Une étude montre que le chanvre fonctionne dans les mélanges imprimés en 3D, mais que les pertes de résistance limitent son potentiel
Une étude montre que le chanvre fonctionne dans les mélanges imprimés en 3D, mais que les pertes de résistance limitent son potentiel
Les tests ont montré que la résistance à la flexion et à la fissuration diminuait de 57 à 60,6 % par rapport aux mélanges de béton conventionnels. En revanche, la capacité de charge en compression a chuté de 45,9 à 54,8 % selon la direction de l’impression, ce qui est moins important, mais tout de même significatif. Le déséquilibre est important : les matériaux qui se fissurent facilement se heurtent à des obstacles considérables dans leur utilisation en tant que matériaux porteurs, en particulier dans les systèmes imprimés en 3D par couches. Les résultats proviennent de chercheurs en génie civil et en matériaux de l’Université Western Sydney, dont l’étude a été publiée dans le Journal of Building Engineering. Il s’agit de la première évaluation expérimentale systématique de l’impression robotisée de béton en 3D (3DCP) à l’aide de tiges de chanvre dans le mélange, qui va au-delà des essais antérieurs de validation du concept. Le Journal of Building Engineering est une revue de construction et de matériaux évaluée par des pairs et publiée par Elsevier, l’un des plus grands éditeurs scientifiques universitaires et professionnels au monde. En termes pratiques, la résistance à la compression mesure le poids qu’un matériau peut supporter en toute sécurité, comme le soutien d’un mur ou d’une toiture. La résistance à la flexion mesure la façon dont il résiste à la flexion et à la fissuration – un facteur critique pour les panneaux, les murs imprimés et le collage couche à couche dans le 3DCP. Dans cette étude, la résistance à la flexion s’est dégradée plus fortement que la résistance à la compression, augmentant le risque de fissuration aux interfaces des couches imprimées. Les chercheurs ont créé des mélanges imprimables en remplaçant une petite partie du sable du béton standard par des tiges de chanvre – le noyau interne ligneux de la tige de chanvre. Entre 1 et 4 % du sable a été remplacé par du chanvre. Par rapport aux mélanges de béton conventionnels, le matériau amélioré par le chanvre s’écoulait plus facilement à travers la buse de l’imprimante – une amélioration d’environ 16,7 % – sans affecter matériellement la stabilité des couches imprimées. Cet avantage de traitement a eu un coût mécanique élevé. Les pertes de résistance sont apparues indépendamment de la façon dont le matériau a été imprimé, soulignant un problème courant dans la construction imprimée en 3D : le matériau se comporte différemment selon la direction dans laquelle il est imprimé. A la faible teneur en chanvre utilisée dans l’étude – remplaçant approximativement 1 à 4 % du sable dans le mélange – l’avantage environnemental est réel mais limité. Le chanvre stocke le carbone biogénique et réduit légèrement l’utilisation de matériaux miniers, mais il ne modifie pas matériellement la teneur en ciment, qui reste la source dominante de carbone incorporé. A ces niveaux, le chanvre fonctionne comme un additif mineur plutôt que comme un véritable substitut, ce qui signifie que le mélange ne devrait pas être caractérisé comme étant à faible teneur en carbone ou positif pour le climat sur la base de la seule composition. Les revendications autour de bâtiments plus sains – légitimes dans le béton de chanvre traditionnel – sont également limitées à un niveau aussi bas de teneur en chanvre. Contrairement aux systèmes chaux-chanvre traditionnels qui contiennent des niveaux beaucoup plus élevés de matière végétale, les particules de chanvre dans ce mélange sont entièrement liées dans une matrice de ciment et n’affectent pas de manière significative la qualité de l’air intérieur, la régulation de l’humidité ou la santé des occupants. La principale valeur de la recherche n’est donc pas l’impact à court terme sur l’environnement ou la santé, mais la preuve que de petites quantités de matières végétales peuvent fonctionner dans des systèmes automatisés d’impression 3D – une première étape nécessaire vers des matériaux à plus forte teneur biologique à l’avenir. Du point de vue de l’investisseur, les implications donnent à réfléchir. Les produits structuraux en béton doivent répondre à des normes de certification et à des codes de construction conservateurs, dont la plupart ont été élaborés en fonction du béton coulé traditionnel. Les matériaux présentant d’importantes réductions de la résistance à la flexion seraient confrontés à des voies d’approbation difficiles et longues, ainsi qu’à une résistance potentielle de la part des assureurs, des autorités de réglementation et des ingénieurs de référence. À court terme, les résultats suggèrent que le béton imprimé en 3D à base de chanvre est mieux adapté aux applications non porteuses, telles que les cloisons intérieures, les éléments d’isolation ou les éléments architecturaux, où le risque de fissuration et les exigences en matière de certification structurelle sont moindres. Si la recherche confirme que le chanvre peut fonctionner dans des systèmes d’impression 3D automatisés, elle met également en évidence un large fossé entre la faisabilité technique et la préparation commerciale – en particulier pour les constructions porteuses régies par des codes et des cadres de certification stricts. Nous apprécions nos abonnés payants et nous nous efforçons de fournir les nouvelles, les analyses et les commentaires les plus complets, les mieux documentés et les plus exhaustifs sur les industries du chanvre. Si vous souhaitez nous soutenir davantage, cliquez ci-dessous pour faire un don. Crédit image : Hemptoday
