Étude des transferts de chaleur et de masse dans les matériaux de construction : Caractérisation d’un agro-matériau à base du béton et de liège

Abstract

Les matériaux de construction ont une influence très importante sur les changements climatiques. L’utilisation de matériaux locaux et bio-ressourcés dans le secteur du bâtiment est une bonne solution pour réduire l’énergie grise et les consommations de chauffage en hiver et de climatisation en été, par conséquent on protège l’environnement et on assure un développement durable. À titre d’exemple en Algérie le matériau le plus utilisé dans le secteur de la construction est la brique creuse qui consomme beaucoup d’énergie, soit grise (extraction de l’argile, la cuisson, séchage…), soit l’énergie consommée pour le chauffage et le refroidissement. C’est dans ce contexte que nous avons choisi de travailler sur un agro-matériau à base du béton et de liège. L’objectif principal de ce travail est de caractériser ce composite en terme de ses propriétés mécaniques et thermo-hydriques expérimentalement en tentant de l’utiliser dans la structure des parois d’habitation. La conductivité thermique est modélisée théoriquement également. Les résultats montrent que l'échantillon devient plus léger en augmentant la teneur en liège et ses résistances mécaniques et sa conductivité thermique diminuent. Par conséquent, le matériau devient un meilleur régulateur de l'humidité relative à l'intérieur des bâtiments. Pour une teneur en volume élevée de liège de 75% (par rapport au sable), le matériau est adapté pour être utilisé comme un mur non porteur de charge dans une structure, il a été montré qu'il peut être considéré comme un bon isolant thermique et peut être classé comme un bon régulateur pour les variations de l'humidité relative intérieure. Les isothermes de sorption confirment que plus la proportion de liège est importante dans l'échantillon, plus il adsorbe l'eau. Les propriétés hygrothermiques trouvées sont incorporées dans le modèle numérique via l'environnement SPARK pour évaluer les performances hygrothermiques du matériau au niveau d’un local d’habitation. Ce modèle prend en compte les transferts couplés de chaleur et d'humidité. Les résultats numériques pour les villes de Constantine et d'Alger montrent que le béton de liège conduit à de meilleures économies d'énergie dans les saisons froides et chaudes si le transfert d'humidité est pris en compte avec le transfert de chaleur.