Développement et caractérisation de composites naturels locaux adaptés à l'isolation thermique dans l'habitât

Abstract

L'objectif principal de ce travail consiste à contribuer à la valorisation des ressources naturelles et locales, tels que le bois de palmier dattier et le mortier, afin de les intégrer dans le domaine de l'isolation thermique des bâtiments. Ce mémoire porte donc sur l’étude expérimentale des propriétés thermophysiques et mécaniques du mortier chargé du bois de palmier dattier en vue de l’utiliser dans les applications de l’isolation thermique des bâtiments. Trois types de fibres de palmier dattier ont été utilisés, ce qui permettra de mettre en évidence l’effet de la taille des fibres. Les résultats obtenus montrent que l'incorporation de fibres de palmier dattier réduit la conductivité thermique et la résistance à la compression des matériaux composites, tout en réduisant le poids. En outre, la conductivité thermique des composites est fortement affectée par l'absorption de l'eau. L’influence de la concentration des FPD sur les propriétés mécaniques et thermiques du composite est plus significative que la taille des fibres. En effet, pour un pourcentage de fibres inférieur à 15%, les composites satisfont aux exigences thermiques et mécaniques des matériaux de construction et ils pourraient être utilisés comme nouveaux matériaux biocomposites pour l'efficacité énergétique dans les bâtiments. D’autre part, une étude numérique a été effectuée en utilisant la méthode des éléments finis pour prédire la conductivité thermique effective de composites. Cette approche numérique a été appliquée aussi pour estimer la conductivité thermique effective des biocomposites élaborés dans ce travail. En plus, une comparaison entre les résultats numériques, expérimentales et les modèles théoriques a été réalisée. The main objective of this work is to contribute to the enhancement of natural and local resources, such as the date palm wood and mortar, to integrate them in the field of thermal insulation of buildings. This thesis therefore focuses on the experimental study of thermophysical and mechanical properties of mortar charged of date palm wood for use in applications of thermal insulation of buildings. Three types of palm date fibers were used, which will highlight the effect of fiber size. The results obtained show that the incorporation of date palm fibers reduces the thermal conductivity and the compressive strength of composite materials, while reducing the weight. In addition, the thermal conductivity of the composite is greatly affected by the absorption of water. The influence of the concentration of the DPF on the mechanical and thermal properties of the composite is more significant than the size of the fibers. Indeed, for a percentage of fibers less than 15%, the composite satisfy the thermal and mechanical requirements of building materials and they could be used as new biocomposite materials for energy efficiency in buildings. On the other hand, a numerical study was carried out using the finite element method to predict the effective thermal conductivity of composites. This numerical approach was also used to estimate the effective thermal conductivity of biocomposites developed in this work. In addition, a comparison between the numerical results, experimental and theoretical models was performed.