre sont ensuite étudiées pour chaque procédé de mise en oeuvre. Enfin des caractéristiques de durabilité de ces formulations de terres bretonnes sont étudiées : absorption capillaire, résistances à l’érosion et à l’immersion. Les résultats obtenus permettent d’envisager le développement à une échelle semi-industrielle la fabrication de blocs porteurs en terre crue aux impacts environnementaux les plus faibles possible
In the actual context of accelerated climate change and increase in global population, the building industry must face crucial challenges: decrease its environmental impact while offering housing solutions for the humankind. To answer it, the development of new bio-based and local building materials appears to be a much-needed ecological alternative to cementitious materials that presents significant environmental footprint. This PhD work aims to develop earth-based blocks with guaranteed mechanical properties in order to build 3-storey buildings. These earths, stabilized using bio-based additions but without any cement or lime, are locally sourced. Therefore, three earths that represent the local variability of resources are first characterised. Then, the rheological behaviour of each type of earth mix is assessed in order to adapt earth mix-design to each studied forming process (compaction, vibro-compaction, casting and extrusion. Mechanical performances at the dry state and in-service life of each earth mix-design are measured for all studied processing routes. Finally, some durability properties of the Britanysourced earth-based materials are described: capillary absorption, erosion and immersion resistance. Obtained results show that produced blocks are as performant as cementstabilized earth materials and allow to consider the semi-industrial development of earth-based blocks fabrication units for structural purpose with limited environmental footprint

Face au réchauffement climatique et à la forte consommation énergétique du secteur du bâtiment, l'utilisation de matériaux à faible empreinte écologique et recyclables issus de sources biologiques représente une solution prometteuse pour atténuer ce problème.L'objectif de cette thèse est d’explorer les performances hygrothermiques à l'échelle du bâtiment d'un nouveau matériau bio-sourcé à base de pulpe de betterave et d'amidon de pomme de terre, avec un rapport massique égale à 0.4, préalablement élaboré, caractérisé et optimisé dans des études antérieures à l'échelle du matériau.Au début de cette étude, une investigation expérimentale approfondie a été entreprise sur la microstructure du matériau, ainsi que sur la cinétique de séchage et les performances mécaniques des deux types de briques (pleines et perforées). Il a été observé une performance supérieure des briques perforées par rapport aux briques pleines. Ensuite, l'étude a été approfondie par une analyse analytique, numérique et expérimentale des performances thermiques des briques perforées. Les résultats obtenus ont montré une bonne concordance entre les trois analyses réalisées.Finalement, l'analyse des propriétés hygrothermiques du bio-composite étudié a été réalisée à l'échelle du bâtiment. Les performances énergétiques globales, le contenu total en eau, le taux de séchage, le risque de condensation, le comportement thermique dynamique, ainsi que l'analyse du risque de croissance de moisissures pour quatre configurations d'isolation différentes ont été évalués numériquement dans deux conditions climatiques distinctes en France. Cette étude nous a permis de déterminer son adaptabilité à diverses conditions climatiques
In the face of climate change and the high energy consumption of the building sector, the use of low-impact and recyclable materials derived from biological sources represents a promising solution to mitigate this issue.The aim of this thesis is to explore the hygrothermal performance at the building scale of a new bio-sourced material based on beet pulp and potato starch, with a mass ratio of 0.4, previously developed, characterized, and optimized in previous studies at the material scale.At the beginning of this study, an in-depth experimental investigation was conducted on the material's microstructure, as well as on the drying kinetics and mechanical performance of the two types of bricks (solid and perforated). A superior performance of the perforated bricks compared to the solid bricks was observed. Subsequently, the study was furthered by an analytical, numerical, and experimental analysis of the thermal performance of the perforated bricks. The results showed good agreement between the three analyses conducted.Finally, the analysis of the hygrothermal properties of the studied bio-composite was carried out at the building scale. The overall energy performance, total water content, drying rate, condensation risk, dynamic thermal behavior, as well as the analysis of mold growth risk for four different insulation configurations were numerically evaluated in two distinct climatic conditions in France. This study enabled us to determine its adaptability to various climatic conditions

La croissance de caution vis-à-vis l'utilisation des produits pétroliers dans la construction a nécessité le besoin de développement des alternatives. Le BTP, en particulaire pour le secteur routière, a un certain nombre des piste ou les produits pétrolières ont utilisés, par exemple le liant pour les enrobés comme les agents régénérant (pour recyclage des enrobés), mais aussi le produits qui sont utilisés sur le chantier comme les anti-adhérents (ARA) et les débituminants (BR). Alors, il y a une besoin de remplacer les produits d'origines pétrolières par les alternatives bio-sourcés. Ce présent ouvre est une partie d'un projet qui va développer une nouvelle filière dédiée à la production de nouvelles formulations pour le BTP à partir de la transformation des huiles végétales et des graisses animales. Ce thèse concerne les produits développés seront destinés au l'asphalte, et alors, deux types d'applications sont particulièrement visés : (i) des agents anti-adhérents et (ii) des agents régénérants. Un débituminant sera développé aussi. Les produits anti-adhérents ont pour fonction d'empêcher le bitume d'adhérer aux engins de travaux sans effet secondaire, théoriquement, sur la matrice liante.. L'objet du travail est de caractériser l'efficacité et l'innocuité des agents anti-adhérents développés dans le cadre du projet et de développer les méthodes expérimentales visant à les évaluer. Trois essais principaux ont été développés pour caractériser la performance et innocuité des anti-adhérents vis-à-vis des essais qui ont optimisé leur implémentation et paramètres. La performance des anti-adhérents a été caractérisé par l'essai de glissance des enrobés. L'innocuité des anti-adhérents ont été caractérisés par des essais de fendage sur les enrobés et par l'essai de la dégradation de bitume. L'essai de la dégradation de bitume a servi aussi comme une mesure de la performance de débituminant. Les essais sur les anti-adhérents commerciaux d'Etats-Unis et la France a trouvé que ils ont deux modes de fonctionnement : i) lixiviation du bitume et ii) en formation d'une interface entre le les enrobés et la surface métallique. Même comme les deux modes ont été trouvé dans des certains anti-adhérents, le mode interface ont été trouvé préférable, grâce à l'option de garder les mêmes applications du produit pour plusieurs cycles de usage. Ensuite, un produit - basé sur glycérol sourcé de l'agro-industrie - a été développé. Les débituminants commerciaux ont été essayé, aves les conclusions : i) les débituminants plus effectifs ont eu les plus grande % des esters et ii) que les esters chaines courtes (C7-10) d'hautes concentrations ont été trouvé les plus efficace. L'agent régénérant est destiné à régénérer le bitume vieilli issu des agrégats d'enrobés (RAP) en lui redonnant ses propriétés originelles et en assurant leur maintien dans le temps. Le travail sur les agents régénérants se compose de la caractérisation physico-chimique du vieillissement du bitume et du bitume vieilli avec l'agent. Plus précisément, le travail se serve des techniques de spectrométrie IRTF (avec imagerie) et thermogravimétrie. Dans ce contexte, une produit bio-sourcé a été évalué comme une régénérant. Pour la spectroscopie FTIR, une moyenne de polir le mastique a été développé pour rassuré la platitude des échantillons. La régénération du bitume a été observé avec la spectrométrie ITRF, donc quelques peaks (notamment les indices IC=O and IS=O) pendant 0-42 jours de vieillissement dans l'étuve (loin-durée). Il a été trouvé qu'une période de vieillissement de 14 jours à l'étuve était à peu près équivalente au bitume vieilli par un cycle de RTFOT + PAV en termes de rhéologie et de la pénétration. Le mastic (vieilli 14 jours) a ensuite été mélangé avec un agent de bio-source (à 7,5% en poids de mastic). Il a été constaté par imagerie FTIR que l'indicateur de l'oxydation IS=O a été réduit par l'incorporation de l'agent régénérant dans le bitume
The growing health and environmental concerns brought on by the use of petroleum based products in the asphalt construction industry have necessitated the development of alternatives. Infrastructure, especially that involving transportation has many uses for petroleum products including, as fuel, as well as in asphalt pavement construction - where petroleum products have traditionally constituted the binder for the mix as well as the rejuvenating agents (for asphalt recycling) - along with various agents used in the construction process including bitumen removers and asphalt release agents. Thus, there is a need to replace petroleum base agents with bio-sourced and biodegradable substitutes. The present work is part of a project to develop bio-sourced (recycled from agricultural waste) products for the construction industry. This work is dedicated to developing products relating to the asphalt industry. Two types of product applications were envisioned: i) an asphalt release agent (ARA) and ii) an asphalt rejuvenating agent. Additionally, a bitumen remover (BR) developed as part of the work on the ARA. ARAs prevent asphalt from adhering to tools and equipment used in asphalt production, without producing overly negative side effects with regards to the pavement. Three principal tests methods were developed and optimized for the performance and damage to asphalt of the ARAs. The asphalt slide test was developed to quantify the performance of the ARA by sliding hot asphalt mix down a plate with the ARA applied. The testing of the damage to asphalt from ARAs consisted of testing an asphalt cylinder - in contact with an ARA for seven days - in indirect-tensile strength (ITS). The bitumen degradation test consisted of submerging a bitumen sample in an agent over a certain time and weighing the bitumen that did not dissolve in the agent. This was followed by the observation of the bitumen-ARA chemical interaction by FTIR spectrometry. This test served as an assessment of ARA damage to bitumen as well as of the performance of BRs. The testing of the commercial ARAs from both the French and USA markets found that they had two primary modes of functioning: i) by softening the bitumen and ii) by forming an interface between the asphalt and the metal surface. While some agents had elements of both, it was found that interface agents are preferable, due to the ability to use a single ARA application for multiple occasions. With this completed, a water-based bio-sourced substrate ARA - based on glycerol derived from agricultural waste - was developed. The commercially available BRs were tested as well, finding that i) the most effective BRs had the highest ester concentration and ii) that highly concentrated short chained ester (C7-10) were very effective bitumen dissolvers. The goal of rejuvenating agents is to regenerate the old bitumen from recycled asphalt pavement (RAP) by restoring the original properties and ensuring the stability of these properties over time. This part consisted of the development of methods for bitumen and aging, as well as characterization of the chemical rejuvenation of bitumen by FTIR spectrometry (including imaging) and thermogravimetric analysis. A bio-sourced rejuvenating agent was evaluated as well. For the imaging, a mastic polishing method was developed in order to attain as samples as flat as possible for the analysis. The bitumen rejuvenation was observed using FTIR spectroscopy analysis. Several peaks (notably IC=O and IS=O) were observed for bitumen oven aged up to 42 days (long term). It was found that an oven aging period of 14 days was roughly equivalent to bitumen aged by a RTFOT+PAV cycle it terms of rheology and penetration. The mastic (aged for 14 days) was then combined with a bio-sourced agent (at 7.5%w of mastic). It was found by FTIR imaging that the oxidation indicator IS=O, was reduced by the incorporation of the rejuvenating agent

L'objectif de cette thèse est de développer de nouveaux matériaux isolants bio-sourcés pour le bâtiment qui contribuent à réduire leurs impacts environnementaux. Les matériaux développés doivent avoir une faible énergie grise et une faible empreinte carbone. Ils doivent également contribuer à réduire les besoins énergétiques des bâtiments tout en assurant un confort hygrothermique élevé des utilisateurs. Tout d'abord, des matières premières d'origine agricole (chènevottes, anas de lin, paille de blé, paille de colza et rafles de maïs) sont caractérisées d'un point de vue chimique, physique, hygrothermique et mécanique, dans la perspective de développer des composites bio-sourcés destinés à l’isolation des bâtiments. Leur composition chimique se révèle intéressante pour le développement d'un liant vert. Une étude visant à évaluer cette aptitude est donc réalisée. A l'issue de cette dernière, deux liants correspondants à des extractions réalisées sur les rafles de maïs et sur les fines de lin sont retenus. D'autres liants provenant de l’industrie sont également sélectionnés pour la confection de composites. Puis des composites sont fabriqués pour étudier l'influence des granulats, du liant, de la granulométrie des granulats, de la réalisation d'un pré-traitement alcalins des granulats et de la pression de compaction appliquée lors de la mise en œuvre des composites sur leurs performances hygrothermiques ainsi que leurs propriétés mécaniques. Enfin, la résistance à l'immersion accidentelle et à l'humidité ainsi que la réaction au feu des formulations les plus prometteuses sont étudiées
The aim of this thesis is to develop new bio-based building insulating materials which contribute to reduce their environmental impacts. The developed materials shall have low embodied energy and low carbon footprint. They shall contribute to reduce energy needs of buildings and to ensure high hygrothermal comfort of users. First, raw materials from agricultural resources (hemp shiv, flax shiv, wheat straw, rape straw and corn cobs) are characterized from a chemical, physical, hygrothermal and mechanical point of view, with a aim of developing bio-based composites for the thermal insulation of buildings. Their chemical composition is interesting for the development of green binder. A study to assess this ability is carried out. At the end of the study, two binders corresponding to extractions performed on corn cobs and flax fines are developped. Other binders from industry are also selected for composite production. Then, composites are produced to study the influence of aggregates, binder, granulometry of aggregates, alkaline pre-treatment of aggregates and compaction pressure applied during the processing of composites on their hygrothermal performances and mechanical properties. Finally, the resistance to accidental immersion and humidity and the reaction to fire of the most promising formulations are studied

Pour des raisons liées au confort, les constructions modernes exigent des matériaux isolants acoustiques et thermiques, offrant de bonnes performances mécaniques. Dans ce cadre, la valorisation des fibres végétales issues de l’industrie agro-alimentaire, présente des avantages économiques et environnementaux. C’est ainsi que, la présente étude a pour objectif le développement d’un agro-composite multifonctionnel à base de fibres de canne à sucre, alliant de bonnes propriétés acoustiques et mécaniques.Les renforts étudiés présentent des distributions morphologiques (longueur et diamètre) pouvant être approchées par une loi log-normale. De plus, leur comportement hygroscopique révèle une forte capacité de reprise en eau (23%) en fonction de l’humidité relative et de la température, même si la masse volumique reste constante, malgré l’hétérogénéité des fibres.Les composites thermo-comprimés avec une matrice époxy, ont été caractérisés à l’aide d’un plan d’expériences ayant pour paramètres le diamètre des fibres (entre 0,5 et 4 mm) et leur taux massique (entre 40 et 70%). L’analyse de la microstructure révèle une isotropie dans le plan de fabrication et une anisotropie transverse. L’étude des propriétés acoustiques a montré que l’absorption sonore augmente avec le diamètre des fibres, tout en diminuant avec leur proportion massique, sur une gamme de fréquences comprises entre 500 et 1000 Hz. La caractérisation mécanique par des essais de flexion, a montré un comportement fragile, avec des écarts de raideur et d’effort maximal de l’ordre de 30%. En flexion, les matériaux dont le diamètre et le taux massique de fibres sont élevés ont les propriétés mécaniques optimales. De plus, l’analyse par stéréo-corrélation d’images a révélé un gradient de déformations non linéaire dans l’épaisseur de l’éprouvette, dû à l’hétérogénéité du matériau. Cette analyse a permis de montrer qu’une localisation des déformations normales conduit à la rupture de l’éprouvette. Par ailleurs, les essais de compression ont souligné l’anisotropie des matériaux et ont montré que les propriétés optimales sont obtenues pour des matériaux dont le taux massique de fibres se situe autour de 55% avec les fibres les plus fines. Enfin, un outil a été mis en place afin de trouver un compromis entre les propriétés mécaniques et acoustiques
For reasons of comfort, modern constructions require acoustic and thermal insulating materials, offering good mechanical performances. In this context, the valorization of plant fibres from the agro-food industry presents economic and environmental benefits. Thus, the aim of the present study is to develop a multifunctional sugarcane fibres reinforced epoxy porous composite combining good acoustic and mechanical properties.The study of the bagasse fibres geometry has shown that fibres’ length and diameter distribution can be fitted by lognormal laws. Composites manufactured by thermocompression process with an epoxy matrix were characterized using an experimental design whose parameters were the diameter of the fibres (between 0.5 and 4 mm) and their mass ratio (between 40 and 70%). The study of acoustic properties showed that the sound absorption increases with the diameter of the fibres, while decreasing with their mass proportion, over a frequency range between 500 and 1000 Hz. Mechanical characterisation by bending tests, has showed a fragile behavior, with deviations of stiffness and maximum stress around 36%. The stereo-correlation image analysis confirmed the heterogeneity of the strain fields throughout the thickness, in relation to the fracture observation

Dans le contexte des transitions énergétique et environnementale, la réduction de la demande énergétique des bâtiments est devenue un des objectifs majeurs pour la société. Une des solutions possibles pour atteindre cet objectif est l’utilisation de matériaux bio-sourcés dans la rénovation énergétique de l’habitat et dans les constructions neuves répondant aux normes BBC. Or, compte tenu que les isolants bio-sources sont hygroscopiques, il est important de veiller à ce que l’humidité ne s’accumule pas au sein de ce type de matériaux car cela peut favoriser le développement fongique et impacter la qualité de l’air intérieur. Ce travail de thèse a eu pour objectif d’une part d’étudier la potentialité de différents matériaux d’isolation (matériaux bio-sourcés / matériaux conventionnels) et d’autre part d’évaluer les émissions en COV de ces matériaux en absence et présence de moisissures. Les résultats ont mis en évidence une variabilité des réponses des matériaux bio-sourcés face à la croissance fongique selon la méthode employée. De plus, ils ont révélé que les isolants bio-sourcés de l’étude sont peu émissifs en ce qui concerne les composés organiques volatils (COV) réglementaires et que d’autres COV sont majoritairement émis par ces matériaux. De même, une influence d’une l’HR élevée sur les émissions en COV des matériaux natifs a été observée. Enfin, 15 COV potentiellement microbiens (COVm) ont été identifiés comme pouvant être associés à la croissance d’Aspergillus niger
In an ecological and environnemental transition contexte, enhacing building energy efficiency has become a major objectif for the society. One possible solution to reach this goal is the use of bio-based insulation materials in building retrofitting and new low energy constructions. However, as they are hygroscopic, it is important to avoid humidity accumulation within these materials because it may promote mould growth and influence volatile organic compounds (VOC) emissions from materials, degradating indoor’s air quality. This thesis aimed to asses the potentiality of bio-based and conventional insulation materials to mould growth and to study VOC emissions from non-contaminated and contaminated materials. The results showed a variety of responses from the materials to mould growth. Regarding VOC emissions, the studied materials are low emissive when it comes to reglamentary compounds but other VOC are emitted from these materials. In adittion, an influence of high relative humidity on VOC emission was observed. Therafter, 15 microbial VOC (mVOC) associated with Aspergillus niger growth, were identified