Soutenance de thèse de Hayat SALEH le 17/12/2025 : Analyse multi-échelle d’un élément de paroi biosourcé mécaniquement renforcé

Rendez-vous le mercredi 17 décembre 2025 à 14h00

Lieu : 58 Rue Jean Parot – 42100, Saint-Étienne Centrale Lyon ENISE- Campus Saint-Étienne – salle Amphi

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Numéro de réunion : 377 792 807 806 72

Code secret : h2Hx7Qv9

Analyse multi-échelle d’un élément de paroi biosourcé mécaniquement renforcé

Multi-scale analysis of a mechanically reinforced biosourced membrane element

Composition du jury proposé :

M. Amir SI LARBI - Professeur des universités, Ecole Centrale de Lyon - ENISE - Directeur de thèse
M. Mohammed Yacine FERROUKHI - Maître de conférences, Ecole Centrale de Lyon - ENISE - Co-encadrant de thèse
Mme Mariem KACEM - Conférences HDR, Ecole Centrale de Lyon - ENISE - Co-encadrante de thèse
M. Albert NOUMOWE - Professeur des universités, Université Cergy Pontoise - Examinateur
Mme Tine TYSMANS - Professeur des universités, Vrije Universiteit Brussel - Rapporteur
M. Rafik BELARBI - Professeur des universités, Université de la Rochelle - Rapporteur

Résumé :

Le secteur du bâtiment est un levier crucial dans la transition écologique. Il contribue fortement à l’exploitation des ressources naturelles, aux consommations d’énergie et aux émissions de CO₂. Pour limiter cet impact, il est essentiel de s’orienter vers des solutions plus durables et de privilégier des matériaux à faible impact environnemental. L’utilisation de matériaux biosourcés, tels que le béton de chanvre, constitue une alternative pertinente pour certaines applications notamment grâce à ses propriétés hygrothermiques, qui permettent de réduire les besoins énergétiques tout en assurant un bon confort des occupants. Dans ce contexte, le travail de recherche présenté dans cette thèse a pour objectif de développer un élément de paroi autoportant, mécaniquement renforcé mobilisant du béton de chanvre, formulé à partir d’un liant à base de chaux et de chènevottes, jouant le rôle d’isolant, couplé à un composite à base minérale (Textile Reinforced Cement, TRC). Le composé ainsi obtenu est désigné par l’acronyme BTC-TRC. Le premier volet de ce travail a consisté à étudier et caractériser, à l’échelle du matériau, le béton de chanvre avec pour finalité l’amélioration de ses performances mécaniques. Dans cette optique, l’attention s’est particulièrement focalisée sur l’incidence du traitement de surface et la granulométrie des chènevottes. Ainsi, deux approches de traitement ont été explorés et analysés : un traitement alcalin à la soude caustique (NaOH), appliqué aux chènevottes de grande taille, et un traitement par résine époxy d’origine végétale, appliquée aux chènevottes de grande et de petite dimension. Les effets physico-chimiques induits par ces traitements sur les chènevottes ont été exploré. Les performances mécaniques, hygriques et thermiques des différentes formulations ont pu être confrontées et l’intérêt du recours à ces leviers discutés. Le deuxième volet de ce travail a porté sur l’étude du comportement en traction uniaxiale des composites TRC, constitués d’une matrice peu usitée à ce stade dans la littérature scientifique (chaux). Ainsi, par-delà l’identification de l’impact de certains facteurs considérés pour majeurs dans la tenue des TRC traditionnels, (nature et taux de renfort, son imprégnation,) l’adjonction de fibres courtes et l’influence de la substitution du sable ont été analysées et discutées notamment à la lumière de la tenue de l’interface textile-matrice. En dernier lieu, l’évaluation performantielle de composés BTC-TRC (panneau autoportant) a été conduite sur une base mécanique préalable à une validation dans des conditions thermo-mécaniques plus réalistes. Bien que partiellement fidèles aux conditions d’exploitation les résultats obtenus sur la base de panneaux de petite échelle permettent de souligner les potentialités tant à l’échelle de l’élément qu’au regard du comportement plus localisé. Ainsi, ce concept de renforcement est susceptible de paver la voie à des perspectives crédibles pour son intégration à l’échelle du bâtiment sous réserve de performances thermiques à établir.

Abstract:

The building sector is a crucial lever in the ecological transition. It significantly contributes to the exploitation of natural resources, energy consumption, and CO₂ emissions. To mitigate this impact, it is essential to move toward more sustainable solutions and prioritize materials with a low environmental footprint. The use of bio-based materials, such as hempcrete, represents a relevant alternative for certain applications, particularly due to its hygrothermal properties, which help reduce energy needs while ensuring good occupant comfort. In this context, the research work presented in this thesis aims to develop a self-supporting wall element, mechanically reinforced, using hempcrete formulated with a lime-based binder and hemp shiv serving as insulation, coupled with a mineral-based composite (Textile Reinforced Cement, TRC). The resulting compound is designated by the acronym BTC-TRC. The first part of this work involved studying and characterizing hempcrete at the material scale, with the goal of improving its mechanical performance. To this end, particular attention was paid to the influence of surface treatment and particle size of the hemp shiv. Two treatment approaches were explored and analyzed: an alkaline treatment with caustic soda (NaOH) applied to coarse hemp shiv, and a treatment with a bio-based epoxy resin applied to both coarse and fine shiv. The physicochemical effects induced by these treatments on the hemp particles were investigated. The mechanical, hygric, and thermal performances of the different formulations were compared, and the relevance of these enhancement strategies was discussed. The second part of the study focused on the uniaxial tensile behavior of TRC composites composed of a matrix that remains relatively uncommon in the scientific literature (lime-based). Beyond identifying the impact of key factors governing the performance of conventional TRCs (such as the nature and ratio of reinforcement and its impregnation), the addition of short fibers and the influence of sand substitution were analyzed and discussed, particularly in relation to the behavior of the textile–matrix interface. Finally, the performance assessment of BTC-TRC compounds (self-supporting panels) was carried out on a mechanical basis prior to validation under more realistic thermo-mechanical conditions. Although only partially representative of in-service conditions, the results obtained on small-scale panels highlight the potential of this concept both at the element scale and in terms of localized behavior. This reinforcement concept could thus open credible perspectives for integration at the building scale, provided that its thermal performance is further established