Biopolymer Stabilised Earthen Construction Materials

Matériaux De Construction En Terre Stabilisés Aux Biopolymères Les constructions en terre crue, soit fabriquées à partir de sol, sont considérées comme des constructions durables en raison de leur faible empreinte environnementale : les matériaux de construction à base de terre crue non stabilisée ont une faible énergie intrinsèque, d'excellentes propriétés hygroscopiques et un fort potentiel de recyclage. Cependant, sous cette forme, les matériaux sont susceptibles de se détériorer au contact de l’eau. Ainsi, les éléments de constructions modernes en terre crue utilisent du ciment pour améliorer leur durabilité, mais entachent de ce fait leurs propriétés hygroscopiques et leur potentiel de recyclable. Il est donc impératif de développer des solutions alternatives à l’incorporation de ciment, pouvant améliorer la résistance à l’eau sans pour autant compromettre les propriétés qui constituent les atouts de ces matériaux durables. Ces travaux de doctorat étudient l'utilisation de deux biopolymères, la gomme de guar et le xanthane, comme stabilisants naturels pour les matériaux de construction en terre crue. Dans un premier temps, une campagne expérimentale a été menée pour comprendre le mécanisme de stabilisation de la terre par ces biopolymères et optimiser cette technique. Les résultats révèlent que la nature intrinsèque des biopolymères induit la formation d’hydrogels qui participent à renforcer le matériau et à modifier les phénomènes de succion. L’addition d’environ 2,0 % de biopolymère en masse de sol sec est suffisant pour obtenir un comportement mécanique comparable à la stabilisation au ciment à un taux de 8,0 %. Afin de mieux caractériser l’influence des biopolymères, les propriétés hydrauliques et mécaniques des sols ainsi stabilisés ont été étudiées. Les tests de caractérisation prouvent que, pour une même gamme de teneur en eau, la succion des sols stabilisés par les biopolymères est supérieure à celle des sols non stabilisés. Les courbes de rétention d'eau sol démontrent que la valeur d'entrée d'air est augmentée en présence des biopolymères, ce qui affecte la distribution de la taille des vides. Les paramètres de résistance au cisaillement ont été obtenus par des essais triaxiaux à teneur d’eau constante. Les deux biopolymères ont un effet significatif, et pourtant différent, sur la cohésion du sol et l'angle de friction interne. Dans le temps, la modification de résistance des sols stabilisés à la gomme de guar est liée à la variation de la composante de friction, tandis que pour les sols stabilisés à la gomme de xanthane cette variation est pilotée par la cohésion du sol. L'analyse microstructurale par micro tomographie X-RCT montre que les biopolymères favorisent l’agglomération des particules de sol, ce qui modifie la porosité globale. Les courbes de distribution de la taille des vides obtenues par balayage XRCT confirment les résultats des essais de succion. Pour finir, les performances en termes de durabilité de ces matériaux de construction stabilisés aux biopolymères en présence d'eau ont été validées par différents tests ainsi que leur potentiel de recyclage. Il apparait donc que l'utilisation de ces biopolymères comme stabilisant améliore la résistance mécanique des matériaux en terre crue et leur durabilité ; et que contrairement à la stabilisation au ciment le comportement hygroscopique est conservé - voire amélioré-, ainsi que le potentiel de recyclage.