INTRODUCTION

Il existe actuellement un grand intérêt pour le développement de la technologie d’utilisation des matériaux en fibres naturelles dans les composites de ciment. Les fibres naturelles existent en quantités raisonnablement importantes dans le monde entier et des fibres végétales naturelles sont produites dans la plupart des pays en développement. Les fibres naturelles sont utilisées pour renforcer les matériaux inorganiques depuis des milliers d’années. Les exemples incluent la paille pour les briques, la boue et les poteaux, le plâtre et les roseaux. Au cours de ce siècle, d’autres fibres comme la noix de coco, le bambou, les fibres de cellulose du bois, la laine ou les copeaux, les fibres libériennes, les fibres de feuilles, les fibres de graines et de fruits ont été utilisées dans des produits à base de ciment et de sable (Gram, 1983 ; Paramasivam et al, 1984 ; Sera et al., 1990 ; Duvaut et al., 2000 ; Brahmakumar et al., 2005 ; Asasutjarit et al., 2007 ; Ismail, 2007 ; Zain et al., 2010 ; Zain et al., 2011 ; Mulinari et al., 2011). Les fibres peuvent être classées comme naturelles ou artificielles, et les fibres naturelles sont divisées en différents groupes (Fordos, 1989 ; Kelly-Yong et al., 2011 ; Feng et al., 2011). L’utilisation de fibres naturelles comme renforcement dans le béton (matrice ciment-sable) a fait l’objet d’études approfondies dans de nombreux pays (Rehsi, 1991 ; Atnaw et al., 2011). Les matériaux renforcés de fibres naturelles, qui peuvent être utilisés dans la production de matériaux de construction, sont actuellement principalement ceux basés sur les fibres de noix de coco, de bambou, de canne, d’henequen et de sisal (Dawood et Ramli, 2011 ; Hamid et al., 2011). Les principales raisons de l’utilisation des fibres naturelles sont qu’elles sont disponibles en abondance et sont comparativement bon marché. Les composites à base de fibres naturelles sont également réputés offrir des avantages environnementaux tels que la réduction de la dépendance aux sources d’énergie/matériaux non renouvelables, la réduction des émissions de polluants, la réduction des émissions de gaz à effet de serre, l’amélioration de la récupération d’énergie et la biodégradabilité des composants en fin de vie (Joshi, 2003 ; Majeed, 2011 ; Hamzah et al., 2010). Une méthode appropriée pour la fabrication de plaques de toiture en béton de fibres naturelles a été rapidement mise au point et diffusée dans des pays d’Amérique centrale, d’Afrique et d’Asie, notamment par l’intermédiaire de l’IT Building Materials Workshop en Grande-Bretagne. Cette méthode, qui consiste à renforcer les produits en ciment ou en béton avec des fibres naturelles telles que le coir, le sisal et le jute, a été appliquée dans au moins 28 pays. En combinant ces fibres avec la matrice de ciment, les fibres sont utilisées de deux manières. D’une part, la fibre dans le béton frais permet de mouler un produit de manière simple. D’autre part, la fibre augmente la ténacité du matériau afin que le produit puisse résister à la manipulation et à une charge structurelle.

Les fibres de coco sont des déchets agricoles obtenus lors du traitement de l’huile de coco et sont disponibles en grande quantité dans les régions tropicales du monde, plus particulièrement en Afrique, en Asie et en Amérique. Les fibres de coco ne sont pas couramment utilisées dans l’industrie de la construction, mais sont souvent jetées comme déchets agricoles. Cependant, avec la recherche d’un système de logement abordable pour la population rurale et urbaine des pays en développement, divers projets visant à réduire les coûts des matériaux de construction conventionnels ont été proposés. L’une des suggestions au premier plan a été la recherche, le développement et l’utilisation de matériaux de construction locaux alternatifs et non conventionnels, y compris la possibilité d’utiliser certains déchets et résidus agricoles en remplacement partiel ou total des matériaux de construction conventionnels. Dans les pays où les déchets agricoles sont abondants, ces déchets peuvent être utilisés comme matériau potentiel ou de remplacement dans l’industrie de la construction (Olanipekun et al., 2006 ; Nor et al., 2010). L’une de ces alternatives est la fibre de noix de coco, produite en abondance, qui a le potentiel d’être utilisée comme granulat grossier de substitution dans le béton (Adeyemi, 1998, Zain et al., 2010). L’énorme quantité de déchets de fibre de coco qui sont produits dans les usines. La pratique actuelle d’incinération des déchets dans l’industrie se fait normalement de manière incontrôlée et contribue de manière significative à la pollution atmosphérique. Ainsi, ces résidus deviennent coûteux à éliminer en satisfaisant aux exigences des réglementations environnementales. Dans une telle situation, des efforts sont déployés pour améliorer l’utilisation de ces sous-produits par le développement de produits à valeur ajoutée. L’une des façons d’éliminer ces déchets serait d’utiliser la fibre de coco dans des matériaux de construction. L’enveloppe du palmier à huile (OPS) est l’endocarpe dur qui entoure le noyau du palmier.

Des recherches et des développements intensifs dans la compréhension et les applications des matériaux en béton de fibres sont toujours en cours dans le monde entier. Ces activités comprennent, entre autres, le développement de nouvelles fibres plus résistantes, de meilleurs composites renforcés de fibres et de nouveaux substituts (Fordos, 1989). Les propriétés mécaniques des composites en polyester renforcés de fibres de coco ont été étudiées par Mulinari et al. (2011). Dans ce travail, la modification chimique des fibres de coco par traitement alcalin a été déterminée afin de les utiliser comme renfort dans une résine polyester. Les propriétés mécaniques ont été évaluées par des essais de traction et de fatigue. Les surfaces des spécimens fracturés ont été examinées afin d’évaluer les mécanismes de rupture. Les résultats des tests ont présenté une diminution de la durée de vie en fatigue des composites lors de l’application d’une plus grande tension, en raison de la liaison interfaciale, qui n’était pas adéquate.

Gunasekaran et Kumar (2008) ont étudié les possibilités d’utiliser la coque de noix de coco comme agrégat dans le béton. Les résultats ont indiqué que l’absorption d’eau de l’agrégat de coquille de noix de coco était élevée environ 24% mais la valeur d’écrasement et la valeur d’impact était comparable à celle des autres agrégats légers. Ils ont trouvé que la densité moyenne du béton frais et la résistance à la compression du cube à 28 jours du béton utilisant l’agrégat de coquille de noix de coco étaient de 1975 kg m-1 et 19.1 N mm-1, respectivement. Il est conclu que les coquilles de noix de coco écrasées sont appropriées lorsqu’elles sont utilisées comme substitut des agrégats conventionnels dans la production de béton léger.

Une étude antérieure d’Olanipekun et al. (2006) a montré que la coquille de noix de coco est appropriée comme substitut des agrégats conventionnels dans la production de béton structurel. Les résultats ont également indiqué une réduction des coûts de 30% pour le béton produit à partir de coquilles de noix de coco. En dehors de son utilisation dans la production de matériaux de toiture en fibre, l’autre possibilité d’utiliser la fibre de coco comme agrégat dans la production de béton n’a pas fait l’objet d’une attention particulière. Cependant, Adeyemi (1998) a étudié, pour un rapport de mélange (1:2:4), la pertinence de la fibre de coco comme substitut de l’agrégat fin ou grossier dans la production de béton. Il a été examiné que les fibres de noix de coco étaient plus appropriées comme agrégat léger à faible résistance lorsqu’elles étaient utilisées pour remplacer les agrégats grossiers communs dans la production de béton. La fibre de coco est l’endocarpe dur et pierreux mais léger et de taille naturelle. En raison des surfaces rigides d’origine organique, elles ne seront pas contaminées ou lixiviées pour produire des substances toxiques une fois qu’elles seront liées à la matrice du béton. En outre, les fibres de noix de coco sont plus légères que les granulats grossiers classiques, de sorte que le béton obtenu sera léger. Par conséquent, il peut être utilisé comme un bon remplacement des agrégats grossiers pour produire du béton structurel dans l’industrie de la construction.

Cette étude a rapporté les résultats d’une enquête menée sur l’utilisation de composites de fibres de noix de coco hachées dans le béton comme substituts des agrégats grossiers conventionnels. Les propriétés physiques et mécaniques du béton ordinaire sont également comparées à celles du béton composite à base de fibres de coco. L’objectif principal était d’encourager l’utilisation de ces déchets apparents comme matériaux de construction dans les logements à faible coût et là où les pierres concassées sont coûteuses pour produire du béton léger. On s’attendait également à ce qu’il serve à encourager les promoteurs immobiliers à investir dans la construction de maisons incorporant ces matériaux à faible coût.

MATERIAUX ET METHODES

Recherches sur les matériaux
Fibres de noix de coco : Les fibres de noix de coco ont été collectées dans un magasin provenant du Sri Lanka. Elles ont été obtenues après l’extraction de l’huile en usine à partir de la périphérie extérieure du fruit de la noix de coco. Les coquilles ont ensuite été lavées correctement et séchées à l’air pendant cinq jours à température ambiante, puis classées conformément à la norme ASTM C330 (2009). Les fibres ont été coupées à l’aide de ciseaux aiguisés en maintenant une longueur de 15 à 35 mm. Les fibres hachées ont été séchées à l’étuve à 80°C pendant 5 heures et ont été refroidies dans des dessiccateurs. Les fibres hachées ont été utilisées pour déterminer la longueur, le diamètre, l’épaisseur, l’humidité naturelle, la capacité d’absorption d’eau et la densité des fibres.

Agrégats : Le granulat grossier sous forme de granit concassé a été collecté d’origine ignée. La taille des particules utilisées varie entre 5 et 20 mm. Le sable de rivière comme agrégat fin a été utilisé pour mélanger le béton selon la norme ASTM C33 (2006). Toutes les particules passant à travers le tamis ASTM n° 4 ouverture 4,75 mm mais retenues sur le tamis n° 230, ouverture 63 μm.

Ciment et eau : Ordinaire Portland type de ciment dont les propriétés confirment dans l’exigence de l’ASTM Type I a été utilisé pour le mélange de béton et l’eau a été recueillie à partir du poste de stand de laboratoire.

Préparation des spécimens d’essai : Des cubes de béton de 100x100x100 mm et des prismes ayant une dimension de 100x100x300 mm ont été coulés pour le béton ordinaire et le béton renforcé de fibres de coco pour la détermination des différentes propriétés du béton. La proportion de mélange de 1:2:3 par le poids du ciment Portland ordinaire, du sable de rivière, de la pierre concassée et de la fibre de coco a été utilisée pour couler les spécimens. Le rapport eau/ciment était de 0,4 pour le mélange. Le rapport eau/ciment a été maintenu constant pour tous les différents pourcentages de volume de fibres. Un adhésif appelé seal frost a également été utilisé pour une prise rapide du béton. 70 grammes de gel d’étanchéité ont été utilisés pour 1 kg de ciment. Lors de la préparation des spécimens, le sable et le ciment ont d’abord été correctement mélangés dans la machine, puis des pierres concassées ont été ajoutées. Dans le cas du béton renforcé de fibres, les fibres ont également été ajoutées dans le mélange connu sous le nom de méthode premix. Tous les ingrédients ont été mélangés correctement à l’aide d’une machine à béton. La maniabilité du béton frais a été étudiée immédiatement après le mélange final du béton en utilisant le test d’affaissement. Pour éviter les vides, un marteau et un vibrateur ont été utilisés pour le compactage. Les cubes et les prismes ont été coulés en remplissant chaque moule en trois couches ; chaque couche a été compactée normalement avec 25 coups d’une tige d’acier de 16 mm de diamètre avant que la couche suivante ne soit coulée et pour les prismes, un vibrateur a été utilisé. Les valeurs d’affaissement ont été atteintes 54 et 38 mm pour le béton ordinaire et le béton de fibres de coco, respectivement, ce qui représente une maniabilité élevée et moyenne. Tous les spécimens ont été laissés dans les moules pendant 24 heures pour prendre à la température ambiante. Ils ont été retirés du moule et transférés dans une cuve de cure. La température de cure était de 30±2°C. Les mélanges de béton et les éprouvettes ont été préparés conformément aux dispositions des normes ASTM C330 (2009), ASTM C469, (1987) et BS 8110-1.

Essai de résistance à la compression : Deux types de machines d’essai universelles ont été utilisés pour déterminer la résistance à la compression du béton renforcé de fibres de coco. La machine d’essai Avery Denison est fabriquée au Royaume-Uni. Le taux de chargement de cette machine est de 10-3000 kN min-1. Les expériences ont été faites en utilisant cette machine avec un taux de chargement de 136 KN min-1. Une fois par an, un calibrage est nécessaire pour cette machine. La machine d’essai Dartec a également été utilisée pour déterminer la résistance à la compression du béton renforcé de fibres de coco. Cette machine peut tracer automatiquement un graphique de la charge en fonction de la distance. A partir de ce graphique ou de ces données, il est possible d’établir un graphique de contrainte et de déformation d’un échantillon spécifique. La capacité de charge de cette machine est de 500 KN. La vitesse de compression de cette machine est de 0.00015 à 2.0 mm sec-1. L’expérience a été réalisée en utilisant cette machine avec une vitesse de compression de 0.00015 mm sec-1. Des tests de résistance à la compression du béton ordinaire et du béton renforcé de fibres de coco ont été effectués pour déterminer la charge de rupture ultime, la résistance à la compression, le nombre de fissures, leur longueur et leur largeur et enfin pour observer la relation contrainte-déformation. Les essais de chargement statique ont été effectués à l’aide de la machine d’essai DARTEC. L’essai expérimental de résistance à la compression a été fait dans le laboratoire comme le montre la figure 1.

Microscope électronique à balayage (MEB) : Le microscope électronique à balayage a été utilisé pour déterminer l’épaisseur et la section transversale des fibres. Le SEM est capable de produire des images à haute résolution de la surface d’un échantillon. Un MEB peut résoudre des caractéristiques beaucoup plus petites qu’un microscope standard, jusqu’à près de 2 nanomètres. Dans un microscope électronique à balayage (MEB) classique, les électrons sont émis thermiquement par une cathode en tungstène ou en hexaborure de lanthane (LaB6) et sont accélérés vers une anode ; les électrons peuvent également être émis par émission de champ (FE). Le tungstène est utilisé car il possède le point de fusion le plus élevé et la pression de vapeur la plus faible de tous les métaux, ce qui permet de le chauffer pour l’émission d’électrons. Lorsque le faisceau d’électrons primaires interagit avec l’échantillon, les électrons perdent de l’énergie par diffusion et absorption répétées à l’intérieur d’un volume en forme de goutte d’eau de l’échantillon connu sous le nom de volume d’interaction, qui s’étend de moins de 100 nm à environ 5 μm dans la surface.

Test de résistance à la traction de la fibre de coco : Pour déterminer la résistance à la traction de la fibre de coco, une machine d’essai de traction Hounsfield a été utilisée. Cette machine peut tracer automatiquement le graphique de la charge en fonction de l’extension. A partir de ces données, la contrainte et la déformation jusqu’à la rupture des fibres de noix de coco peuvent être déterminées. Le test de résistance à la traction de la fibre de noix de coco a été effectué pour étudier le comportement de la fibre sous la charge de traction, l’extension maximale des fibres sous la charge de traction et le point de rupture. Une machine d’essai de traction Hounsfield a été utilisée pour réaliser cette expérience. Après un test complet, cette machine peut tracer automatiquement un graphique Charge vs. extension. A partir des données charge-extension, la valeur de la contrainte et de la déformation peut être obtenue comme suit:

Quatre épaisseurs différentes de fibres ont été testées sous l’essai de résistance à la traction. Les fibres ont été ajustées dans la mâchoire de la machine d’essai de traction avec une longueur de jauge (longueur libre de la fibre d’une mâchoire à l’autre) de 35 mm. Une fois que les fibres sont bien ajustées dans la mâchoire, la machine commence à fonctionner pour faire avancer l’essai. En général, les mâchoires tirent la fibre dans deux directions opposées. La fibre se rompt automatiquement lorsqu’elle atteint son expansion ultime. Le point où la fibre se rompt est appelé point de rupture. Tous les essais ont été effectués avec une vitesse de 15 mm min-1.

RESULTATS ET DISCUSSION

Structure physique de la fibre de coco : La micrographie électronique à balayage (MEB) a été utilisée pour observer la formation physique des fibres de coco. Les figures 2 à 4 montrent la photographie SEM du bouquet de fibres, de la surface des fibres et de la section transversale des fibres respectivement.

D’après la Fig. 2, il a été observé que la fibre généralement regardée à l’œil ouvert est finalement attachée avec 5/6 fibres uniques. Le côté gauche de la Fig. 2 montre la fibre unique, qui est 5 à 6 fois moins importante que les autres fibres. Il a également été observé que la surface de la fibre de noix de coco n’est pas lisse (voir Fig. 3). Ainsi, dans une matrice, elle peut établir une liaison solide avec d’autres matériaux. La section transversale de la fibre a clairement montré un trou au milieu de celle-ci et de petits trous autour comme illustré dans la Fig. 4. On estime grossièrement que 15-20% de trous existent par rapport à une seule section transversale de la fibre.

Propriétés physiques de la fibre
Longueur de la fibre de coco : Généralement, les longueurs naturelles des fibres de coco sont de 60-230 mm. Les longueurs des fibres ont été mesurées à l’aide d’une règle en acier et 30 morceaux ont été choisis au hasard pour connaître la longueur de la fibre de coco. Cependant, dans cette étude, des fibres de noix de coco hachées ont été utilisées avec une taille de 15-35 mm.

Diamètre de la fibre de noix de coco : Pour déterminer le diamètre de la fibre de noix de coco, un micromètre a été utilisé avec une précision de 0,01 mm. Il a été observé que le diamètre de la fibre de noix de coco est de 0,17-0,24 mm.

Humidité naturelle de la fibre de noix de coco : Pour déterminer l’humidité naturelle, les fibres ont d’abord été séchées à l’air libre pendant 5 jours, puis les mêmes fibres ont été séchées dans un four à 80°C pendant 5 h. Les poids des fibres ont été mesurés à l’aide d’une balance de banc électronique avec une précision de 0,01 g. L’humidité naturelle H a été calculée en utilisant l’équation 1 et a trouvé que l’humidité naturelle de la fibre de noix de coco est de 12,2%. On peut voir que les pourcentages d’humidité sont presque similaires pour différents types d’échantillons de fibres de coco :

où, Wd et WO sont le poids des fibres séchées à l’air et séchées au four, respectivement.

Absorption d’eau : Pendant le mélange et le séchage de la matrice, les fibres absorbent l’eau et se dilatent. Le gonflement des fibres repousse le béton, au moins au niveau micro. Puis, à la fin du processus de séchage, les fibres perdent l’humidité et se rétractent presque à leurs dimensions initiales en laissant des vides très fins autour d’elles. La capacité d’absorption d’eau W a été calculée en utilisant l’équation 2:

où, Wsw et Wad sont le poids des fibres trempées dans l’eau potable et le poids des fibres séchées à l’air, respectivement. Les mesures ont été effectuées à intervalles de 24 h pendant 7 jours. Les données expérimentales ont montré que l’absorption maximale d’eau de la fibre de coco se produit pendant les premières 24 h et jusqu’à l’augmentation jusqu’à 120 h.

Après 120 h, la fibre se retrouve dans un état de saturation complète et cet état se poursuit pour durer comme l’illustre la Fig. 5.

Densité de la fibre : La densité de chaque fibre est un paramètre important. Pour les matériaux composites, la densité de la fibre a un effet significatif. Le poids de la fibre dans une matrice composite dépend de la densité de la fibre. La densité de la fibre de noix de coco, ρf, a été calculée en utilisant l’équation 3 et a trouvé que la densité de la fibre de noix de coco est de 1,18 g cm-3. On a observé que les densités des fibres de coco sont presque les mêmes pour différents types d’échantillons :

où, mf est la masse de la fibre, mw est la masse de l’eau, mw* est la masse de l’eau réduite par le volume de la fibre, ρw est la densité de l’eau.

Propriétés mécaniques de la fibre
Résistance à la traction de la fibre de coco : Un test de résistance à la traction de la fibre de coco a été effectué pour étudier le comportement de la fibre sous une charge de traction, l’extension maximale des fibres sous une charge de traction et le point de rupture. Une machine d’essai de traction Hounsfield a été utilisée pour réaliser cette expérience. Quatre épaisseurs différentes de fibres ont été prises et les résultats suivants ont été obtenus comme indiqué dans le tableau 1. Les figures 6 et 7 montrent la charge en fonction de l’extension des fibres de coco pour les échantillons 2 et 3, respectivement.

Les données expérimentales ont montré que la résistance moyenne de la fibre de coco est de 19,51 MPa et la déformation à la rupture est de 2,83. Il a également été observé que la résistance et la déformation à la rupture ne dépendent pas de la surface de la fibre. Plus la surface de la fibre n’est pas toujours donnée plus la résistance et la déformation à la rupture.

Principalement, la résistance de la fibre dépend de sa et de sa composition chimique, du processus de séparation des fibres, du traitement, de l’humidité, de la température, etc.

Densité du béton ordinaire et du béton renforcé de fibres de coco : Le poids et le volume du béton ordinaire et du béton renforcé de fibres ont été mesurés avant l’essai de résistance à la compression. Le poids obtenu de chaque béton a été divisé avec son volume pour connaître la densité. La figure 8 présente la densité du béton ordinaire et du béton renforcé de fibres. Les résultats expérimentaux ont montré que la densité du béton ordinaire est supérieure à celle du béton renforcé de fibres. Il est également observé que la densité du béton a diminué avec l’augmentation du volume de la fibre de coco dans le gros agrégat conventionnel comme illustré dans la figure 8.

Comparaison des propriétés du béton ordinaire et du béton renforcé de fibres : Le béton ordinaire et le béton renforcé par des fibres ont été soumis à une charge statique, pour connaître la résistance ultime à la compression du béton de différents volumes de fibres, comme le montre la figure 9. Le nombre, la longueur et la largeur des fissures ont également été mesurés pour le béton ordinaire et le béton renforcé de fibres de coco après une charge statique, comme le montrent les figures 10 à 12. En outre, la relation contrainte-déformation et le module d’élasticité du béton ordinaire et du béton renforcé de fibres de coco sont montrés dans les Fig. 13 et 14, respectivement.

Il a été observé à partir des résultats des essais (Fig. 9) que la résistance à la compression a diminué progressivement en raison de l’augmentation du pourcentage de volume de fibres dans le béton conventionnel. Pour le béton conventionnel avec 0% de volume de fibres ont les valeurs de résistance à la compression les plus élevées pour le ratio de mélange spécifié. Dans le cas du nombre, de la longueur et de la largeur des fissures, le béton renforcé de fibres a montré un comportement optimiste comparé au béton ordinaire. Il est conclu que la résistance du béton dépend de la résistance, de la rigidité et de la densité des agrégats grossiers. En général, plus la densité est faible, plus la résistance est faible. L’augmentation du pourcentage volumique de la fibre de coco diminue la densité du béton et donc, donne moins de résistance à la compression.

Le nombre, la longueur et la largeur des fissures ont été mesurés pour le béton ordinaire et le béton renforcé de fibre de coco après avoir été chargé avec une charge statique. Les fissures ont été comptées dans les surfaces qui se sont développées plus que les autres. Les données expérimentales ont montré que le développement des fissures est moindre dans le béton renforcé de fibres. Le béton renforcé par 7 % de fibres a développé le moins de fissures parmi les autres bétons renforcés par des fibres. La figure 10 montre le nombre de fissures du béton ordinaire et des différents pourcentages de volume de fibres. Le béton ordinaire a développé plus de fissures que le béton renforcé de fibres. Généralement, dans le béton, les fissures apparaissent lorsque la contrainte atteint le module de rupture du béton. Pour toutes les éprouvettes, la fissure est apparue à mi-hauteur des cubes de béton. Le motif vertical des fissures indique qu’il s’agit de fissures de flexion. Il peut être vu à partir du test que l’espacement des fissures du béton ordinaire était le plus élevé puis les différents pourcentages de volume de fibres du béton renforcé.

Les données expérimentales ont montré que la longueur de la fissure est inférieure dans le béton renforcé de fibres par rapport au béton ordinaire. Il existe une relation linéaire entre la longueur de la fissure et la nature de la charge. Pour tous les bétons, la plus grande longueur de fissure a été trouvée avec 80% de charge statique. Par conséquent, le béton renforcé de fibres de coco peut limiter la longueur des fissures. La longueur des fissures dans le béton ordinaire et le béton renforcé de fibres est montrée dans la Fig. 11.

Les données expérimentales ont montré que la largeur de la fissure est moindre dans le béton renforcé de fibres par rapport au béton ordinaire comme le montre la Fig. 12. Dans le cas du béton à 1% de volume de fibres, la largeur de la fissure est diminuée avec la diminution de la charge. D’autre part, la largeur de la fissure dans 3, 5 et 7% a montré des résultats différents dans le chargement statique. Il a été clairement révélé que la largeur du béton ordinaire est supérieure à celle de tous les volumes de fibres. Ainsi, le béton renforcé de fibres de coco peut limiter la largeur des fissures. De plus, des fissures rapprochées ou un plus grand nombre de fissures conduisent à une largeur de fissure plus petite. La raison de ce comportement est que l’espacement des fissures est fonction à la fois de la résistance à la traction et de la force d’adhérence du béton. La diminution de la résistance à la traction du béton est due à la diminution de sa résistance pour la contribution du pourcentage de volume de fibres puis à la diminution de la résistance d’adhésion du béton. Lorsque les différents pourcentages de volume de fibres ajoutés sur le béton conventionnel, ainsi la position de la fissure une distance plus courte est nécessaire pour que la force de traction dans la fibre soit retransmise au béton environnant, ce qui implique un espacement plus court de la fissure.

À l’aide du graphique et des données de la charge (KN) par rapport à la distance (mm), la courbe contrainte-déformation pour le béton ordinaire et le béton renforcé de fibres ont été tracées. La figure 13 présente la relation contrainte-déformation du béton ordinaire et du béton renforcé par des fibres.

On observe que le béton ordinaire présente une contrainte plus élevée que le béton mixte à volume de fibres. Par conséquent, le béton de volume de fibres montre des valeurs de déformation plus élevées que le béton conventionnel. Cela implique que le béton fibré ne peut pas résister à une plus grande quantité de charge et présente une rupture fragile aux stades ultimes de la charge.

Le module d’élasticité est la pente d’une courbe contrainte-déformation. Souvent, les courbes contrainte-déformation ne sont pas des tracés en ligne droite, ce qui indique que le module varie en fonction de la quantité de déformation. Dans ce cas, la pente initiale est généralement utilisée comme module. Le module d’élasticité est également appelé module de Young. La tangente de la courbe contrainte-déformation du béton ordinaire et du béton renforcé de fibres de coco a été calculée pour déterminer le module d’élasticité. La figure 14 présente le module d’élasticité du béton ordinaire et du béton renforcé de fibres. Les résultats expérimentaux ont également montré que le module d’élasticité est légèrement plus élevé dans le béton ordinaire que dans le béton renforcé de fibres. Il est remarquable que le béton à 3% de volume de fibres ait montré un module d’élasticité plus élevé que le béton à 1% de volume de fibres. Ceci est principalement attribué à la moindre valeur de rigidité de la fibre de noix de coco par rapport au gravier. Le développement des valeurs E du béton est influencé par le type d’agrégat grossier, le type de ciment, le rapport w/c du mélange, la taille des agrégats et l’âge de maturation (Alexander et Milne, 1995). En général, le module d’élasticité du béton dépend de la rigidité du granulat grossier. Aussi, la zone interfaciale entre les agrégats et la pâte et les propriétés élastiques des matériaux composants influencent le module d’élasticité du béton.

CONCLUSION

Cette étude a présenté les résultats d’un programme expérimental portant sur les propriétés physiques et mécaniques du béton armé incorporant différents pourcentages volumiques de fibres de coco. Sur la base des résultats expérimentaux et des observations, les conclusions suivantes peuvent être énoncées :

ACKNOWLEDGEMENTS

Cette étude a été menée au laboratoire des structures lourdes, School of Computing, IT and Engineering, University of East London, Royaume-Uni et School of Civil Engineering, Linton University College, Legenda Education Group, Malaisie.Les auteurs tiennent à remercier les techniciens du laboratoire pour l’aide apportée à la fabrication des spécimens et aux essais.