CARACTERISATION DES MATERIAUX

Matériaux et préparation des éprouvettes

Particules végétales et cinétiques d’absorption de l’eau

Deux types de granulats de chanvre ont été utilisés. Le premier est une chènevotte pure constituée de particules boisées de longueur variant de 1,25 à 20 mm et de largeur comprise entre 0,3 et 10 mm, commercialisé sous l’appellation « Chanvribat ». Le deuxième type est un granulat de chanvre fibré (mélange de chènevotte et de fibres courtes) commercialisé sous l’appellation « Terrachanvre » et utilisé principalement dans les formulations d’enduit de finition (Figure II.1). Les particules de chanvre fibré court Terrachanvre (C.T) présentent une morphologie plus fine que le granulat de Chanvribat (C.C) (la longueur varie de 0,5 à 1 mm et la largeur de 0,2 à 0,4 mm). Comme nous l’avons indiqué auparavant, la quantité de fibres présente dans le granulat de chanvre dépend directement du processus de transformation de la paille de chanvre. On peut ainsi considérer que la teneur en fibre du granulat de Chanvribat est très faible (< 2% en masse) vu qu’il est issu d’un processus qui sépare la fibre de la chènevotte. En ce qui concerne le granulat de Terrachanvre qui est issu d’un processus qui ne permet pas le défibrage, les mesures effectuées par tamisage donnent des rapports fibres/chènevotte allant de 0,5% à 13,7% en masse (Hustache et Arnaud, 2008). Il est difficile d’évaluer la quantité de fibre dans la chènevotte (certaines fibres restent collées aux particules de chènevotte et la méthode de tamisage ne permet pas leur séparation). 54 Figure II.1 : Granulats de chanvre : (a) chènevotte Chanvribat, (b) chanvre fibré court Terrachanvre. Pour déterminer le comportement des granulats de chanvre en présence d’eau liquide, le protocole suivant, suggéré par Ho Thi (2008), a été mis en œuvre pour évaluer l’eau absorbée au cours du temps. Les particules végétales préalablement nettoyées sont séchées à une température de 80°C, pour permettre une évaporation rapide et complète de l’eau stockée dans les pores. Des échantillons d’une masse moyenne de 2 g sont, par la suite, immergés complètement dans l’eau distillée à une température de 23°C. Les pesées des échantillons imbibés sont effectuées à des intervalles de temps réguliers : 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15 et 20 minutes. Avant chaque pesée, l’eau présente autour des particules est soigneusement enlevée en secouant l’échantillon pour éliminer la pellicule d’eau présente en surface des particules et les ménisques d’eau entre deux particules consécutives. La reproductibilité des résultats est vérifiée en appliquant le même test sur trois échantillons pour chaque type de granulats. L’examen des courbes représentatives des cinétiques d’absorption des deux chènevottes (Figure II.2), confirme leur affinité importante à l’eau. Cette affinité se manifeste principalement durant les cinq premières minutes en absorbant environ 1,5 à 2 fois leurs masses initiales. Au-delà de 5 minutes, l’absorption de l’eau varie faiblement.

Liants à base de chaux

Les liants étudiés sont manufacturés par la société Balthazard Cotte Bâtiment (BCB). Le Tradical® PF70 est un mélange de 75% en masse de la chaux aérienne, 15% de la chaux hydraulique et 10% de pouzzolane dont environ 0,5% d’additifs tel que l’entraîneur d’air qui a une influence directe sur la taille des pores. Quant au liant Tradical® PF80 M, principalement utilisé dans la réalisation des enduits à caractère isolant, il est constitué de 35% en masse de charges minérales, 55% de la chaux aérienne et 10% de la chaux hydraulique (Tableau II.1) 

Cinétiques d’hydratation des liants

Les réactions d’hydratation des liants à base de la chaux hydraulique sont exothermiques, la mesure de l’énergie dégagée est donc une technique qui permet d’évaluer la cinétique de la réaction (Kada et al., 1999). Dans le cadre de ces travaux, des mesures ont été réalisées par calorimétrie isotherme. Cette méthode permet d’obtenir la puissance thermique générée au cours du temps. Après intégration, on obtient la quantité de chaleur dégagée. Un calorimètre à double puits a été exploité : un puits dédié à l’échantillon et l’autre servant de référence reçoit une ampoule vide. La sensibilité est de 5 μW. Avant de préparer les mélanges, le liant et l’eau sont conditionnés à la température désirée. Le mélange est ensuite placé dans une ampoule scellée hermétiquement pour éviter la perte d’humidité. Les mesures ont été réalisées avec des échantillons de masse moyenne d’environ 7 g et un rapport massique d’eau/liant de 0,4. Les cinétiques d’hydratation des deux matériaux sont présentées sur la Figure II.3. On remarque que les évolutions mesurées ont pratiquement la même allure et la chaleur dégagée par le Tradical® PF80 M est quatre fois inférieure à celle mesurée pour le Tradical® PF70. On peut distinguer trois étapes : une accélération au cours des premières heures du contact des produits avec l’eau, caractérisée par un important dégagement de chaleur ; suivie d’une période de ralentissement, suivie d’une période de mise en équilibre. Ces deux dernières étapes sont relativement lentes car elles sont contrôlées par la diffusion de l’eau à travers les hydrates pour atteindre les anhydres. Les cinétiques d’hydratation du Tradical® PF70 réalisée à deux températures différentes (25 et 30°C) montrent que les réactions s’accélèrent avec la température, particulièrement durant les deux premières périodes

Préparation des éprouvettes de liant et de mélange chanvre/chaux

Dans ce travail, on a utilisé des formulations classiques pour la fabrication des enduits. Un grand nombre d’éprouvettes a été fabriqué pour déterminer les isothermes de désorption, les propriétés thermophysiques et établir les cinétiques de séchage (Figure II.5). En ce qui concerne les éprouvettes de liant, après dosage des constituants, les mélanges sont préparés dans un malaxeur d’une capacité de 2 kg. Les constituants (eau et liant) sont mélangés pendant 2 à 3 minutes pour obtenir une bonne homogénéisation de la pâte et limiter l’évaporation de l’eau. Pour les mélanges chanvre/chaux le protocole expérimental proposé par Collet (2004) est exploité. Ce dernier tient compte de l’affinité importante de la chènevotte à l’eau. Le liant et l’eau sont d’abord mélangés dans le malaxeur pendant 2 à 3 minutes ce qui permet une hydratation convenable du liant. Le granulat de chanvre est ensuite progressivement ajouté tout en continuant à malaxer l’ensemble pendant 3 minutes. Les produits sont coulés manuellement dans des creusets de section 10×10 cm2 dont la profondeur peut varier de 2 à 4 cm (Figure II.6). Le séchage est alors réalisé immédiatement, ou quelques heures après confinement dans un film imperméable. Une fois que les matériaux sont sortis du séchoir, ils sont démoulés et introduits en étuve à 60°C. Ils sont considérés secs quand leur masse est stable à 0,1% entre deux mesures successives à 48 heures d’intervalle. Les éprouvettes se présentent alors sous forme de plaques planes qui peuvent être exploités pour la mesure de propriétés. La balance utilisée pour la pesée est d’une précision de ±0,01 g.