Propriétés thermiques des bétons de bois : approche expérimentale et modélisation.
Résumé
Les bétons à base de particules d’origine végétale, dits agro-bétons ou bétons bio-sourcés, présentent des atouts environnementaux très variés (légèreté, performance thermique, source renouvelable,…). Ces qualités font de ces matériaux un moyen essentiel pour améliorer l’impact environnemental du bâtiment. L’objet de ce travail est d’étudier plus précisément leurs propriétés thermiques en lien avec les paramètres de formulation et de la teneur en eau.
Le béton étudié est constitué de copeaux de bois liés par une matrice cimentaire. Ce matériau est ainsi composé de trois phases : les granulats de bois entourés par le liant et l’air occupant la porosité inter-granulaire. Différentes formulations avec la même teneur en bois et des rapports Ciment/Bois (C/B) différents ont été étudiées. Le rapport Eau/Ciment (E/C) était égal à 0.5 pour tous les mélanges considérés. Les matériaux sont conditionnés en conditions étanches pendant un mois environ puis soumis à différentes ambiances environnementales pour découpler les phénomènes d’hydratation et de séchage.
Les résultats montrent que les propriétés thermiques de ces matériaux, notamment leurs conductivités thermiques, étaient quasi-stables en conditions endogènes (i.e. pendant le processus d’hydratation), et dépendent de l’état de saturation en eau du matériau lorsqu’ils sont soumis à des humidités relatives différentes. Ces propriétés ont été corrélées aux paramètres microstructuraux et en particulier la porosité vide de l’eau. La dépendance linéaire de cette porosité vide (et donc de la teneur en eau) a été discutée. D’autres propriétés sont déterminées et discutées pour une formulation en particulier (capacité thermique, perméabilité).
L’étude est complétée par un modèle d’homogénéisation basé sur le schéma autocohérent qui permet de prédire les conductivités thermiques pour différents états hydriques. Les paramètres d’entrée de ce modèle ont été calibrés sur les mesures expérimentales. Pour prendre en compte la dépendance de la teneur en eau, plusieurs configurations, en fonction de la position de l’eau dans les différentes phases du matériau composite (bois ou pâte de ciment), ont été étudiées. La cohérence modèle/mesures selon la configuration choisie a été analysée.