Développement et analyse de nouveaux bio composites écologiques à partir de matériaux résiduels : Applications en construction durable

Abstract

Face aux enjeux environnementaux et économiques actuels, tels que l'épuisement progressif des ressources naturelles, l’augmentation de leur coût et les impacts écologiques liés à leur exploitation, le secteur du bâtiment s’oriente vers l’intégration de matériaux alternatifs plus durables. Dans ce contexte, les fibres végétales issues de résidus agricoles représentent une solution prometteuse, notamment les fibres extraites du palmier Washingtonia filifera (WF), disponibles en grande quantité en Algérie, et reconnues pour leur faible densité et leurs propriétés mécaniques intéressantes. Dans le cadre de cette recherche, des bio-mortiers ont été formulés à partir de trois types de sable : le sable de dunes (SD), le sable recyclé (SR) issu de résidus de construction, ainsi qu’un mélange des deux (SM), afin d'étudier l’influence de la nature du granulat sur les propriétés finales du mortier. Les fibres de Washingtonia filifera ont été ajoutées à des taux de 1 %, 1,5 % et 2 % en poids du ciment, sous deux états : non traitées et traitées par une solution alcaline de NaOH à des concentrations de 1,5 %, 2,5 % et 3,5 %, pour des durées d’immersion de 3 et 6 heures. L’objectif de ce travail est d’analyser et d’optimiser l’effet combiné de ces paramètres (type de sable, pourcentage de fibres, concentration et durée de traitement) sur les performances des mortiers, tant à l’état frais qu’à l’état durci. Les résultats expérimentaux ont mis en évidence l’impact significatif de ces variables sur les propriétés physiques (masse volumique, absorption, porosité), mécaniques (résistances à la flexion et à la compression). L’analyse des résultats a permis d’identifier une formulation optimale combinant 1.5 % de fibres traitées par immersion dans une solution de NaOH à 3.5 % pendant 3 heures, avec l’utilisation d’un mélange équilibré de sable de dunes et de sable recyclé (SM) comme granulat. Cette combinaison a offert un bon compromis entre propriétés physiques et mécaniques, avec une amélioration significative de la résistance à la flexion et à la compression, tout en assurant une bonne maniabilité et une structure interne homogène. " في مواجهة التحديات البيئية والاقتصادية الحالية، مثل الاستنفاد التدريجي للموارد الطبيعية، وزيادة تكلفتها والآثار البيئية المرتبطة باستغلالها، يتجه قطاع البناء نحو دمج مواد بديلة أكثر استدامة. في هذا السياق، تمثل الألياف النباتية من المخلفات الزراعية حلا واعدا، لا سيما الألياف المستخرجة من نخيل واشنطنيا فيليفيرا (WF)، المتوفرة بكميات كبيرة في الجزائر، والمعروفة بكثافتها المنخفضة وخصائصها الميكانيكية المثيرة للاهتمام. كجزء من هذا البحث، تمت صياغة الملاط الحيوي من ثلاثة أنواع من الرمل: رمل الكثبان الرملية (SD)، والرمل المعاد تدويره (SR) من مخلفات البناء، بالإضافة إلى خليط من الاثنين (SM)، من أجل دراسة تأثير طبيعة الركام على الخصائص النهائية للملاط. تمت إضافة ألياف واشنطنيا فيليفيرا بمعدلات 1٪ و1.5٪ و2٪ بوزن الأسمنت، في حالتين: غير معالجة ومعالجة بمحلول قلوي من هيدروكسيد الصوديوم بتركيزات 1.5٪ و2.5٪ و3.5٪ لأوقات الغمر 3 و6 ساعات. الهدف من هذا العمل هو تحليل وتحسين التأثير المشترك لهذه المعلمات (نوع الرمل، النسبة المئوية للألياف، التركيز ومدة العلاج) على أداء الملاط، سواء في الحالات الطازجة أو المتصلبة. أبرزت النتائج التجريبية التأثير الكبير لهذه المتغيرات على الخصائص الفيزيائية (الكثافة والامتصاص والمسامية) والميكانيكية (قوة الانحناء والضغط). حدد تحليل النتائج تركيبة مثالية تجمع بين 1.5 ٪ من الألياف المعالجة بالغمر في محلول هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 3.5٪ لمدة 3 ساعات، مع استخدام مزيج متوازن من رمل الكثبان الرملية والرمل المعاد تدويره (MS) كمجموعة. قدم هذا المزيج حلا وسطا جيدا بين الخصائص الفيزيائية والميكانيكية، مع تحسن كبير في قوة الانحناء والضغط، مع ضمان قابلية تشغيل جيدة وهيكل داخلي متجانس.