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SBEIDCO -1st International Conference on sustainable Built Environment Infrastr

SBEIDCO -1st International Conference on sustainable Built Environment Infrastructures in Developing Countries ENSET Oran (Algeria) – October 12-14, 2009. T.2, Etude d’un nouveau composite en platre renforce avec les fibres vegetale du palmier dattier, Amina.Djoudi, Mohammed Mouldi.Khenfer, Abderrahim. Bali 27 ETUDE D’UN NOUVEAU COMPOSITE EN PLATRE RENFORCE AVEC LES FIBRES VEGETALE DU PALMIER DATTIER Amina.Djoudi1 , Mohammed Mouldi.Khenfer2, Abderrahim. Bali 3 T2. Performance of materials RESUME La prospérité d’un pays dans le domaine de construction dépend de l’utilisation de ses ressources locales et de leur développement intégré au processus d’évolution de la société. Le manque des matériaux de construction et l’inflation de leur prix (ciment, acier etc.…), rendent l’utilisation des matériaux locaux de plus en plus nécessaires. Le plâtre, qui est un matériau le plus familier dans le domaine de la construction avec ses qualités reconnues dans le monde, peut entrer en concurrence avec le ciment, ou ce dernier n’est pas supprimé totalement, mais utilisé rationnellement dans les parties sensibles à l’eau ou devant rigidifier l’ossature telle que les fondations et les chaînages. Les pays afro-asiatiques possèdent d'énormes richesses en fibres végétales du palmier dattier, ces dernières présentent des propriétés mécaniques, susceptibles d’être utilisées dans les domaines techniques. En Algérie, chaque année après la récolte, ces fibres sont soit jetées ou brulées, il n’ya uniquement qu’un faible pourcentage qui est exploité par la production artisanale. Dans le cadre de la protection de l'environnement et afin de valoriser ces ressources biologiques, on a essayé d'introduire les fibres du palmier dans le plâtre afin changer son comportement fragile à la traction comme tout liant hydraulique. L'analyse des résultats montre que les fibres végétales incorporées changent complètement le comportement rhéologique du matériau et augmentent considérablement sa résistance à la flexion ainsi que son ductilité, en améliorant son seuil de fissuration. KEYWORDS MOTS CLES : FIBRE, PALMIER, RUPTURE, DUCTILITE, PLATRE, FISSURATION. 1 L.R.G.C, Département Génie Civil, Université de Laghouat , Algérie, aminag0012@yahoo.fr 1 L.R.G.C, Département Génie Civil, Université de Laghouat , Algérie, khenfer- mohammed@yahoo.com 1 L.C.E,Département Génie Civil, Ecole polytechnique d’Alger, Algérie, Algérie, balianl@yahoo.fr SBEIDCO – 1st International Conference on Sustainable Built Environement Infrastructures in Developing Countries ENSET Oran (Algeria) - October 12-14, 2009 T.2, Etude d’un nouveau composite en platre renforce avec les fibres vegetale du palmier dattier, Amina.Djoudi, Mohammed Mouldi.Khenfer, Abderrahim. Bali 28 1. INTRODUCTION L’incorporation des fibres dans le plâtre est réalisée afin d’améliorer sa résistance à la traction et de diminuer sa fragilité. L’hypothèse importante est que les fibres permettent l’arrêt du mécanisme de fissuration, en retardant le départ de la fissure et en la contrôlant une fois qu’elle apparaît . [Nagraga & Jawaaharlal 1986] ont constaté que la résistance à la flexion d’un béton renforcé avec des fibres végétales (bamboo) augmente pour différents pourcentages en masse de 1% à 3%, ensuite diminue pour 4%.Coutts [1986] sur des plâtres renforcés par différents pourcentages en masse de fibres cellulosiques, montrent que la résistance à la flexion atteint un maximum entre 8 et 10%. Au-delà de 10%, elle chute à cause d’une mauvaise répartition des fibres. [ Khenfer &Morlier. 1991] ont constaté de l’étude de l’effet de la longueur des fibres sur les propriétés mécaniques des ciments renforcés avec des fibres de cellulose, que le module d’élasticité dépend seulement des modules d’Young des constituants, de leurs volumes et de la distribution des fibres dans la matrice. Coutts [1986], sur des composites renforcées par différentes longueurs de fibres cellulosiques montrent que l’énergie de rupture croît avec l’augmentation des longueurs de fibres, elle peut atteindre 40 fois celle de la matrice. Dans la présente étude nous avons essayé de déterminer la fraction massique optimale à introduire dans les plaques minces en plâtre, en utilisant les fibres du palmier dattier, d’une longueur constante L = 10 mm et en augmentant le dosage de fibres de 0 % à 2 % avec un pas de 0,5 %. 2. DETAILS EXPERIMENTAUX 2.1- Matériaux utilisés Le plâtre utilisé est un produit du gypse prélevé de la carrière SORECAL à Ghardaïa, il est disponible dans le marché, il est de qualité et cela d’après sa teneur en CaSO4, 2H2O environ 96%. Les fibres utilisées sont des fibres végétales des joncs du palmier dattier de la région de Laghouat (Algérie) d'un coût négligeable et d'une source renouvelable. Ces fibres ont une couleur marron à marron clair et d'une section circulaire avec un diamètre variant de 0,20 à 0,70 mm, une masse volumique de 1540 Kg/m3 et une humidité de 10 %. La longueur des fibre utilisée, dans cette étude est de 10mm . Une analyse chimique et une étude de microstructure des fibres utilisées ont été menées, par microscope électronique à balayage à l'institut du Pin de Bordeaux en France, par M.M Khenfer. Les résultats obtenus montrent la présence d’atomes de carbone et d'oxygène avec un pourcentage atomique important par rapport aux autres éléments et que le carbone est l’élément le plus prépondérant, ce qui affirme la présence des groupes carboxyliques provenant des constituants de la cellulose. L'examen de la texture des fibres utilisées par MEB est présentée aux figures de 1à5. Figure 1: Observation de la texture de la fibre du palmier par MEB. Figure 2: Coupe transversale de la fibre du Palmier sous MEB. SBEIDCO – 1st International Conference on Sustainable Built Environement Infrastructures in Developing Countries ENSET Oran (Algeria) - October 12-14, 2009 T.2, Etude d’un nouveau composite en platre renforce avec les fibres vegetale du palmier dattier, Amina.Djoudi, Mohammed Mouldi.Khenfer, Abderrahim. Bali 29 La figure1montre la texture de la fibre , la diffraction de la poudre de fibres par les rayons X affirme que la fibre du palmier est un composée amorphe. La Figure 2 présente une coupe transversale de la fibre utilisée et qui montre que la fibre possède une section pleine, contrairement aux fibres de cellulose qui ont une section creuse [Khenfer &Morlier 1991]. La figure 3 montre que la fibre est constituée de très petits filaments formés d’un ensemble de feuillets (sous formes de pages de livres) orientés dans le sens de la longueur. Les feuillets désordonnés permettent la flexibilité du filament. En plus on observe la présence de certains pores dans la fibre ce qui affirme qu’elle est hydrophile (Fig.4). D’après la Figure 5, on remarque que la fibre possède des enchevêtrements, ce qui assure une bonne adhérence fibre-matrice. Figure 3: Coupe longitudinale de la fibre du palmier sous MEB. Figure 4: Observation des pores dans la fibre du palmier par MEB. Figure 5 : Observation d’une vue tangentielle de la fibre du palmier par MEB 120 µm SBEIDCO – 1st International Conference on Sustainable Built Environement Infrastructures in Developing Countries ENSET Oran (Algeria) - October 12-14, 2009 T.2, Etude d’un nouveau composite en platre renforce avec les fibres vegetale du palmier dattier, Amina.Djoudi, Mohammed Mouldi.Khenfer, Abderrahim. Bali 30 2.2.Fabrication et mise en œuvre des composites Les fibres utilisées sont immergées dans l’eau, puis séchées à l’air libre avant leurs utilisation. La matrice est une pâte pure de plâtre, préparée avec un rapport E/P = 0,60. On mélange bien le plâtre et les fibres à sec, puis on ajoute 6 % de la chaux éteinte dans l’eau de gâchage comme retardateur de prise, on verse rapidement le produit final dans des moules rectangulaires et ouvrables en plastique de dimensions 7 x 40 x 160 mm 3 . Le démoulage des plaques se fait 24 heures après la fabrication. Toutes les plaques sont conditionnées à l’air ambiant du laboratoire jusqu'à l’âge de 14 jours. 2.3. Méthode d’essai Les plaques sont soumises aux différents essais pour la détermination de leurs propriétés mécaniques telle que la résistance à la flexion, module d’Young, l’énergie de rupture ainsi que leurs propriétés physiques comme densité et absorption d’eau. Le test de flexion 3 points s’effectue avec une vitesse constante de l’ordre de 0,033 mm/s selon les travaux de [ Khenfer &Morlier. 1991] , qui nous a permis de bien suivre le mécanisme de fissuration et de tracer la courbe effort - déplacement. Le module de Young est calculé par la pente de la tangente à l’origine de la courbe contrainte– déformation. l’énergie de rupture statique est déterminée par l’aire sous la courbe charge – déplacement divisée par la section de la plaque. Les valeurs de la densité et l’absorption d’eau sont déterminées selon la norme ASTM C2206 75. 3. PRESENTATION ET COMMENTAIRE DES RESULTATS La figure ci-dessous, montre les courbes charge – déplacement obtenues lors de l’essai de flexion 3 points sur des plaques minces en pâte pure de plâtre renforcées avec différents pourcentages en masse de fibres. Figure 6 : Courbes charge – déplacement obtenus en flexion 3 points pour différents pourcentages de fibres Lors de l’essai de flexion, le diagramme effort – déplacement du plâtre sans fibres se caractérise par une phase élastique linéaire qui conduit le plâtre rapidement à la rupture et cela est due à son comportement fragile à la traction. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0,5 1 1,5 2 Déplacem ent en ( mm ) Charge uploads/Ingenierie_Lourd/ 20-paper.pdf