Titre : | Elaboration et caractérisation de composites bio-sourcés à base de fibres de palmier dattier |
Auteurs : | Tarek Djoudi, Auteur ; Mabrouk Hecini, Directeur de thèse |
Type de document : | Monographie imprimée |
Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Khider, 2019 |
Langues: | Français |
Résumé : |
La disponibilité et le prix des matières premières sont déterminants pour la réussite de tout
projet industriel, par conséquent, de nombreux chercheurs tentent de trouver des matériaux alternatifs à bas prix grâce à l'utilisation de déchets naturels ou du recyclage. Les palmiers dattiers produisent chaque année d’énormes quantités de palmes sèches sous forme de déchets abandonnés au cours de son croissance et de son évolution naturelle. Le recyclage et l’exploitation de ces déchets au lieu de les brûler contribueraient à convertir les déchets végétales en une richesse réelle pouvant être utilisés efficacement et dans le respect de l'environnement. Dans ce contexte, ce travail doctora comporte une étude expérimentale qui consiste en une caractérisation physico-mécanique du matériau brut (Palme), élaboration et caractérisation mécanique des bio-composites et élaboration et étude du comportement mécanique des poutres à structure sandwiche. L’étude a été commencée par la caractérisation d’une composante importante du palmier qui est la palme mûre, la décomposant essentiellement en deux parties, le Pétiole et le Rachis. La caractérisation a été portée alors sur le bois fibreux et les fibres de ces deux parties. La caractérisation physique concernera la masse volumique des fibres et la matrice végétale (lignine), ainsi que le taux d’humidité dans les différentes parties de la palme. Les essais mécaniques ont permis de déterminer les caractéristiques mécaniques du bois fibreux et des fibres extraites des deux parties de la palme après le séchage. À l’issue de cette étude, les résultats obtenus montrent l’influence de la position de l’échantillon testé sur les propriétés physico-mécaniques. Ils ont permis également de situer ce type de bois fibreux et ces fibres parmi d’autres résultats de la littérature scientifique et d’envisager de les utiliser dans la mise en oeuvre des matériaux composites et dans des éléments d’isolation. La caractérisation mécanique des matériaux composites à base de ces fibres a été effectuée pour deux types de matrices différentes (Epoxyde, polypropylène). Les essais de traction effectués pour des composites à différents pourcentages de fibres (4, 7, 10 et 15%), révèlent une amélioration des propriétés mécaniques par rapport à la matrice vierge proportionnellement au taux massique de fibres. Les tests de compression sur les matériaux composites à base de particules de bois de pétiole et matrice naturelle montrent les caractères isotrope et anisotrope de ces matériaux testés en fonction de la taille des particules. La valeur de la rigidité globale du sandwich avec un coeur à particule de bois est élevée par rapport au coeur du bois de pétiole brut. La rigidité globale dans les sandwichs à base de bois de la palme est plus élevée par rapport aux sandwiches avec un coeur de liège aggloméré. L’observation macroscopique des faciès de rupture montre la bonne adhérence entre les peaux et le coeur. Ceci est dû à la méthode utilisée dans la préparation des poutres sandwichs. Les résultats obtenus dans ce travail de recherche servent à valoriser les déchets du palmier dattier pour d’éventuelles applications industrielles |
Sommaire : |
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Remerciement ii ملخص iii Abstract iv Résumé v Sommaire vi Liste des figures ix Liste des tableaux x Introduction 1 Chapitre I : Généralités I.1 Définition et classification des composites 6 I.1.1 Classification selon le type de matrice 7 I.1.2 Classification selon la catégorie du renfort 7 I.1.3 Classification selon la forme du renfort 8 I.1.4 Classification selon le marché 9 I.2 Matériaux composites bio-sourcés 9 I.2.1 Renfort à fibres végétales 9 I.2.1.1 Composition chimique des fibres végétales 10 I.2.1.2 Méthodes d’extraction des fibres végétales 14 I.2.1.3 Propriétés et avantages des fibres végétales 16 I.2.2 Matrices 17 I.2.2.1 Matrices polymères 17 I.2.2.2 Matrices naturelles 19 I.3 Procédés de fabrication des composites 19 I.4 Matériaux végétaux du palmier dattier 22 I.4.1 La palme 25 I.4.2 Composition chimique de la palme 25 I.4.3 Déchet du palmier dattier 26 I.4.4 Domaines d’utilisation des déchets de palmier dattier 27 I.5 Synthèse des travaux réalisés 28 I.5.1 Renforts issus de palmier dattier 28 I.5.1.1 Bois 28 I.5.1.2 Fibres 31 I.5.2 Composites à base de renforts de palmier dattier 34 I.5.2.1 Composite à matrice thermodurcissable 34 I.5.2.2 Composite à matrice thermoplastique 36 I.5.2.3 Composite à particules 37 I.6 Composite de structure sandwich 39 I.6.1 Caractéristiques des structures sandwichs 40 I.6.2 Classification des structures sandwichs 40 I.6.3 Domaine d’utilisation 41 I.7 Conclusion 43 Références 45 Sommaire vii Chapitre II : Caractérisation physico-mécanique de bois et des fibres de palmier dattier II.1 Présentation des matériaux 50 II.1.1 Préparation des éprouvettes 51 II.1.1.1 Eprouvettes des bois fibreux 51 II.1.1.2 Eprouvettes de fibres 53 II.1.2 Morphologie de la palme 54 II.1.2.1 Pétiole 55 II.1.2.2 Rachis 55 II.1.2.3 Fibres 56 II.2 Caractérisation physico-mécanique 58 II.2.1Propriétés physiques 58 II.2.1.1 Pourcentage volumique de fibres et du lignine dans la palme 58 II.2.1.2 Méthode de diffraction des rayons X (DRX) 58 II.2.1.3 Analyse thermique (ATG et DTG) 59 II.2.1.4 Masse volumique du bois et de la fibre 60 II.2.1.5 Taux d’humidité de différentes parties de la palme 61 II.2.2 Propriétés mécaniques 62 II.2.2.1 Essai de traction longitudinale du bois (TL) 62 II.2.2.2 Essai de compression du bois 63 II.2.2.3 Essai de flexion trois points du bois (F3P) 64 II.2.2.4 Essai de traction et torsion des fibres 64 II.3 Résultats et discussion 67 II.3.1 Propriétés physiques 67 II.3.1.1 Pourcentage volumique de fibres et du lignine dans la palme 67 II.3.1.2 Masse volumique du bois et de la fibre 68 II.3.1.3 Méthode de diffraction des rayons X (DRX) 69 II.3.1.4 Analyse thermique (TGA et DTG) 71 II.3.1.5 Taux d’humidité de différentes parties de la palme 71 II.3.2 Propriétés mécaniques 73 II.3.2.1 Essai de traction longitudinale du bois (TL) 73 II.3.2.2 Essai de compression du bois 74 II.3.2.3 Essai de flexion trois points du bois (F3P) 75 II.3.2.4 Essai de traction des fibres 79 II.4 Conclusion 82 Références 83 Chapitre III : Elaboration et caractérisation des matériaux composites III.1 Présentation et élaborations des matériaux 85 III.1.1 Choix des constituants des matériaux composites 86 III.1.1.1 Fibres 86 III.1.1.2 Bois 87 III.1.1.3 Matrice 88 III.1.2 Elaboration des matériaux composites 89 III.1.2.1 Epoxy/Fibre de rachis 89 III.1.2.2 Polypropylène (PP)/Fibre de rachis 90 III.1.2.3 Matrice naturelle/Particules de bois 92 Sommaire viii III.2. Caractérisation mécanique 93 III.2.1 Présentation des essais mécaniques 93 III.2.1.1 Essai de traction 94 III.2.1.2 Essai de compression 95 III.2.2 Résultats et discussion 95 III.2.2.1 Essai de traction 95 III.2.2.2 Essai de compression 100 III.3 Analyse morphologique 102 III.4 Conclusion 104 Références 106 Chapitre IV : Caractérisation mécanique d’une poutre en structure sandwich IV.1 Présentation des matériaux de type sandwichs 107 IV.1.1 Choix des constituants de la poutre sandwich 107 IV.1.1.1 Peaux 108 IV.1.1.2 Coeurs 108 IV.1.2 Préparation des éprouvettes 109 IV.2 Caractérisation mécanique 110 IV.3 Résultats et discussion 113 IV.4 Observations des faciès de rupture après les tests de flexion trois points 116 IV.5 Conclusion 119 Références 120 Conclusion Générale 121 Article Annexe |
Disponibilité (1)
Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
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TH/1020 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
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