LOCABATI - Performances des granulats bio-sourcés locaux pour l’isolation des bâtiments

Les granulats biosourcés utilisés en isolation thermique ou acoustique dans les bâtiments contribuent à atténuer le changement climatique et permettront d’atteindre l’objectif du gouvernement de viser une part de marché des biosourcés de 50 % en 2030. Le projet LOCABATI vise à lever trois freins principaux à leur développement :  

La plupart des travaux engagés portent sur des mélanges mi-lourds dont la conductivité thermique est de l’ordre de 2 fois plus élevée que les isolants conventionnels. Ce projet se focalise donc sur les mélanges légers. Plus le mélange sera léger, plus la contribution de la microstructure des granulats et leur empilement granulaire seront influents sur les performances du matériau. Nous partirons d’observations microstructurales pour prédire les performances mécanique, acoustique et thermique de l’empilement granulaire.  

Il manque des données pour justifier l’emploi de composites biosourcés pour des parois séparatives, où l’acoustique est un des paramètres dimensionnants.  

Les composites biosourcés sont mal caractérisés en termes de tenue au feu.  Le manque de connaissances scientifiques sur la réaction au feu, la résistance au feu et le feu couvant devient problématique dans un contexte de renforcement des exigences.   

Ce projet repose sur une approche par analyses multi-échelles. L’idée est d’une part de travailler de l’échelle de quelques particules jusqu’à celle d’une paroi réelle et d’autre part de développer des modèles numériques et analytiques s’appuyant sur des caractérisations expérimentales originales.  

L’objectif final est de contribuer à l’apport de connaissances sur ce type de matériaux en termes de formulation et de mise en œuvre, ainsi que sur leur comportement au sein d’une paroi composite. Les performances visées sont énergétiques (maîtrise de la consommation des logements), hygrothermiques et acoustiques, de comportement au feu et de durabilité.  

Les applications visées sont des formulations légères de mélanges granulats-liants ou des granulats en vrac. L’analyse portera dans un premier temps sur l’empilement de granulats seuls, puis dans un second temps sur des mélanges avec des liants minéraux ou de la terre crue. Dans ce type de mélanges, le liant doit être considéré comme un simple enrobage des particules végétales, induisant une stabilité structurelle et dimensionnelle à l’état sec.  

Les deux principaux leviers performanciels de ce type de mélanges sont d’une part la nature et l’arrangement des particules végétales, et d’autre part le procédé de mise en œuvre, qui peut induire de l’anisotropie de comportement et compacter plus ou moins le matériau. 

A ce stade du projet (2 ans/3), plusieurs actions ont été menées à bien :  

• Réalisation d’essais de compression d’empilements granulaires « in situ » au Synchrotron Soleil ; analyses d’images en cours  
• Etablissement d’une base de données d’inventaire sur « granulats biosourcés » opérationnelle, qui sera mise à disposition de la communauté scientifique en accès libre.  
• Réalisation d’une large campagne de production d’échantillons pour mener des études acoustiques, tomographiques et d’essai au feu sur des éprouvettes de formulation rigoureusement comparables.  
• Développement d’un dispositif expérimental original sur le comportement au feu couvant des composites biosourcés à matrice minérale et production d’échantillons pour la qualification de l’équipement. En lien avec ce sujet, réalisation d’un stage pour le développement d’essais préliminaires (Israa Arafat) à l’IMT Mines Alès et suivi d’un stage au FCBA pour la réalisation d’une campagne d’essai au feu couvant sur des mélanges à base de terre, plâtre ou terre-plâtre associés à du chanvre, de la paille, de la balle ou du tournesol.  
• Réalisation d’essais de caractérisation de comportement au feu de particules biosourcées.  
• Réalisation d’essais de comportement acoustique sur les empilements granulaires vrac et les mélanges (composites granulats + liant) à l’échelle matériau et analyses des performances issues de parois réelles (terre chanvre)  
• Réalisation d’essais de vieillissement accéléré sur des panneaux à base de moelle de tournesol  
• Réalisation d’essais de caractérisation hygrothermique de parois en chambre bi-climatique (ouate de cellulose et terre/chanvre)  
• Réalisation d’un stage à Unilasalle pour caractériser la composition chimique d’une trentaine d’agroressources différentes. Le but est de corréler cette information avec le comportement de la matière végétale en situation d’incendie, qui a été étudiée à l’aide d’un microcalorimètre de combustion en situation aérobie et anaérobie.   

Valorisation scientifique  

6 articles dans des journaux internationaux à comité de lecture :  

• El Assaad et al. Build.&Env. 2023  
• El Assaad et al. Energy&Building 2024  
• Rosa Latapie et al. J.Build.Eng. 2023  
• Rosa Latapie et al. Buildings 2023  
• Rosa Latapie et al. J.Build.Eng. 2024  
• Lopes et al. Const. Build. Mat. 2024

11 participations à des conférences nationales et internationales avec acte  

• El Assaad et al. ICEC 2024 ;  
• El Assaad et al. SFT 2024 ;  
• El Assaad et al. IBPSA France 2024 ;  
• El Assaad et al. NSB 2023 ;  
• El Assaad et al. ICBBM 2023 ;  
• El Assaad et al. CESBP 2022 ;  
• El Assaad et al. IBPSA France 2022 ;  
• Rosa Latapie et al. ICBBM 2023 ;  
• Goutiere et al. MBMST 2022  
• Latapie et al. RUGC 2023
• Glé et al. INTERNOISE 2024  

4 Communications dans des congrès ou colloques (sans acte)  

• Lopes, Colloque : Bâtiments et ouvrages en béton, pierre ou terre : comportement du matériau en situation d’incendie ; 29 juin 2023 ;  Prédiction de l’ignition de bétons biosourcés
• Lopes, Ecole d’automne du GdR MBS ; 17-20 Octobre 2023 ; Poster : Comportement au feu des agrobétons  
• Lopes, Ecole d’hiver APPRISE (Fundamentals of trAnsport Phenomena in PoRous medIa across ScalEs); 05-09 Février 2024; Poster : Comportement au feu des agrobétons  
• Lopes, Ecofram; 22-23 Mai 2024; Fire behavior of biobased concretes  

3 thèses soutenues en 2024

• Machhour El Assaad (UBS-IRDL)  
• Séverine Rosa-Latapie (UPS-LMDC)  
• Myriam Goutière (UPS-LMDC)  

6 rapports de PFE/Master  

• Emma Dulondel, Effet de la variabilité des agroressources sur les propriétés de dégradation thermique  
• Corentin Eloy, Inventaire des propriétés des granulats issus de coproduits agricoles pour la construction et l’isolation des bâtiments  
• Paul Flaumenbaum, Création d’un réseau bayésien pour l’optimisation des matériaux bio-sourcés  
• William Zhang, Caractérisation du comportement acoustique des empilements granulaires biosourcés.  
• Israa Arafat, développement d’un banc d’essai pour l’étude du feu couvant dans les matériaux biosourcés  
• Lucas Sturlese, Caractérisation d’agrobétons au feu couvant    

Webinaire Biofeu (7 mars 2023) 

Coordinateurs  

• Univ. Bretagne-Sud/ IRDL (Thibaut Lecompte)

Partenaires

• Université Bretagne-Sud/ IRDL (T Lecompte et T Colinart)  
• Laboratoire Navier (C. Chateau)  
• CEREMA/ UMRAE (P. Glé)  
• Université Paul Sabatier/ LMDC (C. Magniont et A Abou-Chakra)  
• IMT Mines d’Alès (R. Sonnier, L Ferry, A Regatti et P Uwizegimana )  
• ELAN Créateur (A. Hellouin de Ménibus)
• Plâtres Vieujot (M. Potin)

Localisation du terrain d’étude

• France métropolitaine

Détails du projet  

• Début de projet : septembre 2022
• Durée : 36 mois

Montant total du projet  

• 636 636 euros

Montant de l’aide Ademe  

• 297 888 euros