Développement d'un éco-matériau de type sandwich à base de composites de bois et plastiques de recyclage, et d'éléments de Raphia hookeri
La présente thèse concerne le domaine de la transformation des déchets en matériaux. Elle traite plus spécifiquement de la transformation des déchets d'emballages plastiques (polystyrène expansé, polyéthylène basse densité) et d'industrie du bois (connexes issus de la 1ère et 2ème transformation) en matériaux composites de type sandwich, au moyen de technologies locales (Bénin). Des chercheurs ont élaboré des composites monocouches et multicouches par transformation de ces déchets en matériaux pour la construction, en mettant en oeuvre des techniques de type low-tech facilement transférables aux opérateurs locaux. Cependant, l'utilisation de ces composites comme produit d'ingénierie dans la construction est limitée par leurs performances qui restent à améliorer pour contribuer de façon optimum à résoudre le problème initial posé qui est l'élimination des déchets plastiques par leur transformation en matériau d'utilité pratique. La présente thèse propose un nouveau modèle d'éco-matériau de type sandwich, utilisant des ressources locales valorisées avec des technologies applicables localement. L'intérêt de ce modèle est qu'il présente des performances élevées comparables à celles de matériaux similaires d'utilité connue dans la construction. La démarche mise en oeuvre a consisté à concevoir le matériau sandwich et à en définir les matériaux de base puis, à évaluer leurs propriétés en vue d'apprécier s'ils peuvent servir de matériaux pour les couches du matériau sandwich. Ensuite, un procédé de fabrication locale a été mis en oeuvre pour réaliser le matériau sandwich et, enfin, ses propriétés ont été étudiées suivant les approches expérimentale, analytique et numérique. De nombreux résultats sont obtenus aussi bien sur les matériaux de base que sur le matériau sandwich. Par exemple, au titre des matériaux de base, les composites bois-polystyrène ont une masse volumique apparente qui varie de 518,3 kg.m- 3 à 925 kg.m-3. Leur module d'Young varie de 105 à 2261,8 MPa en flexion, 584,0 à 2901,3 MPa en traction et de 285,0 à 743,0 MPa en compression. Leur contrainte maximum varie de 0,25 à 8,93 MPa en flexion, 2,10 à 10,50 MPa en traction et de 2,8 à 14,2 MPa en compression. Les composites bois-polyéthylène ont, en moyenne, les propriétés suivantes. Ils ont une masse volumique de 923,5 kg.m-3. En traction, leur module d'Young est de 985,7 MPa et leur contrainte maximum est de 5,80 MPa. En flexion, ils ont un module d'Young de 751,5 MPa et une contrainte maximum de 5,93 MPa. Leur conductivité thermique est de 0,211 W.m-1.°C-1. La partie interne de Raphia hookeri constituant les inclusions a, en moyenne, une faible masse volumique basale de 161,2 kg.m-3, un module d'élasticité de 2200 MPa et une contrainte maximum de 19,1 MPa, en flexion ; sa conductivité thermique moyenne est de 0,061 W.m-1.K-1. En ce qui concerne le matériau sandwich, sa masse volumique est comprise entre 519,1 et 816,0 kg.m-3. Son taux d'absorption d'eau après 24 h varie de 9,54 % à 23,61 % tandis que le taux de gonflement maximum reste faible avec moins de 2 %. En flexion, le module apparent du matériau varie de 1195,6 à 2695,9 MPa et sa contrainte normale maximale est limitée par la contrainte de rupture par traction du composite bois-polystyrène constituant les peaux. La force ultime des panneaux varie entre 506,8 N et 3156,4 N. En compression, le module d'Young des panneaux varie de 472,8 à 639,5 MPa et la contrainte maximum, de 8,60 à 10,17 MPa. La contrainte de cohésion interne varie de 0,60 à 2,77 MPa. La conductivité thermique est comprise entre 0,106 et 0,169 W.m-1.°C-1. Les valeurs des propriétés obtenues montrent que le matériau sandwich présente d'importants potentiels de substitution à d'autres matériaux comme les contreplaqués, les panneaux MDF ou OSB, utilisés en construction où de bonnes propriétés mécaniques et thermiques sont nécessaires.
| Main Author: | |
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| Format: | thesis biblioteca |
| Language: | fre |
| Published: |
UAC
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| Subjects: | K50 - Technologie des produits forestiers, matériaux composites, produits de bois composite, plastique recyclé, technologie des matériaux, http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_523aa818, http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_efbeeee2, http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_dfcffe4a, http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_201484fd, |
| Online Access: | http://agritrop.cirad.fr/601836/ http://agritrop.cirad.fr/601836/1/2021%2012%20Th%C3%A8se%20Togb%C3%A9%20Armel%20AMADJI.pdf |
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