Tesi: "Matériaux de construction bio-sourcés"

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Viel, Marie. "Développement de composites bio-sourcés destinés à l’isolation des bâtiments". Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S122/document.

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Abstract (sommario):

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

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Colson, Valentin. "Panneaux composites bio-sourcés destinés à l'isolation des bâtiments : caractérisation des ressources et procédé de production". Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1S031.

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Abstract (sommario):

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

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Rosa, Latapie Séverine. "Modélisation et optimisation des performances thermiques des matériaux bio et géosourcés par approche multi-échelle : apport à la valorisation d'une large gamme de co-produits agricoles". Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSES152.

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Abstract (sommario):

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

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Postdam, Gérémie. "Développement de composites bio-sourcés à base de fibres de canne à sucre : caractérisation mécanique et acoustique". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCK022/document.

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Abstract (sommario):

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

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Guiheneuf, Simon. "Formulation et renforts de blocs en matériau terre pour une utilisation structurelle". Thesis, Rennes, INSA, 2020. http://www.theses.fr/2020ISAR0007.

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Abstract (sommario):

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

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Tobon, Monroy Ana Maria. "Etude de la potentialité du développement de micro-organismes sur des matériaux d'isolation bio-sourcés et conventionnels utilisés dans la rénovation de batiments : impacts sur la qualité de l'air intérieur". Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2020. http://www.theses.fr/2020IMTA0185.

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Abstract (sommario):

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

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Petkova, Natalia. "Form follows material ? : Stories of building in massive stone today". Electronic Thesis or Diss., Paris Est, 2023. https://these.univ-paris-est.fr/intranet/2023/TH2023PESC2017.pdf.

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Abstract (sommario):

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

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Harb, Elias. "Évaluation des performances hygrothermiques d'une paroi à base de pulpe de betterave". Electronic Thesis or Diss., Reims, 2024. http://www.theses.fr/2024REIMS004.

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Abstract (sommario):

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

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Tlijani, Mohamed. "Contribution à la caractérisation thermophysique de matériaux bio-isolants : valorisation des déchets de bois de palmier". Electronic Thesis or Diss., Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1157.

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Abstract (sommario):

Ce travail s’inscrit dans un contexte favorable au développement de nouveaux bétons dans le domaine du génie civil. Il consiste en la mise au point et la caractérisation d un béton renforcé de fibres obtenues à partir des déchets de bois de palmiers dattiers. Une première partie est consacrée à l’étude expérimentale des propriétés thermophysiques des fibres naturelles du palmier dattier. On montre que les facteurs essentiels affectant la conductivité thermique sont la variété du palmier dattier et l’orientation des fibres et que le bois de pétiole de palme est la partie la plus intéressante en tant qu’isolant thermique. les fibres végétales du bois de pétiole constituent, donc une alternative intéressante aux fibres inorganiques et synthétiques .Afin de remédier aux problèmes de stabilité dimensionnelle et de dégradation, on optimise la concentration du prétraitement alcalin nécessaire pour nettoyer et modifier la surface des fibres. Les effets du traitement sont étudiés au moyen d’un microscope électronique à balayage. Les conséquences sur les propriétés mécaniques du traitement alcalin sont également mises en évidence. L’analyse des résultats conduit à choisir une concentration optimale de 0,75 % pour l’hydroxyde de sodium.On s’intéresse ensuite au comportement du matériau composite obtenu à partir de chaux et de fibres de bois de palmier. On propose une démarche expérimentale et théorique originale sur la conductivité thermique, basée sur l’homogénéisation, de différentes formulations du béton de bois de pétiole de palmier ainsi que sur l’influence de la porosité. Finalement ce béton présente d’excellentes performances de point de vue isolation thermique.Finalement, on a procédé à une simulation numérique des phénomènes de transfert de chaleur au sein du béton de pétiole afin de valider le modèle de prédiction théorique choisi. nous avons, en effet refléchi à un modèle numérique inspiré de la modélisation théorique auto-cohérente (HAC) pour prédire la conductivité thermique numérique, basé sur des sphères concentriques d’air et de bois de pétiole occupant le centre de la matrice chaux, afin de balayer numériquement toutes les possibilites de dispositions de charges dans le composite. La dernière partie propose une validation des résultats expérimentaux obtenus à partir du développement d’un modèle tridimensionnel
The growing interest in new concrete and their use in many fields of civil engineering was that we wanted to bring a new approach to the design of a new product consisting of a reinforced concrete with basel end frond palm fibers. This led us to conduct the experimental study of thermal properties of natural fibers of date palm (Phoenix dactylifera L.). The analysis of experimental results showed that the essential factors affecting the thermal conductivity are the variety of date palm and the fiber orientation and that the basel end of the frond palm is the most interesting part as thermal insulation. However, the main problem encountered when using plant fibers as reinforcement is cohesion, bonding with the matrix and dimensional instability so the composite loses its mechanical properties. In this context, an alkaline pretreatment of palm fibers was envisaged to clean and modify the fiber surface to address the problems of dimensional stability of the fibers and degradation before their use as reinforcement in the cement matrix. We also studied the influence of chemical treatment with sodium hydroxide on the mechanical properties of processed samples, they were subjected to the tensile test to estimate the fracture strength for each treatment concentration, the Young's modulus and elongation at break corresponding. Subsequently, we conducted experimental and theoretical research on the thermal conductivity of different formulations of basel end palm wood concrete composite. The study of the theoretical apparent thermal conductivity was based on an approach that relies on a process whereas the material consists of a solid matrix combined with a fluid phase (air). Finally, we performed a numerical simulation of heat transfer phenomena to assess the thermal conductivity of basel end frond palm concrete composite and validate subsequently the theoretical prediction model selected. The results showed that the numerical approach based on the isotropic orientation of the particles in the composite coincides and approaches the physical reality

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Tlijani, Mohamed. "Contribution à la caractérisation thermophysique de matériaux bio-isolants : valorisation des déchets de bois de palmier". Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1157/document.

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Abstract (sommario):

Ce travail s’inscrit dans un contexte favorable au développement de nouveaux bétons dans le domaine du génie civil. Il consiste en la mise au point et la caractérisation d un béton renforcé de fibres obtenues à partir des déchets de bois de palmiers dattiers. Une première partie est consacrée à l’étude expérimentale des propriétés thermophysiques des fibres naturelles du palmier dattier. On montre que les facteurs essentiels affectant la conductivité thermique sont la variété du palmier dattier et l’orientation des fibres et que le bois de pétiole de palme est la partie la plus intéressante en tant qu’isolant thermique. les fibres végétales du bois de pétiole constituent, donc une alternative intéressante aux fibres inorganiques et synthétiques .Afin de remédier aux problèmes de stabilité dimensionnelle et de dégradation, on optimise la concentration du prétraitement alcalin nécessaire pour nettoyer et modifier la surface des fibres. Les effets du traitement sont étudiés au moyen d’un microscope électronique à balayage. Les conséquences sur les propriétés mécaniques du traitement alcalin sont également mises en évidence. L’analyse des résultats conduit à choisir une concentration optimale de 0,75 % pour l’hydroxyde de sodium.On s’intéresse ensuite au comportement du matériau composite obtenu à partir de chaux et de fibres de bois de palmier. On propose une démarche expérimentale et théorique originale sur la conductivité thermique, basée sur l’homogénéisation, de différentes formulations du béton de bois de pétiole de palmier ainsi que sur l’influence de la porosité. Finalement ce béton présente d’excellentes performances de point de vue isolation thermique.Finalement, on a procédé à une simulation numérique des phénomènes de transfert de chaleur au sein du béton de pétiole afin de valider le modèle de prédiction théorique choisi. nous avons, en effet refléchi à un modèle numérique inspiré de la modélisation théorique auto-cohérente (HAC) pour prédire la conductivité thermique numérique, basé sur des sphères concentriques d’air et de bois de pétiole occupant le centre de la matrice chaux, afin de balayer numériquement toutes les possibilites de dispositions de charges dans le composite. La dernière partie propose une validation des résultats expérimentaux obtenus à partir du développement d’un modèle tridimensionnel
The growing interest in new concrete and their use in many fields of civil engineering was that we wanted to bring a new approach to the design of a new product consisting of a reinforced concrete with basel end frond palm fibers. This led us to conduct the experimental study of thermal properties of natural fibers of date palm (Phoenix dactylifera L.). The analysis of experimental results showed that the essential factors affecting the thermal conductivity are the variety of date palm and the fiber orientation and that the basel end of the frond palm is the most interesting part as thermal insulation. However, the main problem encountered when using plant fibers as reinforcement is cohesion, bonding with the matrix and dimensional instability so the composite loses its mechanical properties. In this context, an alkaline pretreatment of palm fibers was envisaged to clean and modify the fiber surface to address the problems of dimensional stability of the fibers and degradation before their use as reinforcement in the cement matrix. We also studied the influence of chemical treatment with sodium hydroxide on the mechanical properties of processed samples, they were subjected to the tensile test to estimate the fracture strength for each treatment concentration, the Young's modulus and elongation at break corresponding. Subsequently, we conducted experimental and theoretical research on the thermal conductivity of different formulations of basel end palm wood concrete composite. The study of the theoretical apparent thermal conductivity was based on an approach that relies on a process whereas the material consists of a solid matrix combined with a fluid phase (air). Finally, we performed a numerical simulation of heat transfer phenomena to assess the thermal conductivity of basel end frond palm concrete composite and validate subsequently the theoretical prediction model selected. The results showed that the numerical approach based on the isotropic orientation of the particles in the composite coincides and approaches the physical reality

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El, Hachem Chady. "Etude expérimentale et modélisation multi-échelles du comportement hygro-mécanique des matériaux de construction : cas du bois". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLN051.

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Abstract (sommario):

L’habitat sain est le thème central des réflexions contemporaines du domaine du bâtiment élargies à l’environnement. Il comporte des préoccupations notables en matière de santé, de consommation énergétique (la ventilation, le chauffage, la climatisation et l’eau chaude), d’impacts environnementaux et de durabilité des matériaux de construction. Le choix préliminaire des matériaux utilisés pour la construction joue un rôle important dans la réussite d’un projet HQE (Haute Qualité Environnementale). Dans ce contexte, la problématique de prévision des champs de température et d’humidité demeure essentielle à l’intérieur des matériaux poreux de construction, où les matériaux biosourcés font l'objet d'un fort intérêt vu leurs qualités environnementales. Les matériaux biosourcés, étant hygroscopiques, ont tendance à absorber ou à restituer l’humidité, ce qui génère respectivement un gonflement ou un retrait. A l’échelle microscopique, l’humidité prend place soit par l’absorption de l’eau liée par les fibres, soit par l’existence d’eau libre dans les pores. Cette complexité des phénomènes microscopiques dans les matériaux biosourcés mène à une forte interaction entre l’aspect mécanique et les aspects de transferts de masse et de chaleur. L’existence de ce couplage est susceptible de modifier sensiblement les performances thermiques du bâtiment, et même sa durabilité. L’objectif visé par ce travail de thèse est l’étude et l’analyse microscopique du comportement hygrique des matériaux poreux de construction. L’aspect mécanique couplé à l’aspect hygrique est abordé en prenant en considération les déformations locales de gonflement - retrait, et leur impact sur l’hystérésis de teneur en eau. La maîtrise de ce couplage est primordiale tant sur le plan de la prédiction de la qualité des ambiances habitables que sur l’évaluation de la durabilité de ces structures. Le projet de thèse consiste à travailler à la fois sur les aspects modélisation, caractérisation et mesure des transferts hygriques. La quantification de ces phénomènes est réalisée à travers des campagnes de mesures expérimentales basées sur des techniques d’imagerie 3D (micro-tomographie aux rayons X). Le recours à la diffraction aux rayons X (DRX), à la corrélation d’images volumique, ainsi qu’à la résonance magnétique nucléaire (RMN) permet d’avoir une meilleure compréhension des échanges entre la matrice solide et l’eau liée et/ou libre. Tous ces travaux ont mené à une meilleure caractérisation de la morphologie du bois d’épicéa à l’échelle microscopique, ainsi qu’à une meilleure estimation des diverses variations dimensionnelles (gonflement) à l’échelle des parois cellulaires et de leurs constituants chimiques. Les résultats numériques obtenus sur la structure réelle 3D du matériau ont été couplés aux mesures expérimentales à travers la corrélation d’images volumiques (micro-tomographie aux rayons X) afin d’identifier les propriétés intrinsèques des phénomènes et du matériau. Ces travaux de thèse constitueront une base scientifique permettant une meilleure modélisation du couplage mécanique avec les transferts de chaleur et de masse dans les matériaux biosourcés
Healthy living is a main contemporary concern of the construction field, extended to the environment. It has significant concerns about health, energy consumption, environmental impact and sustainability of building materials. The preliminary selection of materials used for construction plays an important role in the success of high environmental quality projects. In this context, it remains essential to predict the temperature and humidity fields inside porous building materials, where bio-based materials are subject to a strong interest due to their environmental qualities.As bio-based materials are hygroscopic, they tend to absorb or restore moisture, which respectively generates swelling or shrinkage. At the microscopic scale, moisture takes place either by absorption of bound water by the fibers, or by the existence of free water in the pores. The complexity of microscopic phenomena in bio-based materials will lead to strong interactions between the mechanical aspect on one side and heat and mass transfers’ aspects on the other side. The existence of this coupling may significantly alter the building's thermal performance, as well as its durability.The objective of this thesis work is to study the microscopic hygric behavior of porous building materials. The mechanical aspect coupled to the hygric one is studied, taking into consideration the local swelling and shrinkage strains, and their impact on the hysteresis phenomenon. Understanding this coupling is very important in order to improve the quality of habitat and evaluate the durability of these structures.The PhD project consists on working on all aspects, modeling, characterization and measurement of hygric transfers. Quantification of these phenomena is achieved through experimental campaigns based on 3D imaging techniques (X-ray micro-tomography). The use of X-ray diffraction (XRD), digital volume correlation, as well as nuclear magnetic resonance (NMR) allows a better understanding of the interactions between the solid matrix and bound and/or free water. The corresponding results have led to a microscopic morphological characterization of spruce wood, as well as to a better estimation of the various dimensional variations of the cell walls, and their chemical components.The numerical results achieved on the real 3D structure of the material have been coupled to the experimental ones, using digital volume correlation technique (X-ray tomography), in order to identify the intrinsic properties of the material.These thesis works provide a scientific basis allowing the improvement of modeling of the mechanical coupling with heat and mass transfers in bio-based materials

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Hegde, Vikas. "Etudes diélectriques des matériaux biodégradables et/ou bio-sourcés". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT031/document.

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Abstract (sommario):

L'utilisation extensive des combustibles fossiles, l'émission de gaz à effet de serre dans l'atmosphère et les difficultés de recyclage des résidus de consommation incitent au recours accru aux polymères biodégradables. Dans le domaine du génie électrique, de nombreux polymères trouvent des applications dans les systèmes d'isolation des matériels électriques. Ces polymères sont issus du pétrole, peu respectueux de l'environnement et la plupart d'entre eux ne sont pas biodégradables. Dans le but de les remplacer, des polymères biodégradables ont été explorés.Une revue des travaux de recherche sur les polymères biodégradables dans le domaine du génie électrique a été réalisée. Les propriétés thermiques et électriques de polymères biodégradables et conventionnels sont rapportées et comparées.Les polymères biodégradables et / ou biosourcés sélectionnés et mis en œuvre sont le Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV), le polycaprolactone (PCL) et l’acide polylactique PLA. Un matériau nanocomposite basé sur PLA a également été préparé. Les propriétés diélectriques pour une large gamme de température et de fréquence ont été mesurées par spectroscopie diélectrique et analysées en s’appuyant sur les propriétés thermiques obtenues par DSC et DMA. La résistivité volumique et la tenue diélectrique ont pu également être mesurées. Ces polyesters biodégradables sont comparés aux polymères conventionnels
The declining resources of fossil fuels, increase in wide-spread pollution, emission of green-house gases and difficulties in recycling waste materials are pushing biodegradable polymers into prominence. In the domain of electrical engineering, many polymers find applications in various electrical insulation systems. These polymers are petro-based, not eco-friendly and most of them are not biodegradable. With an objective to replace conventional products, biodegradable polymers are explored for their dielectric properties.In this work, a detailed study on the present status in the research work on biodegradable polymers in the electrical engineering domain is presented. Thermal and electrical properties of both biodegradable and classical polymers are compiled and compared.The polymers processed and studied were Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV), Polycaprolactone (PCL), Poly(lactic acid) (PLA) and PLA based nanocomposite. Dielectric properties for a wide range of temperature and frequency were measured by dielectric spectroscopy and analyzed with the help of DSC and DMA experiments. Volume resistivity and electrical breakdown were measured on few polymers. These biodegradable polyesters were compared with conventional polymers

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Mikhailenko, Peter. "Valorization of by-products and products from agro-industry for the development of release and rejuvenating agents for bituminous materials". Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30094/document.

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Abstract (sommario):

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

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Niang, Ibrahim. "Contribution à la certification des bâtiments durables au Sénégal : cas d'étude des matériaux de construction biosourcés à base de Typha". Thesis, Reims, 2018. http://www.theses.fr/2018REIMS030.

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Abstract (sommario):

Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre du projet PNEEB/Typha (Programme National d’Efficacité Energétique des Bâtiments) pour la valorisation d’un roseau invasif, le Typha Australis, comme isolant thermique pour améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments au Sénégal. Un agromatériau à base de terre argileuse et de granulats de Typha Australis est élaboré afin d’évaluer l’influence de la morphologie et de la quantité de fibres sur le comportement du matériau. Pour cela, deux modes de production de granulats sont choisis : Une découpe longitudinale et une découpe transversale. Les propriétés physiques sont étudiées (taux de porosité, densité apparente et absolue, microstructure) et la tenue mécanique est déterminée. L'absorption acoustique est également évaluée, de même que les propriétés hygrothermiques et le comportement au feu. Les résultats montrent que la morphologie du granulat de Typha affecte le comportement en flexion, cisaillement et l’absorption acoustique. Son impact sur le comportement de compression est moins prononcé. Une portion plus importante de fibres de Typha réduit la résistance mécanique. En revanche, les performances hygrothermiques sont accrues en raison de la porosité de ces granulats. La fraction transversale de Typha permet d’améliorer la résistance thermique et d’accroitre les phénomènes de transfert de la vapeur d'eau. Cette étude a également permis de montrer que ces matériaux sont d'excellents régulateurs d'humidité. Enfin, les tests au feu révèlent qu’il s’agit de combustibles ininflammables en raison de la présence d'argile. L’influence de la morphologie des granulats n’est pas relevée
This work is a part of PNEEB/Typha project (National Program for Energy Efficiency of Buildings) for the valorisation of an invasive reed, the Typha Australis, as a thermal insulator to improve the energy efficiency of buildings in Senegal. An agromaterial based on clay soil and Typha Australis is elaborated in order to evaluate the influence of the amount and fibres morphology on the material behaviour. For this, two production mode of granulates are chosen: longitudinal and transversal cut. Physical properties are studied (porosity, apparent, and absolute density, microstructure) and mechanical strength is determined. Sound absorption is also evaluated, as well as hygrothermal properties, and fire behaviour. Results show that granulate morphology affects the mechanical shear and flexure behaviour, as well as the acoustic absorption. Its impact on the compression strength is less pronounced. A greater portion of Typha fibers reduces the mechanical strength. However, hygrothermal performances are increased due to the aggregates porosity. Typha transverse fraction improves thermal resistance and increase water vapor transfer. This study also shows that these materials are excellent moisture regulators. Finally, fire tests reveal that it can be classified as combustible but non-flammable due to the clay presence. The fibres shape does not have a great influence

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Galandon, Antoine. "Mise en œuvre et stabilité de matériaux bio-sourcés thermoplastiques expansés". Rouen, 2010. http://www.theses.fr/2010ROUES015.

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Abstract (sommario):

Il a été récemment montré qu'il était possible d'obtenir des films thermoplastiques biodégradables composés principalement de farine de blé. Dans ce travail nous nous intéressons aux possibilités de réaliser des matériaux expansés à partir d'une matière similaire. En adaptant les compositions d'un mélange de plastifiants, d'anti-agglomérants, d'expanseurs et de farine de blé (issue de sous-produits de la production de blé alimentaire), nous montrons qu'il est possible de mettre en œuvre des matériaux expansés biodégradables. À partir d'analyses réalisées sur des films extrudés non expansés, nous avons pu observer qu'une séparation de phase s'opère lors de la mise en œuvre de nos matériaux. Ces deux phases sont dépendantes du type et de la quantité de plastifiants. Nous avons un matériau présentant au moins une phase amorphe, une phase vitreuse et une phase cristalline. L'influence de la silice a été également étudiée par rapport aux propriétés mécaniques et aux dynamiques moléculaires du matériau. Les résultats montrent que les comportements observés sont comparables aux comportements des polymères synthétiques. L'ensemble de ces résultats nous a ensuite permis d'étudier l'expansion de ce matériau. Les paramètres d'extrusion, comme par exemple la température, ou la vitesse de vis sont étudiés. Nous avons pu montrer que le matériau montre une expansion qui passe par un maximum dont la valeur va dépendre des paramètres d'extrusion, du type d'extrudeuse, mais aussi de la composition du matériau et de sa structure
It has been recently shown it was possible to obtain biodegradable thermoplastics films based on wheat flour. In this work, we try to get expanded materials with similar matter. By adapting composition of a melt of plasticizers, anti-binding agent, expandable agent and wheat flour (by product of the food production), we show it is possible to bring onto play biodegradables expanded materials. From analysis realized on non expanded extrudates, we observed that a phase separation occurs when we prepare our materials. These phases are depending on the type and the quantity of plasticizers. We have a material showing at least one amorphous phase, one vitreous phase and a crystalline phase. The influence of silica has been also studied as a function of the mechanical properties and the molecular relaxation of the material. These results show the behaviour observed are comparable to that of the synthetic polymers. Then all these results have been used to study the expansion of this material. The extrusion parameters, like temperature, screw rotation speed have been studied. We have shown the material goes by a maximum of expansion which depends on the extrusion parameters, the extrusion machine, the composition of the melt and its structure

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Rix, Estelle. "Dispersions aqueuses de polyuréthanes bio-sourcés sans isocyanates". Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0378/document.

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Abstract (sommario):

Les polyuréthanes forment une importante famille de polymère ; ils sont obtenus industriellement à partir d’isocyanates, des dérivés du phosgène. Dans l’optique de s’affranchir de ces composés toxiques et de promouvoir l’utilisation de la biomasse, cette thèse s’intéresse à la synthèse de dispersions aqueuses de polyuréthanes sans isocyanates et dérivés d’huiles végétales. Deux voies de synthèse de polyuréthane sans isocyanate sont étudiées : la transuréthanisation et l’aminolyse des carbonates cycliques. Des synthons biscarbamates et bis-carbonates cycliques dérivés d’acides gras ont ainsi été développés, et leur polymérisation en masse avec des diols ou diamines étudiée. Les deux voies de synthèse permettent d’obtenir des polyuréthanes pour des températures de 20 à 130°C en quelques heures ; le méthanolate de sodium est identifié comme un catalyseur efficace lors de la transuréthanisation tandis que l’aminolyse des carbonates cycliques ne nécessite pas de catalyse. Les masses molaires (Mn) obtenues sont de l’ordre de 5-17kg.mol-1, ces résultats sont cohérents avec la littérature. La polymérisation en mini-émulsion (aqueuse) a alors été utilisée pour la synthèse de polyuréthanes par aminolyse des carbonates cycliques. De nombreuses expériences de formulation des mini-émulsions ont permis d’aboutir à des mini-émulsions et latex de polyuréthanes stables
Polyurethanes are a major polymer family; they are industrially obtained from phosgene derivatives: isocyanates. In order to avoid the use of such toxic compounds and to promote the use of biomass, this thesis investigates the synthesis of aqueous dispersions of nonisocyanate polyurethanes derived from vegetable oils. Two synthesis pathways have been studied; transurethanization and aminolysis of cyclic carbonates. Bis-carbamates and biscyclic carbonates were synthesized from fatty acids, and their polymerizations with diols or diamines were studied in bulk. The two routes allow the production of polyurethanes in a few hours at 20-130°C. Sodium methoxide is used as catalyst for transurethanization reactions while the other synthesis pathway does not require catalysts to proceed. Polyurethanes obtained have molar mass (Mn) around 5-17kg.mol-1, which is in accordance with the literature. The polymerization in aqueous miniemulsion was then investigated for the synthesis of polyurethane by aminolysis of cyclic carbonates. Many formulation experiments were necessary to achieve stable miniemulsion and latex; aqueous dispersions of bio-based non-isocyanate polyurethanes were then obtained

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Chavez, Castillo Ana Gabriela. "Apport des modèles réduits pour la caractérisation thermique de matériaux de construction : mesures in situ d'isolants et étude multi-échelle d'un bois sec". Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST040.

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Abstract (sommario):

En simulation numérique thermique, le problème inverse consiste à partir de mesures de température, à retrouver un ou plusieurs paramètres de l'équation de la chaleur discrétisée. C'est une procédure complexe qui reste souvent limitée à une géométrie simple. L'idée est alors d'utiliser des modèles réduits thermiques de type modaux, qui vont permettre de diminuer considérablement le nombre d'inconnues tout en maintenant une précision satisfaisante sur l'intégralité du domaine modélisé. Ces modèles vont alors permettre d'étendre la technique des problèmes inverses à tout type de géométrie, quelle que soit sa complexité.L'objectif de ce travail de thèse consiste à évaluer l'efficacité d'une telle méthode pour une application liée à la thermique du bâtiment, dans laquelle on cherche à identifier les propriétés de matériaux isolants (capacité et conductivité thermiques).Le principal travail a été la mise en application de cette technique pour une mesure in situ, via une sonde de type fil chaud, jusqu'ici inadaptée aux isolants thermiques.Une seconde application de cette technique de résolution de problèmes inverses par modèle réduit est la caractérisation d'un matériau bio-sourcé à partir de relevés tomographiques à l'échelle microscopique.Pour ces deux applications, les développements numériques effectués ont permis la réalisation de premiers essais expérimentaux encourageants
In numerical thermal simulation, the inverse problem consists in finding one or more parameters of the discretized heat equation from temperature measurements. This is a complex procedure that often remains limited to simple geometry. The idea is then to use modal-type thermal reduced models, which will considerably reduce the number of unknowns while maintaining satisfactory accuracy over the entire modelled domain. These models will then allow to extend the technique of inverse problems to any type of geometry, whatever its complexity.The objective of this thesis work is to evaluate the efficiency of such a method for an application related to building thermics, in which one seeks to identify the properties of insulating materials (thermal capacity and conductivity).The main work has been the application of this technique for an in situ measurement, using a hot wire probe, which has so far been unsuitable for thermal insulation.A second application of this technique to solve inverse problems by reduced model is the characterization of a bio-sourced material from tomographic surveys at the microscopic scale.For these two applications, the digital developments carried out have allowed the realization of encouraging first experimental trials

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Francois, Camille. "Contribution au développement de composites 100% bio-sourcés : synthèse de polyépoxydes bio-sourcés, traitement de fibres de chanvre au CO2 supercritique et incidence sur les propriétés des matériaux". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCK041/document.

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Abstract (sommario):

Ces travaux de thèse constituent une contribution au développement de composites chanvre/époxy 100% bio-sourcés. Les enjeux environnementaux actuels favorisent l'émergence de matériaux issus de ressources renouvelables telles que les fibres végétales mais conduisant aussi à une large gamme de synthons bio-sourcés, notamment à l'origine de prépolymères époxydiques. Une étude approfondie des deux constituants (fibres de chanvre et matrices polyépoxydiques) est réalisée avant l'étape d'élaboration des composites. Un traitement au CO2 supercritique est appliqué sur les fibres de chanvre utilisées comme renfort dans les matériaux composites. Le résultat de ce traitement mène à une meilleure individualisation ainsi qu'à une baisse du pouvoir hygroscopique des fibres. Ces aspects, décisifs pour garantir de bonnes propriétés pour le composite final, sont néanmoins nuancés par une baisse des propriétés ultimes en traction à l'échelle des fibres mais également à l'échelle du composite. De la même façon, la diminution du pouvoir hygroscopique des fibres après traitement se répercute à l'échelle du composite, permettant ainsi d'améliorer la durabilité du composite. La synthèse des résines époxydiques utilisées dans cette étude est réalisée à partir de ressources renouvelables et abondantes telles que la lignine. Les polyépoxydes thermodurcissables ainsi préparés présentent de bonnes performances, compatibles avec le cahier des charges pour des applications composites à renfort végétal. Au regard des résultats obtenus, les composites 100% bio-sourcés sont des matériaux d'avenir. Leur développement nécessite néanmoins une étude approfondie de leur durabilité
This thesis contributes to the development of 100% bio-based hemp/epoxy composites. Current environmental issues favor the emergence of materials derived from renewable resources such as plant fibres and a wide range of bio-based building-blocks, source of epoxy prepolymers in particular. An intensive investigation of the two constituents (hemp fibres and polyepoxidic matrix) is carried out before the composites manufacturing. Supercritical CO2 treatment is applied to hemp fibres used as reinforcement in composite materials. This treatment, not optimized, leads to better individualization as well as a decrease in the hygroscopic power of the fibres. These aspects, which are essential in order to guarantee good properties for the final composite, are nevertheless qualified by a loss of mechanical properties at the fibre scale but also at the composite scale. In the same way, the decrease in the hygroscopic power of the hemp fibres after treatment is reflected at the composite scale, thus improving the durability of the crosslinked material. The synthesis of the epoxy resins used in this study is made from abundant resources such as lignin. The thermosetting polyepoxides prepared in this study have good performance, compatible with the specification for composite applications with plant fibres reinforcement. In view of the results obtained, 100% bio-based composites are materials with a high future potential. Nevertheless, their development requires a comprehensive sustainability study

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Guerfala, Wassim. "Élaboration de bio-composite hybride à matrice thermoplastique : formulation optimale et modélisation du comportement statique en vue d'une application pour pièces de structure dans l'automobile". Electronic Thesis or Diss., Ecole centrale de Nantes, 2023. http://www.theses.fr/2023ECDN0022.

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Abstract (sommario):

L’impact environnemental devient un sujet de plus en plus important dans l’industrie automobile, ce qui pousse les constructeurs à réduire les émissions de CO2 à travers des motorisations propres et à travers l’allègement des structures. Les matériaux composites, associant légèreté et résistance mécanique, présentent une bonne alternative aux aciers standards avec une réduction de masse considérable. L’objectif principal de notre étude est l’application des matériaux bio-composites dans la structure automobile.Pour répondre aux différentes exigences mécaniques, thermiques et économiques, le premier objectif de ce travail est de développer un matériau composite hybride à base de deux fibres naturelles ayant des caractéristiquescomplémentaires permettant d’optimiser les performances du composite, tout en garantissant une homogénéité de son comportement mécanique. Le second objectif concerne l’élaboration d’un outil numérique qui permettrait un pré-dimensionnement rapide de structures qui prend en compte les particularités de ce type de matériau composite hybride. En effet, les exigences et les demandes au sein de l’industrie automobile évoluent rapidement et d’une manière continue, il est nécessaire de pouvoir produire une réponse rapide et à moindre frais (les campagnes expérimentales sont souvent longues et coûteuses pour des matériaux sensibles et encore plus quand ces derniers sont influencés par les conditions environnementales)
The environmental impact is becoming increasingly important in the automotive industry, pushing OEMs to reduce CO2 emissions through clean engines and structural weight reduction. Composite materials, combining lightness and mechanical strength, offer a good alternative to standard steels with a considerable weight reduction. This study mainly aims to apply bio-composite materials in the automotive structure.To meet the various mechanical, thermal and economic requirements, the first objective of this study is to develop ahybrid composite material based on two natural fibers with complementary characteristics to optimize its performance while guaranteeing the homogeneity of its mechanical behavior. The second objective is the development of a numeric tool that would allow rapid pre-design of structural parts reinforced with this hybrid composite material. Indeed, the obligations of the automotive industry are quickly and continuously changing; it is necessary to provide quick and cost-effective responses (compared to the long and expensive experimental campaigns especially when there is sensitivity to the environmental conditions to consider)

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Thibaut, Camille. "Développement de matériaux fibreux cellulosiques pour la production d'objets bio-sourcés imprimés en 3D par extrusion". Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02570560.

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Abstract (sommario):

Ce projet vise à développer de nouveaux matériaux bio-sourcés cellulosiques qui pourront être mis en forme via le procédé d’impression 3D par extrusion pour produire des objets 3D complexes et multi-matériaux. Ce travail a consisté tout d’abord à formuler des pâtes aqueuses à fort taux de matière sèche présentant des propriétés adéquates aux exigences de l’impression 3D par extrusion. Des mélanges associant des particules micrométriques organiques (cellulose sous forme de fibres courtes ou poudre, poudre de graphite, etc.) et des dérivés de celluloses (carboxymethylcellulose) ont été étudiés et ont permis l’obtention d’une pâte homogène, compatible avec le procédé d’impression 3D par extrusion qui présente des déformations limitées lors de la phase de séchage de l’objet imprimé. Une seconde phase du projet s’est ensuite concentrée sur l’adaptation et l’optimisation du système d’impression 3D par extrusion ainsi que des paramètres associés afin de garantir une fidélité optimum des objets produits en regard des modèles numériques. Les limitations de ce nouveau matériau au niveau du design des pièces produites ainsi que des paramètres d’utilisation ont été déterminées. Pour caractériser les objets produits, plusieurs approches de caractérisations innovantes comme le suivi du séchage d’une pièce imprimée par tomographie ont été mises en œuvre. Ces résultats ont permis d’aboutir à l’impression 3D de formes complexes en matériau 100% cellulosique avec des propriétés mécaniques comparables aux thermoplastiques habituellement utilisés en impression 3D de fils fondus
This project aims at developing new cellulosic bio-based materials for additive manufacturing (AM) by extrusion to produce complex and multi-materials 3D parts. First, this project has evaluated the compatibility of aqueous and high solid content formulations with AM by extrusion. Formulations composed of micrometric organics fillers (cellulose fibers or powder and graphite powder) and cellulose derivatives (carboxymethyl cellulose) were investigated and results in a selection of homogeneous pastes with strong potential for AM by extrusion and limited deformation of the printed part upon air drying. The second stage of this project focused on adjustment and optimization of AM by extrusion equipment and the related settings to guarantee an optimum shape accuracy of 3D printed parts compared to the 3D numerical model. A printing setting guideline and design limitations adapted to the developed paste were suggested. To characterize the printing parts, different innovative methods such as the temporal monitoring by X-ray tomography of a printed part upon drying were implemented. The results of this project lead to the AM by extrusion of complex part 100% cellulose based with mechanical properties close to thermoplastic materials commonly used with fused filament fabrication process

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Mazhoud, Brahim. "Elaboration et caractérisation mécanique, hygrique et thermique de composites bio-sourcés". Thesis, Rennes, INSA, 2017. http://www.theses.fr/2017ISAR0024/document.

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Abstract (sommario):

En réponse aux préoccupations environnementales, l'utilisation du béton de chanvre s'est développée ces dernières années et a montré son efficacité d'un point de vue hygrothermique. L’analyse de son cycle de vie souligne l’intérêt environnemental du chanvre et montre que le constituant le plus impactant est le liant, généralement à base de chaux. L'objectif de cette thèse est de développer des composites à base de chanvre en substituant à la chaux une matrice minérale moins impactante. Plusieurs formulations sont réalisées avec différentes matrices liantes et différents dosages en chanvre. D'une part, le liant commercial ThermOⓇ est utilisé pour produire des bétons de chanvre «classiques», servant de référence comparative. D' autre part, des matrices liantes sont développées à base de fines issues de boue de lavage. La terre commerciale ClaytecⓇ est également considérée. Après avoir présenté les différentes matières premières retenues pour cette étude. Le liant ThermOⓇ est caractérisé pour différents dosages en eau. Les fines issues de boues de lavage font l'objet d'une étude de stabilisation visant à satisfaire des objectifs de résistance mécanique de la matrice liante. Une stabilisation avec 5 % de ciment portland couplé à 5% de ThermOⓇ est retenue pour la suite de l'étude. Cette formulation n'impacte pas significativement la conductivité thermique de la matrice liante, tout en permettant d'atteindre les objectifs mécaniques fixés. Les composites réalisés avec les différents liants sélectionnés présentent des dosages chanvre / liant évoluant entre 0.4 et 0.75, dosage conventionnels pour des applications toit, mur et dalle. Ils sont mis en œuvre par compaction, ce qui conduit à des masses volumiques comprises entre 370 et 6 15 kg/m3 et des porosités comprises entre 70 et 81 %. Les comportements mécaniques, thermiques et hygriques des composites sont évalués. Les performances mécaniques mesurées répondent aux exigences des règles professionnelles Construire en Chanvre, y compris pour les composites réalisés avec des fines non stabilisées. Les isothermes de sorption obtenues sont des sigmoïdes de classe II ou Ill. présentant des teneurs en eau plus élevées pour les composites réalisés avec le ThermOⓇ. Les valeurs MBV obtenues montrent que les composites à base de fines ou de terre ClaytecⓇsont meilleurs régulateurs hygriques que les composites réalisés avec le liant ThermOⓇ, respectivement classés excellents et très bons régulateurs hygriques. Les performances thermiques des composites en permettent un usage en isolation répartie. Au point sec, la conductivité thermique dépend essentiellement de la masse volumique, sans impact du type de liant. Lorsque l'humidité relative ambiante augmente, la conductivité thermique des composites à base de liant ThermOⓇ est plus impactée que celle des autres composites, en lien avec les isothermes de sorption. Cette étude montre donc toute la pertinence du développement de composites formulés à l'aide de fines issues de boues de lavage en substitution de la chaux
In response to environmental concerns, the use of hemp concrete has been developed in recent years and has shown its efficiency from a hygrothermal point of view. Its life cycle analysis underlines the environmental interest of hemp and shows that the most impacting component is the binder, usually lime-based. The aim of this thesis is to develop hemp-based composites by substituting lime with a less impacting mineral matrix. Several formulations are made with different binder matrices and different hemp content. On the one hand, the ThermO® commercial binder is used to produce "classic" hemp concrete, which are used as a comparative reference. On the other hand, binder matrices are developed based on washing mud fines. Claytec® commercial earth is also considered. After presenting the different raw materials selected for this study, the ThermO® binder is characterized with several water ton binder ratios. The washing mud fine stabilisation is investigated regarding mechanical resistance objectives. A stabilization with 5% of portland cement coupled with 5% of ThermO® is selected for the following development. This formulation does not significantly affect the thermal conductivity of the binder matrix, while allowing to achieve the fixed mechanical objectives. The composites made with the various selected binders have hemp I binder ratios ranging between 0.4 and 0.75, conventional ratio for roof, wall and floor applications. They are implemented by compact ion, which leads to densities ranging from 370 to 61 5 kg/m3 and porosities ranging from 70 to 81%. The mechanical. Thermal and hygric behaviors of the composites are investigated. The measured mechanical performances meet the requirements of the professional rules Construire en Chanvre, even for composites made with unstabilized fines. The sorption isotherms obtained are class II or III sigmoid, with higher water contents for composites made with ThermO®. The MBV values obtained show that the composites made with fines and with Caytec® earth are better hygric regulators than the composites made with ThermO® binder, respectively classified as excellent and as very good hygric regulators. The thermal performances of the composites allow a use in distributed insulation. At the dry point, the thermal conductivity mainly depends on the density, without impact of the type of binder. As ambient relative humidity increases, the thermal conductivity of ThermO®, binder-based composites is more impacted than that of other composites in connection with sorption isotherms. This study thus shows the relevance of the development of composites formulated with washing mud fine as a substitute tor lime

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Zarzour, Noura. "Modélisation, identification structurelle et estimation du facteur de comportement pour les bâtiments en maçonnerie géo-sourcée dans les zones sismiques". Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur, 2024. http://www.theses.fr/2024COAZ5056.

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Abstract (sommario):

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

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Goumghar, Amirouche. "Élaboration et étude des performances dynamiques de composite bio-sourcés à architecture hybride lin—verre". Electronic Thesis or Diss., Reims, 2023. http://www.theses.fr/2023REIMS002.

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Abstract (sommario):

L'utilisation des matériaux composites renforcés par des fibres végétales ne cesse de croitre dans divers secteurs tels que l'automobile et le packaging. Toutefois, le problème de leur sensibilité à l'humidité freine encore leur utilisation dans des applications exposées à des conditions environnementales extrêmes. Par conséquent, l'hybridation des fibres végétales avec des fibres synthétiques peut constituer une voie prometteuse pour améliorer certaines propriétés des composites à renfort végétal. C'est dans ce contexte que se situe le présent travail doctoral. Il présente une analyse expérimentale du comportement en fatigue par traction--traction et en fatigue par chocs à faible énergie de stratifiés non hybrides et hybrides lin-verre/époxyde. Une investigation de leur durabilité après un vieillissement hydrique jusqu'à la saturation est également présentée. À cette fin, plusieurs plaques des composites non hybrides et hybrides lin-verre/époxyde ont été élaborées par le procédé d'infusion sous vide. Dans un premier temps, nous avons réalisé une caractérisation en traction monotone des composites de l'étude et étudié la cinétique de diffusion de l'humidité au sein de ces matériaux. Les résultats de ces essais montrent que le remplacement de couches de lin par des couches de verre améliore nettement les propriétés mécaniques stratifié lin/époxyde et diminue également sa masse d'eau absorbée à saturation. Ensuite, des essais de fatigue cyclique ont été réalisés sur des éprouvettes composites non vieillies et vieillies. Ces essais de fatigue ont été couplés à la technique de l'émission acoustique afin d'identifier les mécanismes d'endommagement et leur chronologie d'apparition. Pour évaluer l'effet de la charge de fatigue sur la perte de rigidité, les boucles d'hystérésis et le facteur d'amortissement des composites non hybrides et hybrides ont été étudiées. L'analyse des signaux acoustique permet d'identifier trois classes de signaux acoustiques dans tous les composites étudiés. Ces trois classes sont attribuées aux principaux mécanismes d'endommagement comme la fissuration matricielle, la décohésion fibre--matrice et la rupture des fibres. Cette attribution est consolidée par des observations microscopiques obtenues à l'aide d'un microscope électronique à balayage. Enfin, des essais de fatigue par chocs à faible énergie ont été réalisés sur des échantillons composites non vieillis et vieillis. Les résultats obtenus montrent clairement que le composite lin/époxyde absorbe une grande partie de l'énergie d'impact en déformation élastique. Cependant, le stratifié verre/époxyde consomme cette énergie en endommagement et rupture. De plus, le vieillissement hydrique fragilise tous les composites étudiés et diminue leur résistance à la fatigue par chocs
The use of natural fibre-reinforced composite materials is growing in various sectors such as automotive and packaging. However, the problem of their sensitivity to humidity still hinders their use in applications exposed to extreme environmental conditions. Therefore, the hybridization of natural fibres with synthetic fibres can constitute a promising way to improve some properties of natural fibre-reinforced composites. It is in this context that the present doctoral work is situated. It presents an experimental analysis of the tensile-tensile fatigue and low-energy impact fatigue behaviour of non-hybrid and hybrid flax-glass/epoxy laminates. An investigation of their durability after water aging until saturation is also presented. To this end, several plates of non-hybrid and hybrid flax-glass/epoxy composites have been fabricated by the vacuum infusion process. First, we carried out a monotonic tensile characterization of the studied composites and evaluated the kinetics of moisture diffusion within these materials. The results of these tests show that the addition of glass layers to the flax/epoxy laminate improves its mechanical properties and also reduces its mass of water absorbed at saturation. Then, cyclic fatigue tests were performed on unaged and aged composite specimens. These fatigue tests were coupled with the acoustic emission technique in order to identify the damage mechanisms and their chronology of appearance. To evaluate the effect of fatigue loading on the loss of stiffness, hysteresis loops and the damping factor of non-hybrid and hybrid composites were investigated. The analysis of the acoustic signals makes it possible to identify three classes of acoustic signals in all the studied composites. These three classes are attributed to the main damage mechanisms such as matrix cracking, fibre/matrix decohesion and fibre breakage. This attribution is supported by microscopic observations obtained using a scanning electron microscope. Finally, low-energy impact fatigue tests were performed on unaged and aged composite samples. The obtained results clearly show that the flax/epoxy composite absorbs a large part of the impact energy and transforms it into elastic energy. However, the glass/epoxy laminate consumes this energy in damage and breakage. In addition, water aging weakens all the studied composites and reduces their resistance to impact fatigue

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Honoré, Mathilde. "Mise au point de nouveaux bio-composites verts innovants à base de roseau commun Phragmites australis : applications en plasturgie et en éco-construction pour le bâtiment". Thesis, Lorient, 2020. http://www.theses.fr/2020LORIS572.

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Abstract (sommario):

L'utilisation de fibres végétales, tant dans le domaine de la plasturgie que dans celui du bâtiment, permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre et par conséquent l'impact environnemental de l’Homme. L'intérêt envers les bio-composites utilisant des fibres végétales telles que le chanvre, le bois, le lin mais également le roseau miscanthus ne cesse d'augmenter. Il n'existe, à l'heure actuelle, que très peu de travaux s’intéressant au roseau phragmites australis. Pourtant, n'utilisant pas de surfaces cultivées, cette plante invasive est indépendante des enjeux agricoles et ne demande aucun intrant chimique. La récolte du roseau s'inscrit donc dans une démarche de gestion des zones humides tout en valorisant un matériau aux multiples propriétés. Les travaux de cette thèse sont consacrés à la caractérisation du matériau brut phragmites australis et à l’étude de son éligibilité comme matériau en substitution de trois matériaux de référence, le bois, le miscanthus et la chènevotte, largement utilisés comme renforts en plasturgie et en éco-construction. Des formulations de composites utilisant deux matrices polymères (polypropylène et polybutylène succinate) à différents taux de charges végétales et d’agent compatibilisant ont été caractérisées d’un point de vue de leurs propriétés mécaniques par des essais de traction, flexion et choc Charpy. Le vieillissement à l’eau de ces composites a également été étudié et corrélé au caractère hydrophobe du roseau. Pour le volet construction, des formulations à base de roseaux de différentes origines et utilisant différents liants (chaux aérienne, plâtre et terre) ont été testées en compression et avec des mesures de conductivité thermique afin d’évaluer le comportement du roseau en tant que matériau d’usage pour le bâtiment
The use of plant fibres, both in the field of plastics processing and in the building industry, makes it possible to reduce greenhouse gas emissions and therefore the environmental impact of mankind. Interest in biocomposites using plant fibres such as hemp, wood, flax and also miscanthus reed is increasing. Nowadays, there is very little work on the reed phragmites australis. However, as it does not use cultivated areas, this invasive plant is independent of agricultural issues and does not require any chemical inputs. The reed harvest is therefore part of a wetlands management approach while enhancing the value of a material with multiple properties. This work is devoted to the characterisation of the raw material phragmites australis and to the study of its eligibility as a substitute material of three reference materials, wood, miscanthus and hemp shiv, widely used as reinforcements in plastics processing and eco-construction. Composite formulations using two polymer matrices (polypropylene and polybutylene succinate) with different rates of plant fillers and coupling agent were characterised from the point of view of their mechanical properties by Charpy tensile, flexural and impact tests. The water ageing of these composites was also studied and correlated to the hydrophobic character of the reed. For the construction application, formulations based on reeds of different origins and using different binders (lime, plaster and earth) were tested in compression and with thermal conductivity measurements in order to evaluate the behaviour of the reed as a material for building use

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Asli, Mounir. "Etude des transferts couplés de chaleur et de masse dans les matériaux bio-sourcés : approches numérique et expérimentale". Thesis, Artois, 2017. http://www.theses.fr/2017ARTO0210/document.

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Abstract (sommario):

Le travail développé dans cette thèse a pour but d’étudier le comportement hygrothermique de matériaux isolants bio-sourcés, et plus particulièrement les fibres de bois, le béton de chanvre, la laine de lin, la laine de mouton, le métisse® et les anas de lin. Ces matériaux, par essence naturels, présentent des spécificités liées à leur origine (animale ou végétale) et à leur structure (fibres, paille, matrice solide…). Leur porosité, très élevée, les rend réactifs aux variations d’humidité relative ambiante, ce qui peut impacter leurs performances thermiques et leur durabilité (comme pour tous les matériaux), mais également leur conférer des capacités de régulation. Dans un souci d’améliorer la connaissance de ces matériaux particuliers, nous proposons tout d’abord d’étudier l’impact causé par l’humidité sur leurs caractéristiques thermiques, principalement la conductivité thermique et la chaleur spécifique. Ensuite les caractéristiques hygrothermiques sont étudiées, ce qui permet de mieux comprendre les phénomènes dépendant des capacités d’adsorption, de désorption, de perméabilité ou de résistance à la vapeur d’eau. On se rend compte également de l’importance du gradient de température sur l’évolution des transferts hygriques au sein des matériaux. En plaçant les isolants bio-sourcés sous sollicitations aléatoires ou en conditions réelles d’utilisation, nous pouvons suivre leur comportement d’un point de vue expérimental. Le couplage à une approche numérique permet d’identifier les paramètres d’influence prépondérants, dans l’optique de la prédiction des transferts couplés chaleur/masse par une simulation dans des conditions particulières d’utilisation, comme la rénovation d’un habitat existant. On constate à partir de mesures in situ que ces matériaux ont une grande capacité d’adaptation à des environnements dont l’humidité relative est évolutive
The work developed in this thesis aims to study the hygrothermal behavior of bio-sourced insulating materials, and more particularly wood fibers, hemp concrete, linen wool, sheep wool, material made of textile recycling (metisse®) and flax shives. These materials, which are essentially natural, have specific characteristics linked to their origin (animal or vegetable) and their structure (fibers, straw, solid matrix, etc.). Their very high porosity makes them reactive to the relative humidity variations, which can affect their thermal performances and their durability (as for all materials), but also give them a regulation capacities. In order to improve the knowledge of these particular materials, first, we propose to study the impact caused by moisture on their thermal characteristics, mainly thermal conductivity and specific heat. Then the hygrothermal characteristics are studied, which makes it possible to better understand the phenomena depending on the capacities of adsorption, desorption, permeability or water vapor resistance. Also, we realize the importance of the temperature gradient impact on the evolution of the hygroscopic transfers within the materials. By placing the studied bio-sourced insulation materials under random loading or under real conditions, it will be possible to follow their hygrothermal behavior from an experimental point of view. The numerical approach makes it possible to identify the preponderant influence parameters, in the context of the prediction of coupled heat and mass transfers by simulation under particular conditions of use, such as the renovation of an existing habitat. On the basis of in situ measurements, it can be seen that these materials have a high adaptability to environments whose relative humidity is evolutionary

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Ghorbel, Inès. "Elaboration, caractérisation et mise en œuvre de matériaux polymères à base de polysemicarbazides et polyester furanique bio-sourcés". Thesis, Lyon, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAL0013.

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Abstract (sommario):

Ce travail est développé dans le but d’élaborer, caractériser et mettre en œuvre de matériaux polymères à base de polysemicarbazides et polyesters furaniques bio-sourcés. L’étude comporte trois grandes parties : la synthèse et l’optimisation du procédé de synthèse de poly(acylsemicarbazide)s, la préparation de quelques mélanges de polymères en mini-bivis de polymères furaniques (PEF ou PSC) avec le PET, le PLA et le PHA et l’élaboration de nouveaux copolyesters furano-aliphatiques par polymérisation par ouverture de cycle (PEF/PCL) ou par réactions d’interéchanges à l’état fondu de mélange d’homopolymères (PEF/PCL, PEF/PLA et PEF/PHA). Nous rapportons dans le premier chapitre de ce mémoire la synthèse d’une série de dihydrazides bifuraniques et l’étude de leur réactivité vis-à-vis de divers diisocyanates aromatiques afin d’élaborer des polyacylsemicarbazides furano-aromatiques. Notre étude est abordée en examinant le comportement d’un système de monomères modèle dans différentes conditions expérimentales afin d’optimiser le procédé de polycondensation avant de l’appliquer à diverses combinaisons de monomères. Nous traitons dans le deuxième chapitre l’élaboration de nouveaux matériaux à base de polymères furaniques (PEF ou PSC) par mélange de polyesters à l’état fondu. Pour cela, nous avons élaboré 3 types de mélanges polyester furaniques / polyesters aliphatiques et aromatiques. Enfin, nous nous intéressons dans le troisième chapitre à la synthèse de divers polyesters furaniques à extrémités contrôlées : PEF-dihydroxy (PEF di-OH), PEF-dicarboxylé (PEF di-COOH), PEF-diéthylester (PEF di-COOEt) et PEF à extrémités mixtes (PEF di-OH/COOEt). Ces derniers ont été utilisés pour l’élaboration de nouveaux polyesters furano-aliphatiques par la technique de polymérisation par ouverture de cycle (PEF /PCL) ou suite à des réactions d’interéchange à l’état fondu à partir de mélanges d’homopolymères (PEF/PLA, PEF/PHA et PEF/PCL)
This work aims at elaborating, characterising and processing polymer materials based on bio-sourced polysemicarbazides and furanic polyesters. The study has three main parts : Synthesis and optimisation of the synthesis of poly(acylsemicarbazide)s, elaboration of polymer blends based on furanic polymers (PEF or PSC) with PET, PLA and PHA and elaboration of new furano-aliphatic copolyesters by ring opening polymerisation (PEF/PCL) or by inter-exchange reactions between ’homopolymers (PEF/PCL, PEF/PLA et PEF/PHA) in the melt. The first chapter reports on the synthesis of a serie of bifuranic dihydrazides and on the study of their reactivity with several aromatic diisocyanates in order to elaborate furano-aromatic polyacylsemicarbazides. The behaviour of model monomer systems in various experimental conditions is studied in order to d’optimise the polycondensation processbefore transfering it to several monomer combinations. In the second chapter, we study the elaboration of new materials based on furanic polymers (PEF or PSC) blended with polyesters in the melt. 3 kinds of blends based on furanic polyesters / aliphatic and aromatic polyesters. The third chapter is devoted to the synthesis of furanic polyesters with controlled ends : dihydroxy-PEF (PEF di-OH), dicarboxylate-PEF (PEF di-COOH), diethylester-PEF (PEF di-COOEt) as well as PEF with mixed ends (PEF di-OH/COOEt). The latest have been used for the elaboration of new furano-aliphatic polyesters by ring opening polymerisation (PEF /PCL) or after interexchange reaction in melt homoplymer blends (PEF/PLA, PEF/PHA and PEF/PCL)

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Dobircau, Larisa. "Relations structures-propriétés dans les composites 100 % naturels, bio-sourcés, renforcés par des fibres végétales". Rouen, 2011. http://www.theses.fr/2011ROUES016.

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Abstract (sommario):

Le devenir des matières plastiques issues de la production pétrolière est de plus en plus remis en cause et en conséquence de nouvelles matières plus repectueuses de l'environnement sont proposées. Parmi ces nouvelles matières, les plastiques issus de bio-ressources en général, et l'amidon en particulier, semblent être capables de remplacer les matières plastiques issues de la pétrochimie. Ainsi, le premier objectif de ce travail est d'étudier l'influence des différents constituants utilisés pour la mise en oeuvre d'une matrice thermoplastique à base de farine de blé sur les propriétés physiques des films obtenu. Nous avons réalisé des films de compositions différentes et comparé les structures, les morphologies, les propriétés thermiques, mécaniques et vibro-acoustiques obtenues. Puis, nous nous sommes intéressés à la valorisation des fibres naturelles (coton, lin et bambou) par leur incorporation dans notre matrice. Ces fibres n'ont pas été choisies par hasard. En effet, le coton est issu du recyclage de découpe de tissus, la fibre de lin courte est un sous-produit de la production des fibres longues et enfin le bambou a l'avantage de croître très rapidement. Nous avons pu montrer dans un premier temps, que la composition de la matrice initialement établie dans un brevet peut être simplifiée et améliorée par la suppression de certains constituants comme la silice, le stéarate de magnésium et le sorbitol en partie. Dans un deuxième temps, des composites 100 % naturels "low-tech" ou à courte durée de vie ont été réalisés en variant la nature du renfort utilisé. A l'avenir, les performances observées peuvent permettre de cibler des marchés bien spécifiques
Over the last decades the consumption of synthetic polymers and their products increased rapidly and the problems concerning the plastic wastages are now one of the most important limiting factors for its extensive usages. The research efforts are being harnessed in the development of fully biodegradable "green" materials. Among these new materials , plastics resulting from bio-resources in general, and starch in particular, seem to be able to replace polymers resulting from petro chemistry. Thus, the primary goal of this work was to study the effect of the composition of a wheat flour based matrix on the physical properties. By the mean of an extrusion process, we carried out films with different compositions and compared the structures, morphologies, the thermal and mechanical properties obtained. Then, we focused on the valorisation of natural fibres (cotton, flax and bamboo) by their incorporation in our matrix. These fibres were not chosen by hazard, indeed, cotton is resulting from the recycling of fabric cutting, the short flax fibres are a by-product of the production of long fibres and finally the bamboo because this plant can present very fast growths. We could show initially that the matrix composition initially established in a patent can be simplified and improved by the suppresion of certain components like silica, stearate of magnesium and partly the sorbitol. Then, "low-tech" 100 % natural composites (short life time) were carried out by varying the nature of the reinforcement used. In the future, these performances will make it possible to target quite specific markets

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Menager, Charlotte. "Valorisation du liège et de la subérine pour l’élaboration de résines thermodurcissables et de composites bio-sourcés". Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019AZUR4109.

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Abstract (sommario):

Le liège est un matériau issu du chêne-liège, le Quercus suber L. dont l’écorce est extraite environ tous les dix ans. Ce matériau est connu principalement pour son utilisation dans le secteur vinicole pour l’élaboration de bouchons ainsi que dans le domaine du bâtiment pour la fabrication de panneaux agglomérés avec une résine à base de polyuréthane. Cependant la mise en forme et le traitement du liège produisent des tonnes de résidus de liège qui représentent 20 % de la production totale du liège. La granulométrie trop faible de ces résidus ne permet pas de les utiliser pour les applications précédentes. Le but de ce travail de thèse est donc de valoriser l’usage de ces résidus de liège et d’élaborer une nouvelle résine bio-sourcée pouvant remplacer l'agglomération jusqu’alors réalisée par des résines issues de la pétrochimie. Dans un premier temps, le mécanisme de polymérisation d’une première matrice bio-sourcée à base d’huile de lin époxydée est étudiée grâce à la méthode isoconversionnelle avancée. Les performances de trois acides dicarboxyliques possédant une longueur de chaînes différentes sont comparés en tant que durcisseur. Dans un second temps, le composant majoritaire en masse dans le liège, la subérine, est extrait. Elle se présente sous deux textures différentes. Par cette méthode, la subérine est extraite d’une manière plus adaptée aux contraintes des industries. Elle peut ainsi être produite pour des applications à plus faible valeur ajoutée. Une étude de la réactivité entre l’huile de lin époxydée et la subérine a ainsi été mise en place pour concevoir un nouveau type de matériau thermodurcissable bio-sourcé à base de liège. Enfin deux types de composites liège/liant bio-sourcés sont étudiés dans le cadre de ce travail de thèse avec d’une part le poly(alcool furfurylique) et d’autre part l’utilisation d’huiles végétales. Les surfaces de fracture, les propriétés thermiques et mécaniques de ces composites sont observées, étudiées et comparées à des échantillons agglomérés avec des résines déjà commercialisées à base de polyuréthane
Cork is derived from the cork oak outer bark (Quercus suber L.) which is harvested around each ten years. This material is known mainly for its use in wine and building industries for cork stoppers production, on the first hand and for the manufacture of agglomerated insulated cork panels with a polyurethane resin on the second hand. However during the industrial cork processing, cork residues are produced which are representing 20 % of total cork production. The granulometry of these residues is too low and they are not suitable for cork conventional applications. The goal of this thesis is to valorize the use of cork residues and to agglomerate them thanks to a biobased resin that can replace the use of petrochemical resin. In a first part, mechanisms of polymerisation of a first biobased matrix is studied based on epoxidized linseed oil thanks to the use of isoconversional method. Performances of three dicarboxylic acids with a various carbon chain length are compared as hardener. Then, the major component of cork, named suberin, is extracted in the form of two different textures. Secondly, suberin is also extracted with a way more adapted for industrial constraints in order to produce it for low value-added applications. A study of the reactivity between epoxidized linseed oil and suberin is drived to design a new biobased thermoset material. Finally two types of biobased cork composites are studied in this PhD work with two different matrix: the poly(furfuryl alcohol) and epoxidized vegetal oils. The fracture surfaces as well as thermal and mechanical properties of these composites are observed, studied and compared to samples agglomerated with commercially available on polyurethane resin

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Avramescu, Ana-Maria. "Approche de l'impact des matériaux bio-sourcés sur la qualité perçue des produits : cas de la fibre de lin". Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01001740.

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Abstract (sommario):

Dans un contexte d'éco-conception, les efforts d'innovation amènent de nouveaux matériaux dits bio-sourcés qui participent à réduire l'impact des produits sur l'environnement. S'agissant de nouveaux matériaux, l'innovation porte également sur l'amélioration de la qualité perçue par le consommateur. Le challenge est donc de concevoir des produits respectueux de l'environnement à l'aide de nouveaux matériaux écologiques tout en garantissant une qualité perçue au moins identique à celle des matériaux synthétiques classiques. Le design sensoriel, par l'utilisation de l'évaluation sensorielle, est l'une des disciplines qui permet de prendre en compte le ressenti sensoriel des consommateurs. Cependant, dans la littérature, peu de travaux portent sur l'application des méthodes d'évaluation sensorielle à des matériaux bio-sourcés. Face à ce constat, nos travaux se proposent d'étudier la possibilité d'évaluer, avec des méthodes d'analyse sensorielle, un matériau bio-sourcé à base de fibres de lin de la même manière qu'un synthétique à base de fibres de verre. Plus précisément, nos travaux proposent une approche basée sur une évaluation sensorielle tactile et une évaluation instrumentale objective de la surface de ces deux matériaux. Nos résultats ont permis de valider l'application des méthodes d'évaluation sensorielle tactile sur un matériau bio-sourcé. Nos travaux ont permis la définition de profils sensoriels pour le toucher concernant le matériau à base de fibres de lin. Les résultats obtenus ont aussi permis de valider la possibilité de corréler certains indicateurs tactiles subjectifs avec des mesures instrumentales objectives. L'ensemble des connaissances développées dans le cadre de ces travaux offre aux concepteurs une aide précieuse dans le choix des matériaux bio-sourcés en éco-conception et plus généralement en conception de produits.

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Julien, Jean Mario. "Développement de polymères et composites alvéolaires bio-sourcés à base de poly(acide lactique)". Phd thesis, Lille 1, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00726158.

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Abstract (sommario):

L'utilisation de polymères issus de ressources renouvelables et la substitution de pièces massives par des produits alvéolaires constituent des approches intéressantes dans le contexte actuel de développement durable. Cette thèse porte donc sur le développement de polymères et composites alvéolaires bio-sourcés à base d'acide polylactique (PLA) et de fibres de cellulose obtenus par extrusion moussage en présence d'un agent d'expansion chimique endothermique (CFA). Les conditions d'extrusion moussage du PLA ont été optimisées selon des critères de réduction de densité. Un jeu optimal de paramètres en extrusion mono-vis (profil de température, vitesse de vis, conditions de refroidissement) a permis d'atteindre une fraction de vide de 47 % avec un taux de cellules ouvertes entre 10 et 26 %. Les paramètres matériaux (grade de PLA, nature et taux de CFA) montrent un effet notable sur la fraction de vide, la taille et la densité de cellules ainsi que sur les propriétés mécaniques. Une modification du PLA par irradiation g (à différentes doses et taux d'agent de réticulation TAIC) ou par incorporation d'un allongeur de chaine époxydé à des taux variables n'a pas permis d'augmenter la fraction de vide (44 % maximum) mais présente un effet significatif sur la taille des cellules (-39 %), la densité cellulaire (+60 %) et les propriétés mécaniques. L'incorporation de fibres de cellulose à différents taux et facteurs de forme (fibres courtes et microfibres) n'a pas amélioré la fraction de vide (10-25 %) mais a un effet sur la taille des cellules (-48 %) et le taux de cellules ouvertes (26-38 %). Le traitement des fibres par un aminosilane n'a pas induit de modification de propriétés.

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Ronasi, Sara. "Étude d'élaboration des mélanges de matériaux bio-sourcés à base d'amidon plastifié et de poly (acide lactique) et de leur compatibilisation". Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0264/document.

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Abstract (sommario):

Ces travaux de recherche ont porté sur l'élaboration et la compatibilisation de mélanges de matériaux biosourcés à base d'amidon plastifié et de poly (acide lactique). La transformation de l'amidon natif en amidon plastifié est réalisable par extrusion en utilisant des plastifiants. Dans notre étude, les propriétés finales de l'amidon plastifié ont été contrôlées en faisant varier les conditions du procédé (température, temps de séjour, vitesse de rotation des vis) et du matériau (nature et teneur en plastifiant). La plastification de l'amidon par l'eau, le glycérol, le sorbitol et l'acide citrique a ainsi été étudiée. Les mélanges d'amidon plastifié et le poly (acide lactique)(PLA) ont été préparés et caractérisés dans la deuxième partie du travail. Afin d'améliorer la compatibilité de ces polymères, une voie consiste à incorporer un copolymère dans le mélange.Dans ce travail, le copolymère utilisé est un copolymère (Amylose-g-PLA) constitué d'une dorsale amylose et de greffons poly (acide lactique). Une polymérisation en trois étapes a été utilisée pour la synthèse du copolymère dans le but de contrôler la taille et le nombre de greffons de PLA. Deux types de copolymère ont été préparés : le type 1 contenant un nombre élevé de greffons de faible masse molaire et le type 2 contenant un nombre limité de greffons de haute masse molaire. L'efficacité de l'addition de ces copolymères Amylose-g-PLA dans les mélanges (PLA et amidon plastifié) est étudiée dans la dernière partie de ce travail. Une comparaison entre la morphologie et les propriétés mécaniques des mélanges préparées avec ces différents copolymères révèle l'efficacité plus élevée du copolymère de type 1
This study dealt with the development and the compatibilization of the blends of plasticized starch and polylactic acid. The transformation of native to plasticized starch is possible by extrusion in the presence of plasticizers. In this work, the final properties of plasticized starch are controlled by changing process parameters (temperature, extrusion time, screw's rotation speed) and nature and quantity of plasticizers. Plasticization of starch by water, glycerol, sorbitol and citric acid is studied. The blends of plasticized starch and poly (lactic acid) (PLA) are prepared and characterized in the second part of this work. To improve the compatibility of the blend, one way is the addition of a copolymer to the mixture to stabilize the dispersed phase in the matrix. The copolymer used in this work (Amylose-g-PLA) is constituted of amylose backbone and poly (lactic acid) (PLA) grafts. The number and the size of the grafted chains of PLA have been controlled by a three step process polymerization. Two copolymer structures have been prepared: type1, containing high numbers of low molar weight PLA grafts and type 2, lower numbers of high molar weight PLA grafts. In the final part, efficiency of these copolymers (Amylose-g-PLA) in these blends is studied. The comparison between morphology and mechanical properties of blends prepared with these copolymers, demonstrate the higher efficiency of type1 copolymer

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Billes, Elise. "Préparation d'oligomères de cellulose par dépolymérisation pour la synthèse de nouveaux composés amphiphiles bio-sourcés". Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0209/document.

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Abstract (sommario):

Le but de cette thèse est de produire des oligomères de cellulose de dispersité faible. Pour ce faire, deux méthodes ont été imaginées : la méthode « fishing » où des oligomères de cellulose sont obtenus par hydrolyse acide puis sont séparés par solubilisation sélective dans une phase organique à l’aide d’un polymère synthétique. Le ratio des tailles du polymère synthétique et des oligomères de cellulose sera responsable de la sélectivité. La méthode « masking » où des portions de cellulose de la taille des futurs oligomères sont protégées par un polymère synthétique lors d’une hydrolyse enzymatique.Dans les deux cas, les polymères synthétiques contiennent des acides boroniques qui permettent une interaction réversible avec les sucres.Malgré de nombreuses tentatives, ces deux méthodes n’ont pas été couronnées de succès. Pour la première, le procédé n’était pas sélectif. Pour la seconde, le polymère permettant une interaction tout au long de la chaine de cellulose n’a pas pu être synthétisé. La dispersité des oligomères obtenus par hydrolyse acide (degrés de polymérisation (DP) de 1 à 12) a cependant pu être réduite de façon satisfaisante en solubilisant les DP les plus faibles dans le méthanol.Enfin, la fraction insoluble dans le méthanol, après fonctionnalisation de l’extrémité réductrice par un groupement azide, a été couplée à un acide stéarique fonctionnalisé alcyne par chimie « click ». L’auto-assemblage de ce nouveau composé amphiphile a été étudié dans l’eau, la CMC a été mesurée à 100 mg.L-1. Les objets observés sont sphériques, de taille homogène avec un diamètre moyen de 140 nm ce qui indique une morphologie en vésicule
The purpose of this study is to produce uniform cellulose oligomers. In this frame, two methods were considered:for the “fishing” method, the oligomers obtained by acidic hydrolysis of cellulose are separated by selective solubilisation in an organic phase thanks to a synthetic polymer. The size ratio between the synthetic polymer and the cellulose oligomer would be responsible for the selectivity.For the “masking” method, parts of cellulose backbone having the size of the future oligomers are protected with a synthetic polymer during an enzymatic hydrolysis.In both cases, the synthetic polymers contain boronic acid groups that interact reversibly with saccharides.Despite various attempts, these two methods were not crowned with success. The first one was eventually not selective. For the second one, the polymer allowing an interaction all along the cellulose backbone could not be synthesised. The dispersity of the oligomers obtained by acidic hydrolysis (polymerisation degree (DP) from 1 to 12) was satisfactorily decreased by solubilising the smaller DP in methanol.To finish, the methanol-insoluble fraction was functionalised at the reducing end with an azide group. It was then coupled to an alkyne-functionalised stearic acid by click chemistry. The self-assembly of this new amphiphilic compound was studied in water, the CMC was measured at 100 mg.L-1. The particles formed were spherical, homogeneous and had an average diameter of 140 nm, which indicate a vesicle morphology

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Chennouf, Nawal. "Phénomènes de transfert de chaleur et de masse dans les composites de bois de palmier dattier : comportement sous sollicitations dynamiques". Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC0012.

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Abstract (sommario):

Promouvoir le béton à base de bois de palmier dattier (DPC) dans la construction neuve et dans la rénovation des bâtiments existants nécessite en premier lieu une caractérisation complète de son comportement hygrothermique à multi échelle (matériau, paroi et bâtiment). Dans ce travail de thèse, le comportement hygrothermique du béton de bois palmier dattier a été étudié expérimentalement à l'échelle matériau, puis à l'échelle mur. Dans une première partie, les isothermes d’adsorption-désorption ainsi que l’effet d’hystérésis du DPC ont été caractérisés dans des conditions statiques. Les résultats recueillis ont révélé une capacité hydrique élevée de ce matériau par rapport à d’autres matériaux de construction. Par ailleurs, la valeur du tampon hydrique et l'effet de la température sur les cycles successifs d'adsorption / désorption ont également été évalués dans des conditions dynamiques. Il a été constaté que le processus de sorption est fortement affecté par la variation de la température. Les résultats obtenus ont permis de classer le DPC comme un matériau hygroscopique possédant une excellente capacité de régulation d’humidité. Dans la deuxième partie de la thèse, le comportement hygrothermique d’un mur en DPC a été étudié expérimentalement à l’aide d’une chambre climatique. Plusieurs scénarios de variations de température et d'humidité relative ont été appliqués sur une seule face du mur. Les variations de la température et d'humidité à différentes profondeurs de la paroi ont été mesurées à l'aide de capteurs. Plusieurs phénomènes thermo-hydriques ont été mis en évidence tels que l'effet du couplage de transfert de chaleur et d'humidité relatif aux phénomènes d'évaporation-condensation et d’adsorption-désorption. En outre, une inertie thermique et hydrique importante a été observée à travers le mur de DPC, ce qui permet de limiter la surchauffe et de réduire la condensation interstitielle pour des constructions durables
Promoting the date palm concrete in new constructions and renovating buildings requires a full hygrothermal characterization at several scales (material, wall and building). In this thesis, the hygrothermal behavior of date palm concrete was experimentally investigated, firstly at material scale then at wall scale. In the first part, the adsorption-desorption isotherms and the hysteresis effect of DPC were characterized under static conditions.The results revealed a high hygric capacity for this material compared with other classical building materials. The moisture buffer value and the effect of temperature on successive adsorption/desorption cycles were also assessed under dynamic conditions. It was found that the sorption process is highly affected by the temperature. Furthermore, this bio-based mortar was classified as hygroscopic and breathable material with excellent moisture buffer capacity. In the second part of the thesis, we have experimentally investigated the hygrothermal behavior at wall scale. The investigation was performed using a climatic chamber where the variation of temperature and relative humidity were applied on one side of the wall. These both parameters were measured at different depths of the biobased wall using sensors. Several thermo-hygric phenomena were highlighted such as the high coupling effect between the heat and moisture transfer due to the evaporation-condensation and adsorption-desorption phenomena. Besides, significant thermal and hygric inertia was observed through the DPC wall which allows mitigating overheating and reducing interstitial condensation for sustainable constructions

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Ben, Dahou Dounia. "Nouveaux matériaux nanoporeux et bio-hybrides à base de nanoparticules minérales et/ou celllulosiques : relation structure/propriétés". Thesis, Lorient, 2015. http://www.theses.fr/2015LORIS363/document.

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Abstract (sommario):

Cette thèse s'intéresse à la préparation, par la technique de la lyophilisation, des aérogelsà base de celluloses et de charges minérales destinés à une utilisation potentielle dans le domainede l'isolation thermique. Le premier objectif de la thèse a été la caractérisation de différentescelluloses (cellulose (PBPD), nanocristaux (NCC) et nanofibrilles oxydées (NFCs)), les chargesminérales (principalement la zéolithe) et les différents aérogels résultants de différentescombinaisons des matériaux de départ utilisés. Nous avons utilisé pour la caractérisation desmatériaux de départ et des aérogels des techniques d'analyse telles que la diffraction des rayonsX (DRX), la BET, le MEB et le potentiel zêta. Nous avons également caractérisé les propriétésmécaniques des aérogels par des essais de compression et leurs propriétés de conductionthermique dans le régime non stationnaire par la technique du fil chaud. Il s’est avéré qu’unestructuration multi-échelles de ces différentes celluloses favorise la création de méso etnanoporosités au détriment de la macroporosité. Ceci favorise le confinement de l’air dans le bioaérogelpar effet de Knüdsen et améliore ses propriétés d’isolation thermique. D'autre part lesnanoparticules (organiques et inorganiques) permettent d'avoir des aérogels de très bonnespropriétés mécaniques. Le troisième objectif était d'essayer d'autres charges minérales (autres quela zéolithe) dans les différentes celluloses et d’explorer les propriétés morphologiques,structurales, thermiques et mécaniques. Cette étude a permis de montrer l'importance descaractéristiques morphologiques et géométriques des charges minérales dans le contrôle despropriétés physiques et mécaniques des aérogels bio-hybrides
This thesis focuses on the preparation, using freeze drying technique, of aerogels madefrom cellulose and mineral fillers intended for potential use in the field of thermal insulation. Thefirst goal of this thesis was the characterization of different cellulose (cellulose (PBPD)nanocrystals (NCC) and oxidized nanofibrils (NFCs)), the inorganic filler (mainly zeolite) and theresulting aerogels prepared by various combinations. We used for the characterization of thestarting materials and the aerogels analytical techniques such as x-ray diffraction (XRD), BET,SEM and the zeta potential. We also characterized the mechanical properties of the aerogels bycompression tests and their thermal conduction properties in the non-steady state by the hot wiretechnique. It has been found that multi-scale structure of these celluloses promotes the creation ofmeso and nanoporosities to the detriment of macroporosity. This promotes the confinement ofthe air in the bio-aerogel by Knudsen effect and improves their thermal insulation properties. Onthe other hand, the nanoparticles (organic and inorganic) allow the aerogels to have very goodmechanical properties. The third objective was to try other mineral fillers (other than the zeolite)in combination with the different cellulose and explore the morphological, structural, thermaland mechanical of the corresponding aerogels. This study has allowed showing the importance ofmorphological and geometrical characteristics of the mineral fillers in controlling physical andmechanical properties of the bio-hybrid aerogels

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Seng, Billy. "Etude expérimentale et numérique du comportement hygrothermique de blocs préfabriqués en béton de chanvre". Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30153.

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Abstract (sommario):

Le béton de chanvre est un matériau de construction biosourcé pouvant répondre aux problématiques environnementales actuelles. Utilisé comme matériau de remplissage avec une bonne capacité isolante, il possède également la capacité de réguler l'humidité relative intérieure. Son comportement hygrothermique complexe résulte notamment de performances thermiques et hydriques interdépendantes. La prédiction de ces effets est réalisée à l'aide de modélisation et simulation de transferts hygrothermiques. Toutefois, l'utilisation de données d'entrée les plus représentatives possibles de la réalité est nécessaire. Les méthodes de caractérisation courantes ont souvent été développées pour des matériaux conventionnels et peuvent montrer des limites dans le cas de matériaux biosourcés. L'objectif principal de ces travaux est de déterminer les propriétés hygrothermiques d'un bloc de béton de chanvre préfabriqués à l'échelle industrielle, de mieux appréhender cette caractérisation et de décrire son comportement hygrothermique via des simulations numériques. Le matériau étudié est formulé à partir d'un liant pouzzolanique et de granulats de chènevotte. Une partie de ce travail de thèse a donc porté sur la caractérisation des propriétés physiques, thermiques et hydriques du béton de chanvre étudié ainsi que sur les méthodes de mesure. Pour chaque paramètre hygrothermique étudié, plusieurs méthodes ont été confrontées afin d'en évaluer l'impact. Dans la mesure du possible, l'influence de la température et de l'humidité sur les différents paramètres a également été estimée. Un modèle de transferts hygrothermiques est proposé avec une évaluation d'ordre de grandeur dans le cas du béton de chanvre à partir des propriétés de la littérature. Ce modèle est appliqué à une étude expérimentale à l'échelle de la paroi, dans une enceinte bi-climatique, mettant en avant l'impact de la sorption et du changement de phase sur les transferts de chaleur. En ce qui concerne les propriétés thermiques, l'étude expérimentale à l'échelle du matériau met en évidence l'impact significatif du protocole expérimental sur le résultat de mesure, en particulier pour la chaleur massique. Pour les propriétés hydriques, les essais mettent en avant l'intérêt de réaliser une étude paramétrique de type round-robin sur les matériaux biosourcés. [...]
Hemp concrete is a bio-based construction material able to meet current sustainable issues. Used as filling and insulating material, it has the capacity to regulate the indoor relative humidity. Its complex hygrothermal behavior results on interdependent thermal and hydric performances. The prediction of the hygrothermal effect is performed through heat and moisture transfer modeling and simulation. However, the use of representative inputs is necessary. Standard characterization methods have often been developed for usual building material and can show some limitations in the case of bio-based material. The main objective of these works is to determine the hygrothermal properties of a precast hemp concrete produced at industrial scale, have a better understanding of this characterization and describe its hygrothermal behavior through numerical simulations. The studied material is based on pozzolanic binder and hemp aggregates. One part of this work deals with the characterization of the physical, thermal and hydric properties of the studied material and with the measurement methods. For each hygrothermal properties, several methods have been confronted. If possible, the temperature and humidity influences have been appraised. A heat and moisture transfer model is proposed with a scale analysis based on hemp concrete properties from the literature. This model has been applied to wall scale experiments highlighting the impact of sorption and phase change phenomena on the heat transfers. With regards to the thermal properties, the experimental study at material scale highlights the significant impact of the experimental protocol on the result of the measure, particularly for the specific heat capacity. For hydric properties, the studies put forward the interest of performing a parametric round-robin test dedicated to bio-based materials. An air permeability measurement protocol designed for regular concrete has been adapted in order to evaluate the performance of a very permeable material such as the hemp concrete. The numerical model is validated on a test from a standard and a test from the literature. It manages to describe test with usual ambient solicitations performed in the bi-climatic chamber

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Condassamy, Olivia. "Valorisation d'une lignine alcaline industrielle : vers le développement de nouveaux synthons et oligomères bio-sourcés issus de la lignine". Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0265/document.

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Abstract (sommario):

La première partie de ce projet à consisté à isoler la lignine à partir de liqueurs industrielles et à la purifier pour s’affranchir des sucres, des minéraux et autres constituants. Pour cela, un protocole efficace en trois étapes a été proposé pour obtenir des échantillons de lignine avec une pureté satisfaisante (95%) et pour récupérer 68% de la lignine initialement présente dans la liqueur alcaline de départ. La lignine alcaline purifiée a ensuite été caractérisée d’un point de vue moléculaire et par analyses thermiques. L’élucidation de la structure de la lignine alcaline a permis d’appréhender sa fonctionnalisation par oxydation. Les analyses par chromatographie d’exclusion stérique de la lignine après oxydation ont montré une diminution de la masse molaire confirmant ainsi le clivage. Trois fractions différentes ont été isolées après l’oxydation de la lignine selon le solvant d’extraction ; d’une part des oligomères (plus ou moins fonctionnalisés) et d’autre part des molécules aromatiques (dont15% de vanilline). Ce travail de thèse aura abouti à la synthèse de composés aromatiques à haute valeur ajoutée (vanilline) et d’oligomères de lignine fonctionnalisés par des fonctions acide carboxylique. Les applications envisageables de ces « polyacides » issus de lignine sont nombreuses pour la formation de nouveaux polymères bio-sourcés tels que des polyesters, polyamides ou encore polyuréthanes
A valorization of alkaline lignin from an industrial pulping liquor has been proposed for this project. Before considering any chemical modification or potential applications, the lignin structure has been elucidated. An efficient three-steps protocol for extraction and purification of lignin from industrial liquor has been established. This protocol leads to high purity sample of lignin (95%) and allows the recovery (68%) of the lignin initially present in the alkaline liquor. Alkaline lignin has been characterized utilizing analytical methods and thermogravimetric analysis. This precise structure elucidation was critical for proceeding to chemical modification of alkaline lignin. Chemical modification of alkaline lignin has been done by oxidation in alkaline media. Three major oxidized products have been isolated depending on the extraction solvent: oligomers bearing carboxylic groups and aromatic molecules. This thesis work led to the synthesis of value-added bio-sourced chemicals and functionalized oligomers. The polyacids from lignin obtained should be studied to form new biobased polymers such as polyesters, polyamids or polyurethanes

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Scalabrino, Gabrielle. "Modifications catalytiques d’huiles végétales pour des applications en matériaux polymères". Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10304.

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Abstract (sommario):

Dans le cadre de cette thèse, les dérivés d’huiles végétales sont utilisés pour la synthèse de bioplastifiants bio-résistants pour le PVC d’une part et la plastification et la réticulation d’un élastomère d’autre part (EPDM). Les huiles ont été choisies comme matières premières renouvelables car elles ont des fonctions esters qui permettent la solubilisation du PVC et des chaines grasses compatibles avec l’EPDM. Les réactions d’ouvertures d’époxydes d’esters gras en di-esters (symétriques et dissymétriques) ont été étudiées et principalement appliquées à la plastification du PVC. L’ouverture des époxydes d’esters gras en éther-esters a aussi été étudiée, principalement pour la plastification de l’EPDM. Les conditions réactionnelles ont été optimisées par l’étude de catalyseurs, homogène (TBACl) et hétérogène (TiO2) pour l’ouverture en hydroxy-ester, et par des résines sulfoniques pour l’ouverture en éther et pour l’estérification des hydroxyles résiduels. Une large variété de réactifs choisis suivant l’application désirée a été utilisée. Le dérivé cyclohexanoate/acétate d’esters méthyliques de colza présente les meilleures propriétés plastifiantes pour le PVC mais il n’est malheureusement pas biorésistant. Les dérivés éther-ester ne sont pas stables thermiquement et ne permettent pas la plastification de l’EPDM. Un dérivé di-insaturé et peu polaire (oléate d’oléyle) a été synthétisé en vue de la plastification et la réticulation de l’EPDM. Plusieurs réactions ont été examinées pour lier l’huile et le polymère (hydrosilylation, ène-réaction et métathèse) mais la réactivité est trop faible pour permettre la réticulation
During this thesis, derivatives of vegetable oils are used to synthesize bio-resistant bio plasticizers for PVC and plasticizer / cross linker for an elastomer (EPDM). The oils possess ester functional groups which allow the solubilization of PVC and fatty chains compatible with EPDM. The reactions of epoxide ring-opening of fatty esters to di esters (symmetrical and asymmetrical) have been studied and applied mainly to the plasticization of PVC. The ring-opening of epoxides of fatty esters to ether-esters has also been studied, primarily for plasticization of EPDM. Optimization of the reaction conditions was carried: homogeneous (TBACl) and heterogeneous (TiO2) catalysts were efficient for the preparation of hydroxy-ester, and sulfonic resins in ether and the esterification of residual hydroxyls. A wide variety of reagents selected according to desired application were used. The derivative cyclohexanoate / acetate rapeseed methyl esters present the best plasticizing properties for PVC but it is unfortunately not bio-resistant. Ether-ester derivatives are not stable thermally and do not allow the plasticization of EPDM. A relatively non-polar di-unsaturated derivative (oleyl oleate) was synthesized for the plasticization and cross linking of EPDM. Several reactions are considered to link the oil and the polymer (hydrosilylation, ene- reaction and metathesis), but the reactivity is too low to allow the cross linking

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Pettignano, Asja. "Alginate : a versatile biopolymer for functional advanced materials". Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2016. http://www.theses.fr/2016ENCM0004.

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Abstract (sommario):

Les alginates, des polysaccharides produits par les algues brunes, sont des copolymères à blocs linéaires, formés d’unités mannuronate (M) et guluronate (G). En raison de leur abondance naturelle, prix et propriétés physicochimiques avantageuses, les alginates représentent une classe de biopolymères très intéressante et relativement inexplorée pour des applications dans le domaine des matériaux avancés. Dans ce contexte, le présent travail vise à enrichir la gamme des applications des matériaux dérivés d’alginates, en exploitant les propriétés de cette classe de polysaccharides naturels. En particulier, la préparation de matériaux à base d'alginate pour la catalyse, l'adsorption et le domaine biomédical a été étudiée, avec des résultats encourageants dans toutes les applications testées. L'utilisation bénéfique de l'acide alginique en catalyse hétérogène a été démontrée, en tant que promoteur de réaction et support pour l’hétérogénéisation d'un organocatalyseur. L'activité du catalyseur a été trouvée très dépendante de l'accessibilité des groupes fonctionnels, mettant en évidence l’avantage de l’emploi de formulations plus accessibles. La texturation des alginates a été aussi avantageuse dans la préparation de matériaux pour applications en flux. Des mousses d'acide alginique, avec une structure hiérarchique macro-mésoporeuse, ont été développées à cet effet. Une caractérisation précise des matériaux a été réalisée, afin d'optimiser la procédure de préparation et de corréler les propriétés texturales obtenues avec les paramètres utilisés. L'intérêt dans l’utilisation de mousses à base d'acide alginique a été démontré dans une application modèle, l'adsorption de bleu de méthylène à partir de solutions aqueuses, à la fois en batch et en flux. La possibilité de modifier facilement les groupes fonctionnels de l’alginate, couplée avec la nature biocompatible et biodégradable de ces biopolymères, a finalement été exploitée pour le développement de gels auto-réparants, obtenus grâce à la formation de deux types d'interactions covalentes dynamiques : base de Schiff et ester de boronate. Les deux systèmes examinés ont présenté une remarquable habilité à se reconstruire après un dégât, même si l'ampleur de la reconstruction et la stabilité des gels étaient fortement dépendantes des paramètres de préparation des gels et des conditions environnementales utilisées. Les résultats obtenus dans le cadre de cette étude démontrent clairement comment la compréhension et un emploi conscient des propriétés physico-chimiques des alginates peuvent maximiser le potentiel que cette ressource durable dans le domaine de la chimie des matériaux
Alginates, polysaccharides produced by brown algae, are linear block-copolymers formed by mannuronate (M) and guluronate (G) units. Because of their huge natural abundance, cheapness and physicochemical properties, alginates represent a highly attractive and still relatively unexplored class of biopolymers for applications in the field of advanced materials. In this context, the present work aimed to enrich the range of possible applications of alginate-derived materials, making the most of the peculiar features of this class of natural polysaccharides. In particular, the preparation of alginate-based active materials to be employed in the catalysis, adsorption and biomedical field was studied, achieving encouraging results in all the tested applications. The beneficial use of alginic acid in heterogeneous catalysis, both as reaction promoter and as support for the heterogeneization of an organocatalyst, was demonstrated. The activity of the material was found highly dependent on the accessibility of the active functions, highlighting the advantage of employing more accessible alginate formulations. The texturation of alginates was further advantageous for the preparation of materials with improved flowability. Alginic acid foams, bearing a hierarchical macro-mesoporous structure were developed by means of a simple procedure. Accurate characterization was performed to optimize the preparation procedure and to correlate the textural properties of the obtained materials with the parameters used. The interest of the prepared alginic acid foams was demonstrated in a model application, the adsorption of methylene blue from aqueous solutions, both in batch and in flow conditions. The possibility to easily modify alginate functional groups, coupled with the biocompatible and biodegradable nature of alginates, was finally employed for the development of self-healing gels, thanks to the formation of two types of dynamic covalent interactions: Schiff base and boronate ester bonds. Both the examined systems presented a marked ability to recover after damage, even if the extent of the recovery and the stability of the gels was highly dependent on the preparation parameters and environmental conditions used. The results obtained in the course of this study clearly demonstrate how a full comprehension and conscious employment of alginate physicochemical properties can maximize the potential of this sustainable resource in the field of material chemistry

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Sangregorio, Anna. "Valorisation d'humines issues de biorafineries : vers le développement de thermodurcissables et de composites durables". Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019AZUR4062.

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Abstract (sommario):

La production de molécules plateformes via la déshydratation des sucres catalysée par un acide est inévitablement liée à la formation de sous-produits. Notamment, un sous-produit appelé humine peut être formé en quantités importantes. Les humines sont des macromolécules hétérogènes et polydisperses, constituées principalement de composés furaniques. Pendant nombreuses années, les scientifiques ont cherché à trouver un moyen d'éviter la formation d'humines au cours des processus de bioraffinage, mais cela semble presque inévitable. Les recherches actuelles se concentrent aujourd’hui sur les moyens de fabriquer des produits à haute valeur ajoutée à partir d'humines, afin d'améliorer la rentabilité des bioraffineries. Une analyse approfondie de la structure et des propriétés physico-chimiques des humines a été réalisée dans ce travail de thèse afin de développer de nouveaux axes de recherche sur les applications potentielles des humines, en particulier l'identification des transitions et des réactions chimiques se produisant dans les humines, en utilisant des techniques thermo-analytiques avancées. Il a été démontré qu'il est possible d'obtenir un polymère thermodurcissable avec différentes propriétés, en fonction du traitement utilisé. Les thermodurcissables à base d'humine ont été testés pour différentes applications. Le potentiel des humines comme matrice en combinaison avec des fibres naturelles afin de réaliser des composites 100 \% biosourcés a été étudié. Une bonne interaction entre la matrice organique et les fibres naturelles a été observée, rendant les humines très prometteuses pour la prochaine génération de matériaux et de composites thermodurcissables biosourcés. L'utilisation d'humines comme matrice est une solution durable pour développer des composites "verts", avec des propriétés hydrophobes et mécaniques élevées. Compte tenu de la très bonne affinité avec les matériaux lignocellulosiques, de nouvelles voies ont été proposées pour la modification des fibres afin de renforcer l’interaction entre les fibres cellulosiques et certaines matrices polymériques, telles que le polypropylène par exemple. Cette étude a également permis de mieux comprendre les interactions entre la cellulose et les humines. Pour exploiter ce type d’applications, la modification du bois avec des humines a été étudiée. La stabilité dans l’eau du bois modifié a confirmé l'amélioration de l'hydrophobicité du matériau final. Cette étude montre que cette nouvelle technique d'imprégnation peut améliorer la stabilité dimensionnelle du bois sans compromettre les propriétés mécaniques tout en valorisant les humines. Enfin, la possibilité d’utiliser des humines comme liant pour améliorer les propriétés rhéologiques du bitume et réduire son impact sur l’environnement a été étudiée
The production of chemicals via acid-catalysed dehydration of sugars is inevitably related to the formation of co-products. Noteworthy, a black and viscous polymeric co-product called humins can be formed in significant quantities. Humins are heterogeneous and polydisperse macromolecules, mainly constituted by furanic rings and aldehydes, ketones and hydroxyls as main functional groups. For many years, scientists focused on finding a way to avoid humins formation during biorefinery processes but that appears to be almost inevitable. In current biorefinery process designs, humins are burnt to generate heat that can be integrated back into the process. However, the attention is now shifting towards ways to make high value-added products from humins, to further improve the process economics of biorefineries. An extensive analysis of the structure and pysico-chemical properties of humins was performed to support humins application research. Particular attention was paid to the identification of transitions and chemical reactions occurring in humins, by using advanced thermoanalytical techniques. It was demonstrated that it is possible to obtain a thermoset polymer with different properties, based on the treatment used. The cross-linking behaviour was then further elucidated by studying optimal initiators and through a deep investigation on the kinetics of cross-linking. Humin based thermosets were tested for different applications. The potential of all-humins-matrix in combination with natural fibres was investigated. Good interaction between organic matrix and natural fibres was observed, making humins very promising for the next generation of biobased thermoset materials. The use of humins as matrix is a sustainable solution to develop all "green" composites, with high hydrophobic properties and mechanical properties comparable with other biobased thermosets used in several commercial applications. Considering the very good affinity with lignocellulosic materials, a new process option was evaluated for fibre modification to enhance the interaction at the interface between cellulosic fibres and common polymeric matrices such as polypropylene. This study also allowed to get insights into the interactions between cellulose and humins. To further exploit these type of applications, wood modification with humin resin was studied. Dimension and weight stability of the modified wood after immersion in water confirmed improved hydrophobicity of the final material. Mechanical properties were studied by DMA. This study demonstrates that this new impregnation technique can improve the dimensional stability of wood, without compromising on the mechanical properties by valorising humins. Finally, the possibility to use humins as a binder to enhance bitumen’s rheological properties and decrease its environmental impact was investigated

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Chlela, Robert. "Durabilité d'un système composite biosourcé (matrice époxy-fibres de lin) pour applications de renforcement structural : approches expérimentale et fiabiliste". Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC2076.

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Abstract (sommario):

En France, le patrimoine bâti des ouvrages d’art et bâtiments est vaste et vieillissant. Des rapports récents établis par des experts dressent un constat alarmant de la situation et pointent la nécessité d’augmenter significativement les moyens alloués à la réhabilitation de ce patrimoine. Dans ce contexte, le renforcement structural par collage externe de matériaux composites s’est imposé depuis une vingtaine d’années comme une solution de choix pour la remise à niveau des ouvrages et l’extension de leur durée de vie. Cette thèse, financée par l'ANR, vise, en premier lieu à développer un système de renforcement composite inédit à empreinte environnementale réduite, et d’autre part, à construire d’une démarche fiabiliste permettant d’estimer la durée de vie des systèmes de renforcement et leur probabilité de défaillance à tout instant. Dans le présent manuscrit, les principales phases de développement du système bio-sourcé sont tout d’abord rappelées. On y rappelle notamment que la matrice époxy bio-sourcée a été formulée sur la base d’un cahier des charges établi à partir des caractéristiques de la matrice associée au procédé de renforcement Foreva® TFC, ainsi que les critères ayant guidé le choix du tissu de renforcement unidirectionnel en fibres de lin. Une seconde partie du manuscrit présente l’ensemble des résultats expérimentaux obtenus dans le cadre de la campagne de durabilité sur le système de renforcement bio-sourcé. Cette campagne s’appuie sur un plan d’expériences optimisé par la matrice de Hoke. Des plaques de composite stratifié ainsi que des dallettes de béton renforcées par ce composite ont ainsi été soumis à des vieillissements accélérés en conditions hygrothermiques ainsi qu’à un vieillissement naturel. Dans une première étape, les résultats de différentes caractérisations physico-chimiques réalisées sur le composite bio-sourcé à différentes échéances de vieillissement, mettent en évidence l’importance respective et les effets parfois antagonistes des mécanismes d’évolution microstructurale et des phénomènes de dégradation dans les différentes conditions de vieillissement. Dans une seconde étape, les évolutions des principaux indicateurs des performances mécaniques du composite et de l’interface béton-composite dans les différents milieux de vieillissement sont présentées et interprétées à la lumière des caractérisations physico-chimiques précédentes. Dans une troisième étape, des éléments de comparaison sont apportés entre le système composite bio-sourcé et un système traditionnel à fibres de carbone. La dernière partie du manuscrit est consacrée à la mise en œuvre de la démarche fiabiliste à partir de la base de données expérimentale collectée précédemment pour le système bio-sourcé. Une analyse statistique par la méthode ANOVA (analyse de la variance) est d’abord réalisée sur l’ensemble des données expérimentales. Deux modèles de dégradation ont ensuite été élaborés en vue de décrire l’évolution des indicateurs de performance dans le temps pour toute condition de vieillissement hygrothermique : un modèle analytique incluant de manière explicite les effets quadratiques et le couplage entre la température et l’humidité relative, et un modèle physique basé sur la loi d’Eyring. L’étape suivante a ensuite consisté à utiliser ces modèles pour estimer des durées de vie du système de renforcement bio-sourcé dans les conditions de vieillissement accéléré. Des critères de fin de vie du système ont été définis à partir des recommandations de dimensionnement proposées notamment par les guides ACI et AFGC. En vue d’évaluer la durée de vie en condition de service, une procédure spécifique a ensuite été proposée pour appliquer le modèle analytique dans le cas du vieillissement naturel. Enfin, une probabilisation du modèle analytique est réalisée de manière à déterminer la probabilité de défaillance du système de renforcement bio-sourcé à tout instant de sa durée de vie
In France, the built heritage of civil engineering and building structures is vast and ageing. Recent reports prepared by experts highlight this alarming situation and point out the need to significantly increase the resources allocated to the rehabilitation of this heritage. In this context, structural reinforcement by externally bonded composites has become an attractive solution for the rehabilitation of structures and the extension of their lifespan. This thesis, funded by the French Research Agency (ANR), aims to develop a new composite reinforcement system with a reduced environmental footprint, on one hand, and to build an original reliability approach to estimate the lifetime of reinforcement systems and their failure probability at any time, on the other hand. In this manuscript, the main phases of development of the bio-based system are first recalled. In particular, it is recalled that the formulation of the bio-sourced epoxy matrix was based upon the specifications and characteristics of the Foreva® TFC matrix, and the criteria that guided the choice of the unidirectional flax fibre reinforcement fabric are also presented. The second part of the manuscript presents all the experimental results obtained within the framework of the durability study on the bio-based strengthening system. This test campaign relies on a Design of Experiment optimized by Hoke’s matrix. Laminated composite plates and concrete slabs reinforced with these composites were subjected to accelerated ageing under hygrothermal conditions, and to natural ageing on an outdoor exposure site in Lyon as well, for a total duration of 24 months. In a first step, the results of various physico-chemical characterizations that were periodically conducted on the bio-based composites, highlighted the relative contributions of mechanisms involved in microstructural evolutions and degradation phenomena of both the polymer matrix and fiber/matrix interfaces. In a second step, the changes in the main performance indicators related to the composite and the concrete-composite interface subjected to the various ageing environments, are presented and interpreted in the light of the previous physico-chemical characterizations. In a third step, a comparison is made between the bio-based composite system and a traditional carbon fibre strengthening system. The last part of the manuscript is devoted to the implementation of the reliability approach, relying on the experimental database previously collected for the bio-based system. A statistical analysis by the ANOVA method is first carried out on all experimental data. Two degradation models were then developed to describe the evolutions of performance indicators over time for any hygrothermal ageing condition: an analytical model with explicit terms related to quadratic effects and coupling between temperature and relative humidity, and a physical model based on Eyring's law.In a next step, these models were used to estimate the lifetime of the bio-based strengthening system under accelerated ageing conditions. End-of-life criteria were first defined based on specifications proposed by different design guidelines, in particular by ACI and AFGC reports.In order to evaluate the lifetime under actual service conditions, a specific procedure was then proposed to apply the analytical model in the case of natural ageing. Finally, a probabilization of the analytical model is carried out in order to determine the probability of failure of the bio-based strengthening system at any time during its lifetime

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Andrianandraina. "Approche d'éco-conception basée sur la combinaison de l'analyse de cycle de vie et de l'analyse de sensibilité : Cas d'application sur le cycle de vie du matériau d'isolation thermique biosourcé, le béton de chanvre". Ecole centrale de Nantes, 2014. http://www.theses.fr/2014ECDN0005.

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Abstract (sommario):

L’objectif de ce travail de thèse est d’établir une méthode d’éco-conception basée sur l’Analyse de Cycle de Vie, qui doit permettre d’identifier des leviers d’actions environnementaux propres à chacun des différents acteurs économiques intervenant dans le cycle de vie d’un produit. L’Analyse de Cycle de Vie a été couplée avec deux méthodes d’analyse de sensibilité, suivant cinq étapes décrites dans le mémoire : (i) la définition des objectifs et du système, (ii) la modélisation du calcul de l’inventaire et des indicateurs d’impacts avec des approches différenciées en premier et arrière-plan, (iii) la caractérisation des paramètres utilisés avec unetypologie définie selon les possibilités d’action de l’acteur économique concerné, (iv) la réalisation successive de deux méthodes d’analyse de sensibilité (Morris et Sobol) sur le modèle défini, (v) l’interprétation des résultats en vue de proposer des pistes efficaces d’amélioration. L’approche établie a été appliquée au cycle de vie du béton de chanvre, avec l’étude des étapes de production agricole, de transformation des fibres de chanvre et d’utilisation du béton de chanvre comme isolant thermique dans le bâtiment. L’approche permet d’identifier des scénarios technologiques potentiels, permettant d’améliorer les performances environnementales, pour chacun des acteurs du cycle de vie du produit. Mettre en oeuvre cette approche actuellement nécessite un surcroît d’informations, mais présente un gain à long terme car elle permet d’effectuer des choix robustes pour un produit donné
The purpose of this PhD thesis is to establish an ecodesign method based on Life Cycle Assessment, that should allow identifying action levers specific for each economic actor of the life cycle of a product, for improved environmental performances. Life Cycle Assessment was coupled with two methods of sensitivity analysis in five steps: (i) definition of objectives and system, (ii) modeling calculation of inventory and impact indicators with different approaches according to foreground and background sub-systems, (iii) characterization of parameters using a typology specific to possibilities of control of the considered economic actor, (iv) application of two sensitivity analysis methods (Morris and Sobol) and (v) results interpretation in order to identify potential efficient improvements. The approach was applied on the hemp concrete insulation product, including agricultural production, industrial transformation of hemp fibers, and use of hemp concrete as a thermal insulator for buildings. The approach provides potential technological scenarios improving environmental performances for each single economic actor of the product’s life cycle. Performing the method presently requires additional information, but will probably be paid back in the future by driving more robust choices for a given product

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Zine, Oussama. "Caractérisation thermique et acoustique des plaques isolantes à base de fibres végétales". Electronic Thesis or Diss., CY Cergy Paris Université, 2024. http://www.theses.fr/2024CYUN1279.

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Abstract (sommario):

La valorisation des déchets végétaux très abondants au Maroc offre un grand potentiel pour le développement d'une nouvelle filière des matériaux composites. Néanmoins, ce potentiel est encore peu exploité. Dans ce contexte, ce travail a été mené afin d'étudier les caractéristiques thermiques et acoustiques des plaques composites locales à base de fibres végétales. L'objectif est double: d'une part, proposer une solution alternative à la gestion des déchets au Maroc, et d'autre part améliorer les performances thermiques et acoustiques des parois.Plusieurs échantillons de matériaux composites à base de fibres végétales (copeaux de bois, sciure de bois, chènevotte broyée et fibrée) ont été élaborés, dans le but d'évaluer leurs caractéristiques thermiques et acoustiques.Du point de vue thermique, les résultats expérimentaux ont montré que la majorité des composites étudiés présentent des valeurs faibles de la conductivité et de la diffusivité thermiques. De plus, la variation de la masse volumique apparente a un effet considérable sur les propriétés thermiques des composites. En outre, les paramètres d'inertie thermique du mur extérieur sont influencés par les propriétés thermophysiques, l'épaisseur et l'emplacement de l'isolant dans le mur, ainsi que le coefficient d'échange global interne.Du point de vue acoustique, les échantillons présentent une capacité d'absorption acoustique significative, en particulier dans les hautes fréquences. Ils peuvent absorber plus de 50% de l'énergie sonore incidente dans une large gamme de fréquences. La masse volumique apparente et la taille des particules des composites influencent également l'absorption acoustique.En conclusion, les résultats obtenus fournissent une évaluation fiable et prometteuse des performances thermiques et acoustiques des matériaux d'isolation d'origine végétale. Le développement de cette filière contribuera au programme de développement de l'efficacité énergétique au Maroc et enrichira la base de données des matériaux d'isolation disponibles dans le pays
The valorization of plant waste, so abundant in Morocco, offers great potential for the development of a new sector of composite materials. Nevertheless, this potential remains under-exploited. In this context, this study was carried out to investigate the thermal and acoustical characteristics of local composite panels based on plant fibers. The aim is twofold: on the one hand, to offer an alternative solution to waste management in Morocco, and on the other hand, to improve the thermal and acoustic performance of walls.Several samples of composite materials based on plant fibers (wood chips, sawdust, crushed hemp shiv, and fibred hemp shiv) were developed to assess their thermal and acoustical characteristics.From a thermal point of view, the experimental results have shown that the majority of composites studied exhibit low values of the thermal conductivity and diffusivity. In addition, the variation in bulk density has a considerable effect on the thermal properties of the composites. In addition, the thermal inertia parameters of the exterior wall are influenced by the thermophysical properties, thickness, and position of the insulation in the wall, as well as the internal global heat exchange coefficient.From an acoustic point of view, the samples have a significant acoustic absorption capacity, particularly at high frequencies. They can absorb more than 50% of incident sound energy over a wide range of frequencies. Composite bulk density and particle size also influence acoustic absorption.In conclusion, the results obtained provide a reliable and promising assessment of the thermal and acoustic performance of plant-based insulation materials. The development of this sector will contribute to Morocco's energy efficiency development program and enrich the database of insulation materials available in the country

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Wu, Dongxia. "Experimental and numerical study on passive building envelope integrated by PCM and bio-based concrete". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0104.

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Abstract (sommario):

Les économies d'énergie et la réduction des émissions des gaz à effet de serre dans le secteur du bâtiments ainsi que le maintien d’un confort hygrométrique prennent une importance majeur ces dernières décennies. L'utilisation de matériaux à changement de phase (MCP) ou de matériaux hygroscopiques d'origine végétale pour l'enveloppe des bâtiments est une solution prometteuse. Les MCP conduit à améliorer le confort thermique intérieur et à réduire la consommation d'énergie, tandis que les matériaux hygroscopiques biosourcés sont des matériaux respectueux de l'environnement et permettent la régulation de l'humidité intérieure et assure une isolation thermique optimale. Cependant, seules quelques études ont exploré l'application l’intégration de ces deux types de matériaux et analysé de manière exhaustive les performances énergétiques et hygrothermiques. Cette thèse propose une solution d'enveloppe passive qui intègre le PCM et le béton de chanvre biosourcé pour améliorer simultanément les performances énergétiques, et hygrothermiques du bâtiment. Les principaux objectifs de cette étude sont d'examiner la faisabilité des enveloppes intégrées, d'étudier de manière exhaustive les performances hygrothermiques et énergétiques ainsi que les avantages et les inconvénients de différentes configurations avec le PCM placé à différents endroits du béton de chanvre.Tout d'abord, des expériences ont été menées en comparant les performances hygrothermiques d'une enveloppe de référence (béton de chanvre uniquement) et de trois enveloppes intégrées avec du MCP placé à différents endroits dans deux conditions limites typiques. Les résultats ont montré la faisabilité des enveloppes intégrées. La présence de PCM a augmenté les inerties thermique et hygrique de l'enveloppe. Par conséquent, le déphasage a été augmenté et l'amplitude de la température et de l'humidité relative a été réduite. Les différentes configurations présentaient des avantages et des inconvénients différents. La configuration dans laquelle le MCP est placé au milieu du béton de chanvre est intéressante car elle présente une faible fluctuation et un dephasage interessant à la fois pour les variations de la température et de l'humidité relative, et conduit ainsi à de grandes économies d'énergie.Ensuite, le modèle physique i, de transfert de la chaleur et de l’humidité, à l’échelle de l'enveloppe a été développé. Ce modèle intègre la dépendance de la température et de la caractéristique hygroscopique du béton de chanvre. La précision du modèle a été validée par comparaison avec les données expérimentales. Sur la base du modèle validé, les simulations ont été effectuées dans un climat méditerranéen afin d'étudier de manière exhaustive les performances hygrothermiques et énergétiques de l'enveloppe intégrée. Les résultats ont mis en évidence le rôle indispensable du transfert d'humidité dans la détermination de la charge hugrothermique, ainsi que l'effet précieux de l'enveloppe sur l'amélioration des performances énergétiques et hygrothermiques. En outre, l'enveloppe intégrée avec le PCM proche de (mais pas en contact avec) l'intérieur a montré un grand potentiel pour économiser de l'énergie et s'adapter aux variations d'humidité du climat tout en garantissant l'équilibre de l'humidité dans le béton de chanvre. Enfin, l'analyse paramétrique a été réalisée du point de vue des propriétés du MCP (épaisseur, chaleur latente et plage de transition de phase), et le risque d'application (condensation et développement de moisissures) a été évalué. Les résultats de l'analyse paramétrique ont montré que les performances de l'enveloppe pouvaient être améliorées en augmentant l'épaisseur et la chaleur latente de MCP et en identifiant la plage de transition de phase appropriée du MCP. Les résultats de l'évaluation des risques ont confirmé que l'enveloppe ne présentait aucun risque de condensation et de développement de moisissures
With the development of society, the demand for energy saving and carbon emission reduction in buildings as well as the indoor thermal and humidity environment comfort is gradually increasing. Using Phase change materials (PCMs) or bio-based hygroscopic materials as building envelopes are promising solutions. PCMs can improve indoor thermal comfort and reduce energy consumption, while bio-based hygroscopic materials are environment-friendly materials that enable indoor humidity regulation and thermal insulation. However, only a few studies have explored the integrated application of the two types of materials and comprehensively analyzed the energy and hygrothermal performance. This dissertation proposed a passive envelope solution that integrates PCM and bio-based hemp concrete (HC) to simultaneously improve the energy, thermal, and hygric performances of buildings. The main objectives of this study are to investigate the feasibility of the integrated envelopes, to comprehensively study the hygrothermal and energy performance as well as the advantages and disadvantages of different configurations with PCM placed in different locations of the HC, and to conduct the parametric analysis and evaluate the application risks of the integrated envelope.First, experiments were conducted by comparing the hygrothermal performance of a reference envelope (HC only) and three integrated envelopes with PCM placed in different locations under two typical boundary conditions. The results demonstrated the feasibility of the integrated envelopes. The presence of PCM increased the thermal and hygric inertia of the envelope. As a result, the time delay was increased and the temperature/relative humidity amplitude was decreased. Different configurations had different advantages and disadvantages. The configurations with PCM placed in the middle of the HC was worth noting as it had small temperature/relative humidity fluctuation, long temperature time delay, and large energy savings.Then, the mathematical model of the integrated envelope that couples heat and moisture transfer and considers the temperature dependence of HC’s hygroscopic characteristic was developed. The accuracy of the model was validated by comparison with the experimental data. Based on the validated model, the simulations were performed in a Mediterranean climate to comprehensively investigate the hygrothermal and energy performance of the integrated envelope. The results highlighted the indispensable role moisture transfer plays in determining the indoor hygric environment and heat load, as well as the valuable effect of the integrated envelope on improving both energy and hygrothermal performance. Besides, the integrated envelope with PCM close to (but not in contact with) the interior showed great potential for saving energy and adapting to climate humidity variation while guaranteeing moisture equilibrium within the HC.Finally, the parametric analysis was performed from the perspective of PCM properties (thickness, latent heat, and phase transition range), and the application (condensation and mold growth) risk was evaluated. The results of the parametric analysis illustrated that the performance of the integrated envelope could be improved by increasing the thickness and latent heat and identifying the appropriate phase transition range of the PCM. The risk evaluation results confirmed that the integrated envelope was free from the risk of condensation and mold growth

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Ratovonkery, Julie. "DYNABIOSOL : Conception bio-inspirée d'une enveloppe solaire Photovoltaïque dynamique aux fonctionnalités évolutives". Electronic Thesis or Diss., Chambéry, 2023. http://www.theses.fr/2023CHAMA027.

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Abstract (sommario):

L'urgence climatique, l'augmentation de demandes énergétiques et l'épuisement de ressources fossiles ont mené à des ambitions énergétiques et environnementales de plus en plus élevées. Dans le secteur de bâtiment, ces ambitions visent à des bâtiments résilients, durables, à faible impact environnemental et à énergie positive. L'innovation de l'enveloppe du bâtiment, qui est un élément clé de son efficacité énergétique, est donc primordiale. En effet, l'enveloppe est souvent conçue sur des bases de fonctionnalités statiques. Pourtant, elle devrait être comme une interface adaptative et multifonctionnelle, qui échange et exploite les effets de son environnement, afin d'assurer la qualité des ambiances intérieures et la production d'énergie de fonctionnement du bâtiment.Dans ce contexte, cette thèse consiste à la conception d'une facade adaptative à composants photovoltaïques (PV) intégrés. Les fonctionnalités adaptives sont visées tant pour l'amélioration de sa performance thermique que pour la maximisation de la production électrique des modules photovoltaïques. L'obtention d'un élément d'enveloppe, muni de fonctionnalités dynamiques et adaptatives, fait souvent recours à des systèmes mécaniques et de contrôles complexes. Pour cette raison, une approche de bioinspiration et l'utilisation des matériaux intelligents sont choisies pour obtenir des mécanismes d'adaptation flexibles et intelligemment low-tech.L'approche consiste à l'analyse thermique et électrique d'une facade photovoltaïque de base. Dans notre étude, elle est composée de modules PV bifaciaux, d'une lame d'air ventilée et d'un mur multicouche. Le principe est d'identifier des propriétés limitant cette facade à des fonctionnalités statiques. De cette manière, les êtres vivants en lien avec les propriétés identifiées et pouvant franchir ses limitations sont explorés. Par la suite, les matériaux intelligents pouvant assurer les stratégies bioinspirées sont sélectionnés afin de développer le nouveau concept. Enfin, la solution est validée grâce à des études expérimentales sur les échantillons de composants intelligents choisis et sur un prototype à échelle réduite de la facade. Des études numériques de faisabilité et d'analyse de performance énergétique à l'échelle du bâtiment sont également réalisées.Cette démarche a conduit à l'application de composants de bilames thermosensibles et réfléchissants sur le mur derrière les modules PV. Les bilames, en forme de lamelle rectangulaire sont disposés sur le mur en face des cellules PV. Lorsque la température augmente, ils fléchissent progressivement. Leur déformation cyclique permet d'ajuster les fonctionnalités de la facade suivant trois principes. Premièrement, en été, la facade photovoltaïque se rafraichit grâce à l'ombrage du mur et à la dissipation de chaleur par augmentation progressive de surface d'échange dans la lame d'air. Deuxièmement, en hiver, l'énergie solaire thermique est collectée soit en fermant la lame d'air ou par la valorisation de l'air préchauffée. Enfin, la production électrique des modules PV est optimisée grâce à la réflexion des rayons solaires vers la face arrière des modules bifaciaux par les bilames. Les études expérimentales et numériques réalisées ont permis de valider le potentiel du concept pour l'amélioration de l'efficacité énergétique, surtout pour l'augmentation de la production d'électricité et la performance thermique en été
Climate change, growing energy demand and depletion of fuel resources have led to increasingly high energy and environmental ambitions. These ambitions aim for resilient, sustainable, zero carbon and positive energy buildings in the building sector. Radical innovation in building envelope technologies is paramount as it is a key element in building energy efficiency. Indeed, the envelope is often designed on the basis of static functionalities rather than an adaptive and multifunctional interface. However, in the latter case, it would interact with and benefit from the effects of its external environment to ensure a comfortable indoor environment and the production of the building operating energy.In this context, this thesis consists in the design of an adaptive facade with integrated photovoltaic (PV) components. The adaptive functionalities are developed to improve both the thermal performance of the facade and the electrical production of the PV modules. Designing such an envelope element often requires complex mechanical and control systems to implement dynamic and adaptive functionalities. For this reason, we have chosen to adopt a bioinspiration approach and use smart materials to achieve flexible and low-tech adaptation mechanisms.The methodology involves the analysis of the thermal and electrical behaviour of a standard photovoltaic facade. In our case, it comprises bifacial PV modules, a ventilated air gap and a multilayer wall. The principle is to identify the properties limiting that facade to static functionalities. From this step, biological mechanisms related to the identified properties, and that can overcome the limitations are explored. Afterwards, smart materials enabling to implement the bioinspired strategies are selected. Finally, the outline of the new concept is developed with the principles involved. The solution is validated through experimental studies on the samples of the selected materials and on a reduced-scale prototype of the facade. Numerical feasibility studies and energy performance analysis at the building scale are also carried out.The developed solution consists in the application of thermosensitive and reflective bilayer components on the wall behind the PV modules. Those components are thin rectangular slats applied opposite to the PV cells. When the temperature rises, they gradually bend. Their cyclic deformation allows the adjustment of the facade functionalities according to three principles. First, in summer, the PV facade is cooled by shading the wall and dissipating heat through the increased thermal surface exchange in the air gap. Second, in winter, solar thermal energy is harvested by closing the air gap or recovering preheated air. Finally, the bilayers enhance the PV power output because of their high reflection of the irradiance to the backside of the bifacial PV modules. The experimental and numerical studies have validated the potential of the design to improve building energy efficiency, especially for increasing yearly electricity production and thermal performance in summer

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Lefebvre, Jérôme. "Etude et valorisation d'un absorbant innovant à base de polymères d'origine naturelle dédié au confort acoustique". Thesis, Artois, 2018. http://www.theses.fr/2018ARTO0201/document.

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Abstract (sommario):

Cette thèse porte sur le confort acoustique et, en particulier, sur les matériaux absorbants destinés au traitement des nuisances sonores dans le domaine de l’habitat. L’objectif est double : il s’agit de proposer un matériau bio-sourcé et absorbant dans la gamme des basses fréquences.Notre choix s’est porté sur un matériau poreux bio-sourcé basé sur la fabrication de céramiques poreuses. Il est constitué de cellulose homogène et isotrope. Son procédé de fabrication repose sur la construction d’une empreinte en polyméthacrylate de méthyle permettant un contrôle fin de sa structure interne. Ensuite, nous avons procédé à la caractérisation expérimentale de ses propriétés acoustiques et des paramètres intrinsèques du matériau. L’analyse de ces données, associée à la modélisation numérique, a permis de définir les caractéristiques physiques influant sur ses performances acoustiques et d’identifier les leviers d’amélioration de celles-ci.Enfin, une mise en œuvre de concepts empiriques est présentée, à savoir : (i) inclusion d’aérogel dans la matrice poreuse, (ii) exploitation de la double porosité dans deux configurations différentes, soit dans le cas d’un composite cellulose/aérogel, soit celui d’un matériau constitué d’un double réseau mésoporeux/microporeux et (iii) utilisation de matériaux à gradient de propriétés (interconnexions ou porosité). Pour chacune de ces trois approches, le procédé de fabrication et la caractérisation de ces nouveaux matériaux sont détaillés et leurs performances acoustiques sont discutées
This thesis is about acoustic comfort and deals particularly with absorptive materials used to treat noise pollution in the housing environment. Our purpose is a double-sided one as the idea is to propose a bio based and absorptive material within the range of low frequencies.We have focused on porous bio based material on the same manufacturing process of porous ceramic. It is composed of homogeneous and isotropic cellulose. The making of a polymethyl methcrylate print enabling a thorough control of its internal structure. Then, we have dealt with the experimental characterization of its acoustic properties and of the intrinsic parameters of the material. The analysis of these data together with the numerical modelling permitted to define the physical characteristics having an influence on acoustic performances and to identify their means of improvement.Finally, the implementation of empirical means will be presented, namely: (i) the inclusion of aerogel in the porous mould, (ii) the exploitation of double porosity in two different configurations, either in the case of cellulose/aerogel composite, or the one of a material composed of a double mesoporous/microporous structure and (iii) the use of materials containing gradients of properties (interconnection or porosity). For each of these three approaches, the manufacturing process and the characterization of these new materials are detailed and their acoustic performances are discussed

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Ismail, Brahim. "Contribution au développement et optimisation d’un système composite biosourcé-enduit de protection pour l’isolation thermique de bâtiment". Thesis, Orléans, 2020. http://www.theses.fr/2020ORLE3112.

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Abstract (sommario):

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse portent sur la formulation, caractérisation et modélisation des propriétés physiques et mécaniques des matériaux biosourcés à base de granulats végétaux (paille céréalière) destinés à l’isolation thermique et la réhabilitation énergétique des bâtiments. Les objectifs des travaux de cette thèse, inscrite dans le cadre du projet PEPITE, sont l’optimisation des performances thermiques, mécaniques et hydriques des matériaux biosourcés développés dans le cadre des travaux antérieurs et le développement d’un enduit de protection pour une solution technique de réhabilitation thermique. L’optimisation de la formulation est obtenue en utilisant des adjuvants et d’autres déchets naturels biodégradables et renouvelables, afin de créer une porosité plus importante et de diminuer d’avantage la conductivité thermique des matériaux. En se basant sur les résultats de caractérisation expérimentale, trois formulations ont été retenues. Ces matériaux sont des milieux fortement hétérogènes avec un comportement assez complexe ; dont la compréhension et la prédiction font appel dans le cadre de ce travail aux méthodes d’homogénéisation numérique. L’effet de la microstructure réelle (morphologie, orientation des hétérogénéités) sur les propriétés effectives thermiques et le comportement mécanique non linéaire de ces matériaux a été mis en évidence également dans cette étude. La comparaison des résultats numériques et expérimentaux a confirmé la capacité prédictive et le potentiel de l’approche utilisée pour orienter la formulation des matériaux à partir de critères de performances thermiques. Une caractérisation fine des propriétés hydriques des formulations optimales (perméabilité à la vapeur d’eau, courbes de sorption-désorption, MBV) a été réalisée afin de comprendre la relation entre les propriétés de ces matériaux et la notion du confort hygro-thermique du bâtiment. D'excellentes propriétés hydriques ont été obtenues pour les trois bio-composites étudiés. Pour évaluer leurs performances à long terme, les matériaux ont été exposés à un vieillissement accéléré au laboratoire via des tests d’humidification-séchage et gel-dégel. Cette évaluation environnementale a mis en évidence une réduction significative des propriétés mécaniques après les cycles considérés. Enfin, un enduit de protection des matériaux biosourcés a été développé dans cette étude dans le but de proposer une solution complète de rénovation thermique. L’enduit au comportement optimisé proposé ici en combinant une approche expérimentale et numérique, a fait l’objet d’une caractérisation physique et mécanique afin de mesurer son impact sur les performances des biocomposites. Les caractéristiques, obtenues pour les formulations optimales proposées, répondent parfaitement aux exigences réglementaires relatives aux enduits d'isolation thermique
The research work presented in this thesis focuses on the formulation, characterization and modeling of the physical and mechanical properties of bio-composite materials based on plant aggregates (cereal straw) for thermal insulation and energy rehabilitation of buildings. The objectives of this thesis, part of the PEPITE project, are the optimization of the thermal, mechanical and hydric performances of the bio-based materials developed within the framework of previous work and the development of a protective coating for a technical solution of thermal rehabilitation. The optimization of the formulation is obtained by using additives and other biodegradable and renewable natural waste, in order to create a higher porosity and to further decrease the thermal conductivity of the materials. Based on the results of experimental characterization, three formulations were selected. These materials are highly heterogeneous media with a rather complex behaviour and for which its understanding and prediction call for numerical homogenization methods in the framework of this work. The effect of the real microstructure (morphology, orientation of heterogeneities) on the effective thermal properties and the non-linear mechanical behavior of these materials was also highlighted in this study. The comparison of numerical and experimental results confirmed the predictive capacity and the potential of the approach used to guide the formulation of materials based on thermal performance criteria. A detailed characterization of the hydric properties of the optimal formulations (water vapor permeability, sorption-desorption curves, MBV) was carried out in order to understand the relationship between the properties of these materials and the notion of hygro-thermal comfort of the building. Excellent hydric properties were obtained for the three bio-composites studied. In order to evaluate their long-term performance, the materials were exposed to accelerated ageing in the laboratory through humidification-drying and freeze-thaw tests. This environmental assessment revealed a significant reduction in mechanical properties after the cycles considered. Finally, a protective coating for bio-based materials was developed in this study with the aim of proposing a complete thermal renovation solution. The coating with optimised behaviour proposed here by combining an experimental and numerical approach was the subject of a physical and mechanical characterization in order to measure its impact on the performance of biocomposites. The characteristics obtained for the optimal formulations proposed meet perfectly the regulatory requirements relating for thermal insulation coatings

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Brouard, Yoann. "Caractérisation et optimisation d'un composite biosource pour l'habitat". Thesis, Tours, 2018. http://www.theses.fr/2018TOUR4024.

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Abstract (sommario):

Cette étude a pour objet de comparer les propriétés acoustiques, mécaniques et hygrothermiques de différents biocomposites destinée à l’isolation des bâtiments à base de granulats issus de co-produits végétaux et d’un liant à base d’argile. Nous avons d’abord analysé les matières premières afin d’obtenir d’une part la masse volumique et les propriétés thermiques et hydriques des granulats végétaux et les caractéristiques minéralogiques et gravimétriques de la terre crue sélectionnée d’autre part. L’évolution de la conductivité thermique des mélanges terre:granulats végétaux a été étudiée à différents taux d’humidité et différentes masses volumiques. D’un point de vue hydrique, les capacités de sorption/désorption de ces matériaux ont été mesurées en régime statique de même que la capacité de tampon hydrique simulant un régime dynamique. L’un des principaux intérêts de cette étude est de confirmer qu’une large gamme de co-produits végétaux produits à l’échelle locale pourrait être utilisée en tant que granulats pour l’élaboration de bétons végétaux
The purpose of this study was to compare hygrothermal acoustical and mechanical properties ot different materials based on vegetal aggregates and clay in order to characterize the performances of different biocomposites to provide building insulation solutions with a view to valorizing agricultural waste. We first analyzed the raw materials in order to get the density, thermal and hydric properties of the vegetal aggregates in one hand and the mineralogy and gravimetric data of the selected crude earth in the other hand. Thermal behavior of earth:vegetal aggregates mixes have been investigated at different humidity rates and different density ranges. Additionally, hydric properties have been measured to produce sorption and desorption curves and moisture buffer values (MBV) in one hand and capillarity of both aggregates and biocomposites on the other hand. One of the main interests of this study is to confirm that a wide range of locally produced vegetal byproducts could be used as - bioaggregates for concretes. Local biomaterials industries could therefore emerge depending on the locally available resources at country scale

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Tesi sul tema "Matériaux de construction bio-sourcés"

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