Comportement mécanique et durabilité des bétons de terre : étude expérimentale et numérique

Abstract

Ces dernières années, de nombreux efforts ont été réalisés dans le domaine de la construction pour remplacer le béton traditionnel par des matériaux alternatifs tels que le béton contenant une forte proportion de divers composants écologiques appelés « verts » tout en maintenant des propriétés mécaniques acceptables pour l'application souhaitée. Par exemple, les constructions réalisées à partir de la terre crue sont intéressantes considérant leurs meilleures propriétés thermiques et acoustiques par rapport à un béton ordinaire. L'objectif de la production de ce béton est de réduire la consommation de ciment et donc la production de CO2, de fournir des solutions pour éviter l'épuisement des ressources naturelles comme les granulats et de réduire la consommation d'énergie dans le processus de production. Ces dernières années, plusieurs études ont été réalisées afin de développer des méthodes communes et faciles à appliquer dans le domaine de la construction avec ces nouveaux matériaux, ce qui a conduit à la sélection de béton de terre. Ce béton est constitué d'argile traitée par de faibles quantités d'un ou de plusieurs liants hydrauliques et peut être coulé comme un béton ordinaire. En plus, nous avons remplacé les agrégats naturels par des agrégats recyclés (sable recyclés) pour contribuer à éviter l'épuisement des ressources naturelles. Dans un premier temps, les effets de l’argile et du sable recyclé sur le comportement mécanique sous sollicitations monotones du béton de terre ont été étudiés. Des essais de compression ont été réalisés à différents âges et à différentes conditions de cure et suivis simultanément avec les techniques de traitement d'images et d’émission acoustique. Des essais de flexion ont été également réalisés. Les résultats ont montré la perte des propriétés mécaniques à cause du remplacement de sable naturel par le sable recyclé et de l'introduction de l’argile dans la composition du béton étudié. En plus, les résultats ont montré l’effet de l'argile sur la baisse des propriétés mécaniques au long terme lors du séchage. Pour mieux comprendre ce comportement, le retrait de dessiccation a été mesuré en parallèle avec la perte de masse. Des mesures de pression capillaire ont été réalisées. Dans un second temps, le comportement mécanique sous sollicitations cycliques du béton de terre a été étudié et suivi simultanément avec les techniques de traitement d'images et d’émission acoustique. Une assez bonne corrélation concernant l'évolution de l’endommagement a été révélée entre les deux techniques. Finalement, des essais de fluage ont été réalisés. Dans la partie numérique, des simulations par éléments-finis ont été réalisées en utilisant le modèle d'endommagement isotrope de Fichant afin de reproduire le comportement à la rupture de ces matériaux et d'en déterminer les propriétés mécaniques. En plus, des simulations du comportement différé du béton de terre en étudiant les déformations de retrait et la perte de masse ont été ainsi réalisées.