Soutenance de thèse : Hamidou SANKARA

Matériaux écologiques pour une meilleure efficacité énergétique des bâtiments

Doctorant : Hamidou SANKARA

Laboratoire INSA : LAMCOS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures
École doctorale : ED162 MEGA - Mécanique, Énergétique, Génie Civil, Acoustique

Cette thèse examine en détail les recherches sur les matériaux biosourcés, en se concentrant ensuite sur la caractérisation géotechnique et thermo-physique de l'argile de Baudry, choisie pour ses caractéristiques. Celle-ci est associée à des fibres de sorgho en différents pourcentages massiques (de O à 10 %) et mise en forme en briques, séchées à l'air libre sans cuisson. Des essais géotechniques et thermo-physiques ont été effectués en partenariat avec les laboratoires LNBTP et le LPCE au Burkina Faso. Une analyse des caractéristiques thermiques et de la microstructure de la brique en terre renforcée avec des fibres de sorgho a été réalisée. Au laboratoire LaMCoS en France, les microstructures des échantillons ont été analysées à l'aide d'une tomographie par rayons X assistée par ordinateur. Les images tomographiques ont été utilisées pour calculer la quantité de fibres et la porosité des briques. La conductivité thermique des fibres de sorgho et de la matrice en argile de Baudry a été évaluée à l'aide de mesures expérimentales et de modèles théoriques. Les résultats de modélisation, qui permettent de prédire la conductivité thermique effective des composites contenant des fibres, sont comparés. aux résultats expérimentaux. La conclusion principale est que les fibres réduisent la conductivité thermique effective de deux façons : l'ajout de 10 % de fibres de sorgho dans l'argile permet de réduire sa conductivité thermique de 27 % car les fibres contiennent de l'air et diminuent la conductivité du composite, et dans le même temps, la présence de fibres dans le composite augmente la porosité de la matrice argileuse. Le modèle numérique permettant de prédire la conductivité thermique effective du composite fibreux est basée sur la méthode des éléments finis, il utilise le logiciel ABAQUS. Dans ce modèle, les fibres sont orientées de façon aléatoire dans l'espace. La précision des résultats et l'importance du choix du volume élémentaire représentatif (VER) pour le calcul (cubique ou parallélépipédique) sont mis en évidence. Les résultats issus du modèle numérique sont également comparés à ceux expérimentaux de la littérature pour d'autres types de fibres biosourcées. Les données expérimentales et analytiques obtenues pour les milieux fibreux de juncus maritimus (dans la littérature) et nos matériaux composites fibreux à base de fibre de sorgho sont comparées avec les résultats numériques, affichant des déviations relatives de 7 % pour différentes fractions volumiques de fibres.