| Titre : | Contribution au développement des matériaux de construction à base des sous-produits du palmier dattier |
| Auteurs : | Tahar Masri, Auteur ; Adel Benchabane, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2018 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Matériau composite,Déchets de palmier dattier,Polystyrène expansé,Caractérisation expérimentale,Propriétés mécanique,Conductivité thermique,Recyclage,Matériau à faible coût. |
| Résumé : |
Dans un but de protéger l'environnement et de valoriser les ressources végétales, une étude expérimentale de
mise en œuvre et de caractérisation de matériaux innovants est réalisée dans le cadre de la présente thèse. Les matériaux élaborés sont des matériaux composites bois-plastique (WPC) à base de déchets de palmier dattier. Dans le premier composite, Les déchets de feuillets de palmier dattier sont utilisés comme renfort et les déchets de polystyrène expansé (EPS) dissolu dans l'essence sont utilisés comme matrice. Plusieurs combinaisons de tailles de renforcement (0,1-0,315 mm, 0,315-0,5 mm et 0,5-1 mm) et de rapport fibre/matrice (70, 75 et 80% en poids) ont été considérées pour étudier les propriétés du composite Feuilles-Polystyrène (LPC). Dans cette étude, des caractérisations physiques, mécaniques, thermiques et morphologiques ont été réalisées afin de déterminer : la densité apparente, le module de flexion, la contrainte maximale et la conductivité thermique du LPC. Des mesures de densité avec pycnomètre, essais de flexion trois points et des mesures de conductivité thermique par l'appareil Hotdisc ont été effectués. De plus, une caractérisation par MEB a été réalisée pour observer la liaison fibres/matrice. Le LPC a montré un bon état d'adhérence de l'interface fibre/matrice et des propriétés mécaniques acceptables avec un module de flexion et une contrainte maximale pouvant atteindre 0,78 GPa et 2,84 MPa, respectivement. Le LPC a une densité comprise entre 542 et 824 kg/m3 , qui est comparable à celle des matériaux habituels tels que le bois dur et mou, le MDF et les autres WPC trouvés dans la littérature. Les essais de caractérisation thermique du LPC ont également montré une conductivité thermique moyenne comprise entre 0,11 et 0,16 W/m.K. Le deuxième composite est préparé à base de particules et une résine époxy. Le renfort de particules est obtenu à partir des noyaux de dattes avec un renfort de taille 0,2-0,4 mm (Particules de Noyaux de Dattes et d'une résine Epoxy, CPNDE). L'effet de la fraction massique entre le renfort et la matrice sur les propriétés mécaniques est étudié en utilisant cinq fractions massiques comprises entre 0% et 40%. Les propriétés mécaniques de la matrice et des composites ont été déterminés à l'aide des essais de traction et de flexion en trois points. Une étude de comparaison est présentée entre les résultats obtenus et ceux disponibles dans la littérature sur un composite similaire. L'essai de traction effectué sur des échantillons pure époxy, montrent une valeur moyenne du module de Young et du coefficient de Poisson de 322,62 MPa et 0,4 respectivement. La résine pure et le matériau composite de faible fraction massique en renfort (0, 10 et 20%) présentent une grande déformation en flexion. Pour une quantité de renfort supérieure ou égale à 30%, les résultats ont montré un module de flexion et une résistance à la flexion améliorés. A partir de ce niveau de renforcement, le matériau composite devient de plus en plus fragile. Avec 40% de renforcement, le module de flexion augmente de près de 44% par rapport au module de flexion du matériau pure époxy. Le matériau LPC peut être utilisé dans le domaine de la construction de bâtiments pour l’isolation thermique ainsi qu'un composant structurel dans les structures sandwich. De plus, le matériau LPC est obtenu à partir de déchets et peut être totalement recyclé à la fin de sa vie utile. Le matériau CPND a montré que la matrice époxy utilisée est un bon choix car elle permet l'augmentation des propriétés mécaniques par rapport aux propriétés des matériaux similaires de la littérature. L'utilisation des déchets de palmiers dattiers comme renfort dans les composites peuvent être considéré comme un bon renfort naturelles. |
| Sommaire : |
Sommaire
Remerciements.......................................................................................................................i ii....................................................................................................................................الملخص. Abstract................................................................................................................................iii Résumé. ...............................................................................................................................iv Sommaire..............................................................................................................................v Listes des figures...................................................................................................................ix Introduction générale ............................................................................................................1 Chapitre I : Etat de l’art sur les fibres naturelles et les bio-composites....................................6 1 Classifications des fibres naturelles....................................................................................6 1.1 Fibres végétales ou ligno-cellulosiques ........................................................................8 1.2 Fibres Animales.............................................................................................................8 1.3 Fibres minérales............................................................................................................9 2 Classifications des fibres végétales ligno-cellulosiques......................................................9 2.1 Fibres de plantes (non-bois) .......................................................................................10 2.1.1 Fibres libériennes ................................................................................................10 2.1.2 Feuilles de fibres..................................................................................................12 2.1.3 Fibres de grains et de fruits.................................................................................12 2.1.4 Fibres de pailles...................................................................................................14 2.1.5 Fibres d'herbe......................................................................................................14 2.2 Fibres de Bois..............................................................................................................14 3 Caractéristiques d'une fibre végétale ou matériau ligno-cellulosique .............................15 3.1 Structure générale d'une fibre végétale.....................................................................15 3.1.1 Description...........................................................................................................15 3.2 Composition chimique d'une fibre végétale...............................................................17 3.2.1 Cellulose...............................................................................................................18 3.2.2 Hémicellulose ......................................................................................................18 3.2.3 Lignine..................................................................................................................19 3.2.4 Pectine .................................................................................................................20 3.2.5 Extractives et matières étrangères......................................................................20 4 Propriétés des fibres ligno-cellulosiques ..........................................................................21 4.1 Propriétés mécaniques...............................................................................................22 4.2 Propriétés physiques...................................................................................................23 4.2.1 La densité.............................................................................................................24 Sommaire vi 4.2.2 Propriétés d'humidité..........................................................................................25 4.2.3 Angle microfibrillaire ...........................................................................................26 4.2.4 Défauts.................................................................................................................27 5 Avantages et inconvénients des fibres végétales.............................................................28 5.1 Avantages....................................................................................................................28 5.2 Inconvénients..............................................................................................................29 6 Domaine d'application des fibres végétales.....................................................................29 7 Composites basés sur des renforts végétales...................................................................31 7.1 Matrices utilisées dans la fabrication des composites...............................................31 7.1.1 Résines thermodurcissables................................................................................31 7.1.2 Les résine thermoplastiques................................................................................33 7.2 Composites à base de fibres végétales.......................................................................34 7.2.1 Fibres végétales utilisées dans la fabrication des composites............................35 7.2.2 Propriétés mécaniques des composites à fibres végétales.................................36 7.3 Composites à base de particules végétales................................................................42 8 Conclusion .........................................................................................................................44 Chapitre II : Etat de l’art sur les composites à base de déchets de palmier dattier.................47 1 Palmier dattier...................................................................................................................47 1.1 Variétés des dattes .....................................................................................................48 1.2 Description..................................................................................................................49 1.2.1 Le tronc du palmier dattier..................................................................................50 1.2.2 Le pétiole .............................................................................................................50 1.2.3 Le fibrillum...........................................................................................................51 1.2.4 Les feuilles où palmes..........................................................................................51 1.2.5 Organes reproducteurs........................................................................................53 1.3 Le palmier dattier en Algérie ......................................................................................55 1.4 Déchets du palmier dattier.........................................................................................55 1.5 Utilisation des déchets de palmier dattier .................................................................58 1.5.1 Utilisation traditionnel.........................................................................................58 1.5.2 Utilisation actuelle...............................................................................................59 2 Fibres de palmiers dattiers................................................................................................60 2.1 Introduction ................................................................................................................60 2.2 Morphologie de fibre de palmier dattier....................................................................61 2.3 Composition chimique ................................................................................................65 2.4 Propriétés physiques et mécaniques..........................................................................67 2.4.1 Propriétés physiques...........................................................................................67 Sommaire vii 2.4.2 Propriétés mécaniques........................................................................................71 2.4.3 Propriétés thermiques.........................................................................................74 3 Matériau composite à base des déchets industrielle et naturelle ...................................76 4 Conclusion .........................................................................................................................78 Chapitre III : Matériaux et méthodes expérimentales...........................................................82 1 Matériaux composite à base des déchets de palmier dattiers et de polystyrène expansé (LPC)82 1.1 Le renfort ....................................................................................................................82 1.2 Matrice à base de déchets de polystyrène expansé...................................................83 1.3 Protocole d’élaboration du matériau LPC ..................................................................84 1.3.1 Préparations des moules.....................................................................................84 1.3.2 Préparation des éprouvettes...............................................................................84 1.4 Effet de la lignine sur les propriétés mécaniques du LPC...........................................86 2 Matériaux à base de déchets de noyaux de dattes et d'une résine Epoxy (CPNDE)........86 2.1 Le renfort ....................................................................................................................86 2.2 La matrice époxy .........................................................................................................87 2.3 Protocole d’élaboration du matériau CPNDE .............................................................88 2.3.1 Matériau 100% résine .........................................................................................88 2.3.2 Matériau à base de Particules de Noyaux de Dattes et d'une résine Epoxy (CPNDE)89 3 Méthodes de caractérisation expérimentale....................................................................90 3.1 Matériau LPC...............................................................................................................90 3.1.1 Masse volumique.................................................................................................90 3.1.2 Essais de flexion trois points................................................................................91 3.1.3 Conductivité thermique.......................................................................................93 3.1.4 Microscopie électronique à balayage (MEB).......................................................94 3.2 Matériau CPNDE .........................................................................................................94 3.2.1 Essais de traction.................................................................................................94 3.2.2 Essai de flexion trois points.................................................................................96 4 Conclusion .........................................................................................................................96 Chapitre IV : Caractérisation expérimentale des composites à base de déchets de palmier dattier.................................................................................................................................99 1 Matériau LPC .....................................................................................................................99 1.1 Densité ........................................................................................................................99 1.2 Propriétés en flexion trois points du matériau LPC....................................................99 1.3 Conductivité thermique du matériau LPC. ...............................................................102 1.4 Récapitulation...........................................................................................................102 Sommaire viii 1.5 Caractérisation par microscopie électronique à balayage (MEB) ............................105 1.6 Effet de la lignine sur les propriétés mécaniques du LPC.........................................107 2 Matériau CPNDE..............................................................................................................108 2.1 Propriétés de traction du matériau pure résine.......................................................108 2.2 Propriétés de flexion du matériau ............................................................................110 2.2.1 Module de flexion..............................................................................................111 2.2.2 Contrainte maximale .........................................................................................112 3 Conclusion .......................................................................................................................112 Conclusion générale...........................................................................................................116 Références bibliographiques..............................................................................................119 Annexes.............................................................................................................................128 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0888 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
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