Comportement mécanique, fissuration et durabilité des composites cimentaires renforcés par des fibres végétales // mechanical behavior, cracking, and durability of plant-fiber reinforced cementitious composites

Topic description

Ce projet doctoral vise à approfondir la compréhension du comportement mécanique et de la durabilité à moyen et long terme des composites cimentaires renforcés de fibres végétales. Dans un contexte où les fibres synthétiques et minérales présentent un coût économique et environnemental élevé, les fibres biosourcées (lin, chanvre, sisal, jute…) apparaissent comme une alternative prometteuse pour limiter la fissuration, améliorer la ténacité et la résistance aux chocs des mortiers et bétons. Cependant, leur fort pouvoir d'absorption d'eau, leur dispersion parfois hétérogène et leur sensibilité à l'environnement alcalin du ciment posent des défis, encore peu explorés dans la littérature pour les applications structurelles.
Adossé au projet ANR BIOFIB, ce projet de thèse s'appuie sur un état de l'art, le développement d'essais mécaniques spécifiques (flexion, propagation de fissures, corrélation d'images), l'étude de l'interface fibre/matrice via micro-tomographie et l'évaluation du vieillissement accéléré des composites. L'objectif est de mieux caractériser l'adhésion fibre/matrice et l'évolution des propriétés mécaniques dans le temps.
Les résultats attendus sont l'élaboration de recommandations pour l'usage des fibres végétales dans les matériaux cimentaires et le développement de méthodes expérimentales transposables à d'autres matériaux fibrés. À terme, cette recherche contribuera à un usage plus large et maîtrisé des fibres biosourcées dans le secteur de la construction, avec des bénéfices techniques, environnementaux et socio-économiques.
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This doctoral project aims to deepen our understanding of the mechanical behavior and medium- and long-term durability of plant fiber-reinforced cementitious composites. In a context where synthetic and mineral fibers present a high economic and environmental cost, bio-based fibers (flax, hemp, sisal, jute, etc.) appear as a promising alternative for limiting cracking and improving the toughness and impact resistance of mortars and concretes. However, their high water absorption capacity, sometimes heterogeneous dispersion, and sensitivity to the alkaline environment of cement pose challenges that are still relatively unexplored in the literature for structural applications. Supported by the ANR BIOFIB project, this thesis project is based on a review of the state of the art, the development of specific mechanical tests (flexure, crack propagation, image correlation), the study of the fiber/matrix interface using micro-tomography, and the evaluation of accelerated aging of the composites. The objective is to better characterize fiber/matrix adhesion and the evolution of mechanical properties over time.
The expected results include the development of recommendations for the use of plant fibers in cementitious materials and the development of experimental methods applicable to other fibrous materials. Ultimately, this research will contribute to a wider and more controlled use of bio-based fibers in the construction sector, with technical, environmental, and socio-economic benefits.
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Début de la thèse : 01/10/

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