{"id":{"repo_id":"sherbrooke","oai_identifier":"oai:usherbrooke.scholaris.ca:11143/21498"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/sherbrooke/oai:usherbrooke.scholaris.ca:11143/21498","repository":{"repo_id":"sherbrooke","name":"Université de Sherbrooke","base_url":"https://usherbrooke.scholaris.ca/server/oai/request"},"display":{"title":"Durability of cement and concrete matrices incorporating nanocellulose fibers (NCF)","abstract":"L'introduction des nanofibres de cellulose (NFC) représente une avancée significative dans le domaine des matériaux de construction, offrant des propriétés mécaniques, une durabilité et une rentabilité supérieures par rapport aux fibres traditionnelles. Face aux inquiétudes concernant la durabilité des fibres de cellulose (FC) dans les environnements fortement alcalins, les NFC apparaissent comme une solution prometteuse en raison de leur structure cellulosique presque pure, qui atténue les problèmes liés à la décomposition hiérarchique. Ces fibres, dérivées de matériaux recyclés ou vierges tels que le papier usagé et le bois, contribuent ainsi à la gestion des déchets et aux efforts de développement durable dans le secteur de la construction, qui est un important consommateur de ressources et producteur de déchets. Les chercheurs se concentrent de plus en plus sur l'amélioration de la durabilité des matériaux en utilisant des approches telles que l'utilisation de déchets provenant de diverses industries et l'incorporation de constituants plus durables. Les NFC ont montré des résultats prometteurs dans l'amélioration des propriétés mécaniques des composites de ciment, à la fois pour les propriétés à l’état frais et à l’état durci. Cependant, il existe des lacunes dans la compréhension de la durabilité des NFC dans la pâte de ciment et de leur impact sur les propriétés de durabilité des composites cimentaires. La présente étude a comblé ces lacunes, en cinq phases. Elle a examiné le potentiel de dégradation des NFC dans des milieux fortement alcalins, en évaluant leur performance dans des mélanges de mortier à travers divers tests et cycles de mouillage-séchage. Les résultats ont montré la résistance des NFC à l'attaque des ions alcalins et leur efficacité à améliorer des propriétés du mortier, en particulier dans les systèmes ternaires. Cependant, au-delà de 20 cycles de mouillage-séchage, une baisse des performances a été observée en raison de microfissures induites par le retrait. Des phases supplémentaires ont permis d’évaluer l'impact des NFC sur les propriétés de durabilité du béton, en se concentrant sur les mélanges de béton autoplacants et préfabriqués. Les NFC ont influencé la viscosité du béton, le débit d'écoulement et les propriétés mécaniques. Des doses optimales ont été déterminées, améliorant la durabilité en retardant la fissuration, en améliorant la capacité de de la résistance à la traction et en réduisant le retrait. L'analyse de la microstructure a fourni des informations sur les effets des NFC sur la cinétique d'hydratation et la densification de la matrice, mettant en évidence leur potentiel pour atténuer les préoccupations concernant la diminution des performances mécaniques et des propriétés de durabilité. En conclusion, l'incorporation de NFC dans les mélanges de béton permet d'améliorer la durabilité et les performances, avec des dosages optimaux variant en fonction des caractéristiques spécifiques du mélange. En tirant parti de l'effet de renforcement nano des NFC et de leurs avantages en termes de durabilité, les structures en béton peuvent bénéficier d'une meilleure durabilité et d'un impact environnemental réduit.","abstract_html":"L'introduction des nanofibres de cellulose (NFC) représente une avancée significative dans le domaine des matériaux de construction, offrant des propriétés mécaniques, une durabilité et une rentabilité supérieures par rapport aux fibres traditionnelles. Face aux inquiétudes concernant la durabilité des fibres de cellulose (FC) dans les environnements fortement alcalins, les NFC apparaissent comme une solution prometteuse en raison de leur structure cellulosique presque pure, qui atténue les problèmes liés à la décomposition hiérarchique. Ces fibres, dérivées de matériaux recyclés ou vierges tels que le papier usagé et le bois, contribuent ainsi à la gestion des déchets et aux efforts de développement durable dans le secteur de la construction, qui est un important consommateur de ressources et producteur de déchets. Les chercheurs se concentrent de plus en plus sur l'amélioration de la durabilité des matériaux en utilisant des approches telles que l'utilisation de déchets provenant de diverses industries et l'incorporation de constituants plus durables. Les NFC ont montré des résultats prometteurs dans l'amélioration des propriétés mécaniques des composites de ciment, à la fois pour les propriétés à l’état frais et à l’état durci. 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En tirant parti de l'effet de renforcement nano des NFC et de leurs avantages en termes de durabilité, les structures en béton peuvent bénéficier d'une meilleure durabilité et d'un impact environnemental réduit.","The introduction of Nano Cellulose Fibers (NCF) represents a significant advancement in the realm of construction materials, offering superior mechanical properties, sustainability, and cost-effectiveness compared to traditional fibers. Amid concerns about the durability of cellulose fibers (CF) in high alkaline environments, NCF emerges as a promising solution due to its (almost) pure cellulosic structure, which mitigates issues related to hierarchical breakdown. Derived from recycled or virgin materials such as wastepaper and wood, NCF contributes to waste management and sustainability efforts in the construction industry, which is a significant consumer of resources and producer of waste. Researchers are increasingly focused on enhancing materials sustainability, with approaches including utilizing waste from various industries and incorporating more sustainable constituents. NCF has shown promising results in improving the mechanical properties of cement composites, addressing both fresh and hardened properties. However, there's been a gap in understanding the durability of NCF in cement paste and its impact on cementitious composites' durability properties. The present study addressed this gap, consisting of five phases. It examined NCF's degradation potential in high alkaline mediums, evaluating its performance in mortar mixtures through various tests and wetting-drying cycles. Results indicated NCF's resistance to alkali ions attack and its effectiveness in improving mortar properties, particularly in ternary systems. However, beyond 20 wetting-drying cycles, a decline in performance was observed due to shrinkage-induced microcracks. Further phases evaluated NCF's impact on the durability properties of concrete, focusing on self-consolidated and precast concrete mixtures. NCF influenced concrete viscosity, flow rate, and mechanical properties, with optimal dosages enhancing durability by delaying cracking, improving tensile stress capacity, and reducing shrinkage. Microstructure analysis revealed insights into NCF's effects on hydration kinetics and densification of the matrix, highlighting its potential for mitigating concerns about diminishing mechanical performance and durability properties. In conclusion, incorporating NCF in concrete mixtures offers a pathway to enhance durability and performance, with optimal dosages varying based on mixture specifics. By leveraging NCF's nano-reinforcement and sustainability benefits, concrete structures can achieve improved longevity and environmental impact."]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Durability of cement and concrete matrices incorporating nanocellulose fibers (NCF)"]}]}],"canonical_facts":{"dc:contributor.advisor":["Tagnit-Hamou, Arezki"],"dc:creator":["Rashidi, Jafar"],"dc:date.accessioned":["2024-03-27T15:39:56Z"],"dc:date.available":["2024-03-27T15:39:56Z"],"dc:date.issued":["2023"],"dc:description.abstract":["L'introduction des nanofibres de cellulose (NFC) représente une avancée significative dans le domaine des matériaux de construction, offrant des propriétés mécaniques, une durabilité et une rentabilité supérieures par rapport aux fibres traditionnelles. 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Les NFC ont influencé la viscosité du béton, le débit d'écoulement et les propriétés mécaniques. Des doses optimales ont été déterminées, améliorant la durabilité en retardant la fissuration, en améliorant la capacité de de la résistance à la traction et en réduisant le retrait. L'analyse de la microstructure a fourni des informations sur les effets des NFC sur la cinétique d'hydratation et la densification de la matrice, mettant en évidence leur potentiel pour atténuer les préoccupations concernant la diminution des performances mécaniques et des propriétés de durabilité. En conclusion, l'incorporation de NFC dans les mélanges de béton permet d'améliorer la durabilité et les performances, avec des dosages optimaux variant en fonction des caractéristiques spécifiques du mélange. 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Further phases evaluated NCF's impact on the durability properties of concrete, focusing on self-consolidated and precast concrete mixtures. NCF influenced concrete viscosity, flow rate, and mechanical properties, with optimal dosages enhancing durability by delaying cracking, improving tensile stress capacity, and reducing shrinkage. Microstructure analysis revealed insights into NCF's effects on hydration kinetics and densification of the matrix, highlighting its potential for mitigating concerns about diminishing mechanical performance and durability properties. In conclusion, incorporating NCF in concrete mixtures offers a pathway to enhance durability and performance, with optimal dosages varying based on mixture specifics. 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