Évaluation du confort thermique dans des constructions isolées thermiquement par différents types de matériaux

BENCHOUIA, Houssam Eddine (2024) Évaluation du confort thermique dans des constructions isolées thermiquement par différents types de matériaux. Doctoral thesis, Faculté Science et technologie.

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Abstract

Cette étude vise à développer et à caractériser des matériaux biocomposites innovants utilisant des composés de déchets végétaux et des déchets couramment trouvés en Algérie pour une isolation thermique efficace dans les applications de génie civil et mécanique. L'objectif est de créer des matériaux ayant des propriétés mécaniques et thermophysiques égales ou supérieures à celles des matériaux de construction traditionnels, réduisant ainsi l'impact sur l'environnement et les coûts de construction tout en promouvant des pratiques de gestion durable des déchets. En premier lieu, les déchets de feuillets de palmier dattier ont utilisés comme renfort, et le polystyrène fondu (PS) comme matrice. Trois catégories de fibres, les fibres non traitées (UDPF), les fibres alcalinisées (ADPF) et les fibres benzoylées (BDPF), sont utilisées pour fabriquer des échantillons avec des charges de 10 %, 20 % et 30 % (en poids). Les composites ont été produits en utilisant la méthode de mélange par fusion et le moulage par compression à chaud. Dans cette étude, divers tests morphologiques, mécaniques et thermophysiques ont été effectués sur les composites afin d'évaluer leur potentiel en tant qu'isolants thermiques. La densité apparente, la taille et la distribution des pores des fibres et du composite ont été évaluées à l'aide de la méthode de mesure des pores par intrusion de mercure (MIP). Des essais de traction et de flexion en trois points ont été réalisés à l'aide d'une machine de traction de type INSTRON 5969. La conductivité thermique a été mesurée à l'aide d'un appareil CT-meter. Les résultats montrent que les traitements d'alcalinisation et de benzoylation améliorent l'interaction interfaciale entre les fibres hydrophiles et le polystyrène hydrophobe, comme le confirment les analyses MEB et FTIR. Les études XRD ont indiqué l'indice de cristallinité le plus élevé pour l'ADPF. Les résultats des composites PS-DPF ont montré une résistance à la traction et à la flexion satisfaisante de 14-44 MPa, les traitements chimiques améliorant la résistance tout en diminuant légèrement le module d’élasticité (2,9-5,9 GPa). L'analyse thermogravimétrique a révélé une stabilité thermique accrue pour le composite contenant 30 % de fibres non traitées et traitées. Ces composites présentent une faible conductivité thermique (0,118-0,141 W/(m.K)) et une densité apparente réduite après l'incorporation de fibres (860 - 980 kg/m3). Le remplacement d'un tiers des matériaux de construction conventionnels par des composites PS-DPF a montré une réduction de la conductivité thermique allant jusqu'à 50 %, soulignant leur potentiel dans les applications d'isolation thermique. Le deuxième matériau étudié explore la valorisation de déchets communs - fibres de pétiole de palmier dattier (DPP) et déchets de polystyrène expansé (EPS) - pour créer un biocomposite hybride à base de plâtre. Des échantillons fabriqués à la main avec différentes charges massiques de DPP (0 %, 5 %, 10 % et 15 %), de ratio massique constant d’EPS (0,3 %) ou les deux ont été examinés par des tests morphologiques, mécaniques et thermophysiques. Malgré une réduction des propriétés mécaniques, les biocomposites hybrides ont présenté une conductivité thermique inférieure de 0,2645-0,425 W/(m.K) et une densité apparente de 852-977 kg/m3 par rapport au plâtre de gypse pur (NGP). L'étude positionne le plâtre renforcé avec de la DPP, du EPS ou les deux comme une alternative potentielle aux matériaux d'isolation traditionnels, offrant une solution durable pour la construction.

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