PLAN:

Contexte

Paramètres hygrothermiques (échelle matériau)

Caractérisation en laboratoire (échelle composant)

Comportement dynamique (échelle bâtiment)

Conclusions et perspectives

Journée technique COTITA Ile de France – 27 Mars 2014

COMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE – D. SAMRI

2

ContexteCOMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

22.11.13

+Q

Air Ambiant

1

Béton de chanvre = Matériau très poreux

ContexteCOMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

22.11.13 2

Toit, mur, dalle ou

enduits

Performances mécaniques modestes : matériau non porteur

Bonne déformabilité => adaptation aux tassements différentiels

Dosage

en liant

Concentration

volumique liant ρ (kg/m3) σmax (MPa) E (MPa) εσmax ν

Faible 10 % 250 0,25 4 0,15 0,05

Intermédiaire 19 % à 29 % 350 à 500 0,35 à 0,80 32 à 95 0,05 à

0,06

0,08 à

0,16

Fort 40 % 600 à 660 1,15 140 à 160 0,04 0,20

Paramètres hygrothermiques (échelle matériau)COMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

(Künzel, 1994)

3

(Samri, 2008)

Paramètres hygrothermiques (échelle matériau)COMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

Teneur en eau à HR = 70%

� HLC2 : 32 kg/m3

� HLC1 : 24 kg/m3

� AAC : 7 kg/m3

� VPB : 4 kg/m3

Le béton de chanvre affiche une plus grande aptitude aux échanges

d’humidité

4

(Samri, 2008)

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,00

20

40

60

80

100

120

140

w [kg/m

3

]

HR [%]

HLC2

HLC1

AAC

VPB

(Samri, 2008)

Paramètres hygrothermiques (échelle matériau)COMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

Forte influence de l’humidité relative sur les propriétés thermiques

du béton de chanvre

4

(Cerezo, 2005)

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

200 300 400 500 600 700 800

ρρρρsec (kg/m3)

λ λ λ λ (W

/(m

.K))

Conductivité HR=75%Conductivité HR=50%Conductivité HR=0%

Paramètres hygrothermiques (échelle matériau)COMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

(Collet & al, 2013)

Valeur Tampon Hydrique (Moisture Buffer Value)

� Echantillons soumis à des cycles d’humidité

relative journaliers (8 h @ 75%RH absorption suivi de

16 h @ 33%RH désorption)

� Suivi de la variation de masse

5

6A l’échelle ComposantCOMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

(Gourlay, 2009)

(Samri, 2008)

7A l’échelle ComposantCOMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

0 24 48 72 96

21

24

27

30

33T

[°C

]

Temps [h]

T en C HLC2 STAT1 T en E HLC2

T en C AAC30 T en E AAC30

T en C VPB T en E VPB

(Samri, 2008)

45

50

55

60

65

70

75

80

0 24 48 72 9610

20

30

40

20°C, 50%

40°C, 45%

10°C, 80%

T [°C

]

Temps [h]

T en A

20°C, 50%

HR

[%

]

HR en A

STAT1

∆T > 4°°°°C

λ (W.m-2.K-1)

0,08 HLC2

0,125 VPB

0,11 AAC

8

(Samri, 2008)

2

2.T T

c tx

λ

ρ

∂ ∂=∂∂

Mise en évidence du changement de phase au sein du

béton de chanvre

0 24 48 72 9618

20

22

24

26

28

30

32

T [°C

]

Temps [h]

T en x=0,15m HLC2 STAT2 M

T en x=0,15m VPB M

T en x=0,15m AAC30 M

T en x=0,15m HLC2 S

T en x=0,15m VPB S

T en x=0,15m AAC30 S

A l’échelle ComposantCOMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

9

G ~ - 170 kJ/m²

A ~ - 120 kJ/m²

G A

U = 0,135 W.m-2.K -1 U = 0,44 W.m-2.K -1

(Evrard, 2008)

A l’échelle ComposantCOMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

10Comportement dynamique (échelle bâtiment)COMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

Béton de

chanvre

30 cm

cha

ux/

sab

le P

F7

0 (

2 c

m)

Ch

au

x/sa

ble

PF

80

(1

cm)

cha

ux/

sab

le P

F8

0 (

2cm

)*

Excellent Bon Moyen Mauvais

1,32 m3/(h.m2)

Très mauvais

(Samri & al, 2012)

11Comportement dynamique (échelle bâtiment)COMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

07/09 00:00 07/09 12:00 08/09 00:00 08/09 12:00 09/09 00:00 09/09 12:00 10/09 00:00

Tem

pé

ratu

re

Béton de chanvre : paroi ouest du 7 au 9 septembre 2012

BC_ext BC_ouest_se BC_ouest_27cm BC_ouest_17cm BC_ouest_si BC_ouest_int

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

07/09 00:00 07/09 12:00 08/09 00:00 08/09 12:00 09/09 00:00 09/09 12:00 10/09 00:00

Hu

mid

ité

re

lati

ve

(%

)

Béton de chanvre : paroi ouest du 7 au 9 septembre 2012

BC_ext BC_ouest_27cm BC_ouest_17cm BC_ouest_int

Pour 15 cm de béton de chanvre

Pour 15 cm de béton de chanvre

Amortissement de 93%

Amortissement de 95%

Déphasage de 8h

12Comportement dynamique (échelle bâtiment)COMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

(Tran Le, 2011)

Mise en évidence de l’impact d’une bonne stratégie de ventilation

13Conclusions et perspectivesCOMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

Les travaux de recherche permettent d’envisager une rupture technologique grâce à unfonctionnement hygrothermique spécifique

� Des avantages considérables par rapport aux matériaux d'isolation « inertes »

� Mise en évidence de l’influence des transferts d’humidité sur la performance thermique

Matériau à Changement de Phase naturel

� Fort potentiel pour la rénovation du patrimoine ancien (maison diocésaine, …)

� Perspectives

Journée technique COTITA Ile de France – 27 Mars 2014 COMPORTEMENT HYGROTHERMIQUE DU BETON DE CHANVRE

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Contact: driss.samri@cerema.fr

CEREMA / Direction territoriale Sud-Ouest

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