APPROCHE EXPERIMENTALE ET OPTIMISATION DES PARAMETRES D’ELABORATION DES COMPOSITES CIMENTAIRES RENFORCES DE FIBRES VEGETALES LOCALES

Abstract

This work is an experimental approach aimed at optimizing the elaboration parameters of cementitious composites reinforced with local natural plant fibers. The study contributes to the development of sustainable construction materials that combine good mechanical performance with the valorization of local natural resources. To achieve this objective, an experimental methodology was adopted to investigate the influence of different factors on the properties of cement-based composites, including fiber content, their length, the percentage of the alkali element (NaOH) and the immersion time of the fibers in the chemical solution. Adesign of experiments (DOE) approach by response surface method (RSM) was also used to efficiently plan the experimental runs, reduce their number, and obtain reliable results. The results show that the incorporation of local plant fibers significantly affects the mechanical properties of the cementitious composites. Optimal parameters were identified to achieve a balance between mechanical strength and ductility. Statistical analysis confirmed the validity and effectiveness of the developed model in describing and optimizing the behavior of the studied material. In conclusion, this work highlights the potential of using local plant fibers as eco-friendly reinforcement in cement-based materials, while improving their performance through proper optimization of the elaboration parameters. ----------------------------------------------------------------------------- يهدف هذا العمل الى دراسة مقاربة تجريبية لتحسين معايير تحضير المركبات الاسمنتية المدعمة بالألياف النباتية المحلية. حيث يندرج هذا البحث في اطار تطوير مواد بناء مستدامة تجمع بين الأداء الميكانيكي الجيد و الاستغلال الأمثل للموارد الطبيعية المحلية. من أجل تحقيق هذا الهدف، تم اعتماد منهجية تجريبية تسمح بدراسة تأثير مختلف العوامل المؤثرة على خصائص المركبات الاسمنتية، مثل نسبة الألياف، طولها، ونسبة العنصر القلوي (هيدروكسيد الصوديوم)، ووقت غمر الألياف في المحلول الكيميائي. كما تم استخدام منهجية تصميم التجارب باستعمال أسلوب سطح الاستجابة من أجل تنظيم التجارب وتقليل عددها مع الحصول على نتائج دقيقة و موثوقة. أظهرت النتائج أن إضافة الالياف النباتية المحلية نؤثر بشكل كبير على الخصائص الميكانيكية للمركبات الاسمنتية، حيث تم تحديد القيم المثلى لبعض المعايير التي تحقق توازنا بين المقاومة والمرونة. كما بين التحليل الاحصائي فعالية النموذج المستخدم في وصف و تحسين سلوك المادة المدروسة. و في الأخير، يبرز هذا العمل أهمية استخدام الالياف النباتية المحلية كبديل مستدام في تدعيم المواد الاسمنتية، مع إمكانية تحسين خصائصها من خلال ضبط المعايير التجريبية بشكل دقيق. ----------------------------------------------------------------------- Ce travail s’inscrit dans le cadre d'une approche expérimentale visant l'optimisation des paramètres d'élaboration des composites cimentaires renforcés par des fibres végétales locales. Cette étude s’inscrit dans une démarche de développement de matériaux de construction durables, combinant de bonnes performances mécaniques et une valorisation des ressources naturelles locales. Afin d’atteindre cet objectif, une méthodologie expérimentale a été adoptée pour étudier l’influence de différents facteurs sur les propriétés des composites cimentaires, notamment le taux de fibres, leur longueur, le % de l’élément alcalin (NaOH) ainsi que le temps d’immersion des fibres dans la solution chimique. Une approche de type plan d’expériences par méthode de surface de réponse (RSM) a également été utilisée afin d'organiser les essais de manière optimale, de réduire leur nombre et d’obtenir des résultats fiables. Les résultats obtenus montrent que l'incorporation de fibres végétales locales influence significativement les propriétés mécaniques des composites cimentaires. Les paramètres optimaux ont été déterminés afin d’assurer un bon compromis entre résistance mécanique et ductilité. L’analyse statistique a confirmé la validité et la performance du modèle développé pour décrire et optimises le comportement du matériau étudié. En conclusion, ce travail met en évidence l’intérêt de l'utilisation des fibres végétales locales comme renfort écologique dans les matériaux cimentaires, tout en permettant l'amélioration de leurs performances par l'optimisation des paramètres d'élaboration.