IV.1 Principes de formulation
Un composite argile-fibre végétale est un
matériau hétérogène constitué d'une matrice
argileuse dans laquelle sont dispersées des fibres
végétales jouant le rôle de renfort. La philosophie de base
est analogue à celle des matériaux composites à fibres
courtes : la matrice transfère les contraintes aux fibres par
adhérence interfaciale, et les fibres, plus rigides ou plus
résistantes que la matrice, s'opposent à la propagation des
fissures [19].
L'adobe et le pisé sont probablement les exemples les
plus anciens de composites argile-fibre. Dans ces matériaux
traditionnels, la paille est incorporée dans une matrice de terre
argileuse pour réduire le retrait au séchage et améliorer
la résistance à la traction. Des études récentes
ont montré que l'optimisation de la teneur en fibres, de leur
orientation et de leur traitement de surface peut conduire à des
améliorations significatives des propriétés
mécaniques et thermiques par rapport à la matrice argileuse pure
[14, 11].
Les paramètres clés de la formulation d'un
composite argile-fibre sont : (1) la nature et les propriétés de
l'argile (plasticité, minéralogie, granulométrie) ; (2) la
nature, la taille et la morphologie des fibres (longueur, diamètre,
facteur de forme L/D) ; (3) le taux de fibres (rapport massique ou volumique
fibre/matrice) ; (4) le procédé de fabrication (malaxage,
compactage, séchage ou cuisson) ; (5) l'éventuel traitement de
surface des fibres pour améliorer leur adhérence à la
matrice.
IV.2 Influence des fibres sur les
propriétés mécaniques
L'effet du renfort en fibres végétales sur les
propriétés mécaniques des composites argile-fibre a fait
l'objet de nombreuses études. De manière générale,
l'incorporation de fibres améliore la ductilité du composite
(augmentation de la déformation à la rupture) et peut augmenter
la résistance à la flexion et à la traction, sous
réserve d'une adhérence fibre-matrice suffisante et d'une
dispersion homogène des fibres [11, 21].
Les travaux de Agbossou et Kouadio [20] sur des composites
argile-sisal au Bénin ont montré des augmentations de 30 à
60 % du module de rupture en flexion pour des taux de fibres de 5 à 15
%, par rapport à la matrice argileuse pure. Des résultats
similaires ont été rapportés par Bouhicha et al. [21] pour
des composites argile-paille d'alfa en Algérie, avec des gains de
résistance maximaux pour des taux de fibres de 2 à 4 % en
masse.
En ce qui concerne l'influence de la taille des fibres, les
travaux de Hossain et al. [22] ont montré que les fibres courtes (L <
5 mm) distribuées de manière isotrope dans la matrice
présentent une meilleure efficacité de renfort que les fibres
longues à faible taux de fibres, en raison d'une meilleure distribution
des contraintes. Cependant, pour des matrices argileuses à fort retrait,
les fibres longues contribuent davantage à la limitation des fissures de
séchage.
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