Durability of cement and concrete matrices incorporating nanocellulose fibers (NCF)

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.

Name thesis:degree_name

Ph. D.

Level thesis:degree_level

Doctorat

Discipline thesis:degree_discipline

Génie civil

Grantor dc:publisher

Université de Sherbrooke

Year dc:date.issued

2023

Author dc:creator

• Rashidi, Jafar

Advisor dc:contributor.advisor

• Tagnit-Hamou, Arezki

• Nano Cellulose Fibers NCF
• W-D cycles
• Dispersion
• Durability
• F-T cycles
• Microstructure
• Mechanical properties
• Sustainability
• Pozzolanic reaction
• Chloride migration
• Resistivity
• Salt scaling
• Nanofibres de cellulose NFC
• Cycles humidification/séchage H/S
• Durabilité
• Cycles de gel-dégel
• Propriétés mécaniques
• Réaction pouzzolanique
• Migration des chlorures
• Résistivité
• Écaillage

Licence dc:rights.uri

• http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ca/

Language dc:language.iso

en

Handle dc:identifier.uri

http://hdl.handle.net/11143/21498

OAI identifier oai:identifier

oai:usherbrooke.scholaris.ca:11143/21498