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Jun 04, 2023

Optimisation des performances sismiques des déchets de béton fibré par la méthode TOPSIS

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 8204 (2023) Citer cet article 811 Accès 2 Détails Altmetric Metrics Une correction d'auteur de cet article a été publiée le 20 juin 2023 Cet article a

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 8204 (2023) Citer cet article

Accès 811

2 Altmétrique

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Une correction de l'auteur à cet article a été publiée le 20 juin 2023.

Cet article a été mis à jour

Pour un environnement durable et pour résoudre le problème de la pollution, les déchets industriels peuvent être utilisés dans les matériaux composites en béton. Ceci est particulièrement bénéfique dans les endroits sujets au charlatanisme et aux températures plus basses. Dans cette étude, cinq types différents de déchets de fibres, tels que les déchets de polyester, les déchets de caoutchouc, les déchets de laine de roche, les déchets de fibres de verre et les déchets de fibres de coco, ont été utilisés comme additifs à raison de 0,5 %, 1 % et 1,5 % en masse dans le mélange de béton. Les propriétés des échantillons liées aux performances sismiques ont été examinées en évaluant la résistance à la compression, la résistance à la flexion, la résistance aux chocs, la résistance à la traction et la conductivité thermique. Les résultats ont montré que la résistance aux chocs du béton s'est considérablement améliorée grâce à l'ajout de renforts fibreux dans le béton. La résistance à la traction et à la flexion a été considérablement réduite. La conductivité thermique a également été influencée par l'ajout de déchets fibreux polymères. Une analyse microscopique a été réalisée pour examiner les surfaces fracturées. Afin d'obtenir le rapport de mélange optimal, une technique d'optimisation à réponses multiples a été utilisée pour déterminer le niveau souhaité de résistance aux chocs à un niveau acceptable d'autres propriétés. Les déchets de caoutchouc se sont révélés être l’option la plus intéressante, suivis par les déchets de fibres de coco pour l’application sismique du béton. La signification et le pourcentage de contribution de chaque facteur ont été obtenus par analyse de variance ANOVA (α = 0,05) et graphique circulaire qui ont montré que le facteur A (type de fibres résiduelles) est le principal contributeur. Des tests de confirmation ont été effectués sur les déchets optimisés et leur pourcentage. La technique de similarité de préférence d'ordre avec la solution idéale (TOPSIS) a été utilisée pour les échantillons développés afin d'obtenir la solution (échantillon) la plus proche de l'idéal selon le poids et la préférence donnés pour la prise de décision. Le test de confirmation donne des résultats satisfaisants avec une erreur de 6,68%. Le coût de l'échantillon de référence et de l'échantillon de béton armé de déchets de caoutchouc a été estimé, ce qui a montré qu'un volume 8 % plus élevé était obtenu avec des déchets de béton renforcé de fibres, à peu près au même coût que le béton pur. Le béton renforcé de fibres recyclées est potentiellement bénéfique en termes de minimisation de l’épuisement des ressources et du gaspillage. L'ajout de déchets de fibres polymères dans le béton composite améliore non seulement les propriétés liées aux performances sismiques, mais réduit également la pollution environnementale provenant des déchets qui n'ont pas d'autre utilisation finale.

Les préoccupations environnementales et l’efficacité énergétique sont les deux enjeux majeurs de l’époque actuelle. Le béton est le 2ème matériau le plus utilisé au monde1. Selon un rapport du Conseil mondial des entreprises, 3,8 tonnes de béton sont utilisées par personne et par an2. L'utilisation de ciment en grande quantité a de graves effets sur l'environnement, car la production de béton provoque des émissions de dioxyde de carbone (CO2) et le ciment présente un niveau élevé de toxicité, nocif pour la vie humaine. La fabrication de ciment est responsable de 7 % des émissions mondiales totales de CO2 d’origine humaine dans le monde3. En raison de la nature non écologique du ciment, les chercheurs étudient des matériaux alternatifs qui peuvent être durables. Il existe de nombreuses tentatives pour surmonter ce problème. L’une des options consiste à remplacer complètement les composants en béton par d’autres matériaux, mais un remplacement complet n’est pas possible car le béton présente des avantages incontestables. Le remplacement partiel des composants en béton par d'autres matériaux respectueux de l'environnement constitue une solution pratique à ce problème. Le béton présente également d’autres inconvénients, comme la fissuration, les déversements et la fragilité, en plus d’être non écologique. Le béton pur a une faible résistance à la traction, bien qu'il ait une résistance élevée à la compression. Afin d'éviter le désastre environnemental résultant de l'utilisation à grande échelle du ciment, les industries du béton se sont intéressées à la réduction des rejets de CO2, au recyclage des ressources et au développement de matériaux durables alternatifs. Le béton renforcé de fibres (FRC) est l'une des méthodes les moins chères et les plus durables pour l'industrie de la construction moderne, car les déchets de fibres sont utilisés pour remplacer partiellement le ciment afin d'offrir les performances sismiques requises tout en minimisant les coûts. L'utilisation de fibres/déchets entraîne une réduction de la consommation de ciment, ce qui contribue à la construction de logements abordables. De nombreuses tonnes de déchets sont produites par les industries et n’ont aucune utilisation finale. La décomposition naturelle de ces déchets prend très longtemps et ce type de déchets reste en décharge. Ces déchets industriels comprennent le polyester, le caoutchouc, le coton, le plastique, la laine de roche, les fibres de verre, le nylon, etc. La décomposition du polyester prend près de 20 à 200 ans, celle du caoutchouc de 50 à 80 ans, celle de la laine de roche de 1 à 5 ans et celle du verre. les fibres prennent 4 000 à 5 000 ans. Ce type de déchets industriels peut être utilisé comme renfort dans les industries de la construction. L'utilisation des déchets dans la construction est un bon pas vers une construction respectueuse de l'environnement. De nombreux chercheurs travaillent sur l'utilisation de ce type de déchets dans l'industrie de la construction4,5,6.