Contribution to the study of mix design and process of pre-cast building elements made of lime and hemp concrete
Contribution à l'étude de la formulation et du procédé de fabrication d'éléments de construction en béton de chanvre
Résumé
The awareness of environmental impact of building leads to focus on green or alternative materials. In such context, the hemp concrete (mix of lime and hemp) has many assets. However, in spite of great current demands on the market, it is still made using traditional or empirical methods, and his mechanical strength is still relatively weak, in comparison of usual building construction. In the present study, the use of hemp concrete is imagined to make pre-cast building elements which have a structural or load-bearing function (bricks or hollow blocks), while keeping good thermal insulation properties. This study in is based on the optimization of the mix design and the process using compaction during casting. This process increases significantly the mechanical strength of the produced material and magnifies particularly the strain capacity before collapse, while using lower binder contents. Due to the preferential orientation of particles, the porous structure becomes anisotropic and volume of entrapped air, which contributes to reduce the thermal conductivity, is reduced. The data measurements show indeed a slight increase in thermal conductivity, but it is clearly less sensitive than the improvement of mechanical strength of the material obtained using the compacting process. This process constitutes therefore an interesting way to develop the use of such materials. The presented results, in the case of a given casting process, allow to deepen the knowledge about hemp concrete. Such material used in building construction has still probably great potential of improvement.
La prise en compte de l'impact environnemental des constructions conduit à s'interroger sur des matériaux alternatifs de construction. Dans ce contexte, le béton de chanvre (mélange chaux/chanvre) présente de nombreux atouts. Malgré la forte demande actuelle, son utilisation et sa mise en oeuvre sont souvent artisanales et sa résistance mécanique demeure relativement faible. Dans le présent travail, l'utilisation du béton de chanvre est envisagée pour réaliser des éléments de construction préfabriqués ayant un rôle structurel ou porteur (briques ou blocs alvéolaires), tout en conservant de bonnes qualités d'isolation thermique. Cette étude s'articule autour de l'optimisation de la formulation et du procédé de mise en oeuvre par compactage à l'état frais qui améliore significativement la résistance mécanique du matériau produit. Il augmente notamment sa capacité de déformation avant rupture, tout en réduisant le dosage en liant. La structure poreuse devient anisotrope du fait de l'orientation préférentielle des particules et le volume d'air occlus, à l'origine d'une faible conductivité thermique, se trouve réduit. Les mesures montrent effectivement une légère augmentation de la conductivité thermique, qui est toutefois nettement inférieure au gain de résistance mécanique du matériau obtenu par le procédé de compactage appliqué. Ce dernier constitue donc une voie de développement pour l'utilisation de tels matériaux. Les résultats présentés, à travers un mode de mise en oeuvre donné, permettent d'approfondir les connaissances sur le béton de chanvre, qui possède encore probablement un grand potentiel d'amélioration en vue de son utilisation pour la construction.
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