Amélioration du comportement sur le long terme de composites cimentaires renforcés par des fibres de lin
Résumé
Durabilité des composites cimentaires renforcés par des fibres de lin
Incorporées dans une pâte cimentaire, les fibres de lin perturbent le comportement du mélange à l’état frais. En effet, du fait de leur caractère hydrophile, elles absorbent une importante quantité d’eau, ce qui réduit considérablement la maniabilité du mélange [1]. Ensuite, l’eau absorbée par les fibres est donnée en retour pendant la cure du matériau, ce qui induit des variations volumiques de la fibre (gonflement/retrait). Des décohésions apparaissent ainsi entre les fibres et la matrice, détériorant l’adhérence au niveau de l’interface, ce qui réduit fortement la capacité des fibres à reprendre les efforts mécaniques de traction [2]. L’absorption d’eau des fibres végétales est une des causes des perturbations rencontrées dans les matériaux cimentaires, que ce soit à l’état frais ou à l’état durci. Par ailleurs, les composites cimentaires incorporant des fibres de lin peuvent présenter des résistances mécaniques et une ténacité plus faibles en raison de la dégradation du renfort sous les effets combinés de l'attaque alcaline et la minéralisation par migration des produits d'hydratation du ciment vers les fibres de lin [3].
Le travail présenté ici propose des voies d’amélioration du comportement mécanique sur le long terme de composites cimentaires renforcés par des fibres de lin selon différentes stratégies. Tout d’abord, plusieurs traitements de surface appliqués aux fibres pour réduire leur hydrophilie sont étudiés, tel un enrobage minéral au liant hydraulique (ciment + laitier), un enrobage organique à l’huile de lin et un traitement physique au plasma atmosphérique. Bien que ces traitements aient permis de réduire la prise en eau et d’améliorer certaines propriétés des mortiers, ils n’ont pas permis de juguler sur le long terme la dégradation des fibres au sein de la matrice cimentaire (hydrolyse alcaline des fibres et leur minéralisation sous l’action de l’hydroxyde de calcium). Il apparaît donc nécessaire de recourir à des liants alternatifs pour tenter d’améliorer la durabilité de ces composites biosourcés. Ainsi, de nouvelles formulations de mortiers sont proposées, dans lesquelles le ciment Portland est remplacé partiellement par le métakaolin ou le laitier de haut fourneau, voire totalement par un ciment sulfo-alumineux.