Rice Husk Ash as a Partial Cement Substitute in Stabilised Laterite Blocks for Sustainable Non-Load-Bearing Wall Construction
Cette étude démontre que le remplacement partiel du ciment Portland ordinaire par 10 à 20 % de cendres de balle de riz dans les blocs de latérite stabilisés produit des matériaux viables et durables adaptés à la construction de murs non porteurs, malgré une réduction de la résistance à la compression et de la densité par rapport aux blocs stabilisés au ciment pur.
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Dans la quête de la construction de maisons qui soient à la fois abordables et respectueuses de la planète, les scientifiques se tournent souvent vers le sol sous nos pieds et les déchets de nos récoltes. L'un des matériaux les plus courants pour les murs dans les régions tropicales est la latérite, un sol rougeâtre riche en fer et en aluminium qui durcit lorsqu'il est exposé à l'air. Cependant, à l'état naturel, ce sol est trop faible et trop avide d'eau pour servir de bloc de construction fiable. Pour remédier à cela, les constructeurs mélangent traditionnellement du ciment Portland ordinaire, un agent liant qui transforme la terre meuble en un matériau solide et durable. Pourtant, la production de ce ciment est un moteur majeur des émissions mondiales de carbone, créant un dilemme pour la construction durable. Parallèlement, la riziculture génère de vastes quantités de balles de riz, qui sont souvent brûlées dans des champs ouverts, dégageant de la fumée et gaspillant un matériau qui contient des niveaux élevés de silice, une substance connue pour renforcer les mélanges de type ciment. Le défi pour les chercheurs a été de trouver un moyen de remplacer une partie de ce ciment lourd et riche en carbone par ce déchet agricole sans compromettre la sécurité des murs.
Une équipe de chercheurs de Nigéria et de France s'est donné pour mission de résoudre cette énigme en testant quelle quantité de cendres de balles de riz pouvait être substituée dans les blocs de latérite stabilisée. Ils ont prélevé du sol sur un site local dans l'État d'Anambra, l'ont séché, puis l'ont mélangé avec de l'eau et du ciment. Dans leurs lots expérimentaux, ils ont remplacé des portions de ciment par des cendres finement broyées issues de la combustion de balles de riz, testant tout, de l'absence totale de remplacement jusqu'au remplacement de quarante pour cent du ciment. Ils ont fabriqué des blocs à l'aide d'une presse manuelle, similaire aux outils utilisés dans de nombreux projets de construction ruraux, puis les ont laissés durcir, ou mûrir, pendant des périodes de sept, vingt-huit et quatre-vingt-dix jours. L'objectif était de voir si ces blocs pouvaient supporter suffisamment de poids pour servir de murs, tout en vérifiant également combien d'eau ils absorberaient, car un excès d'eau peut provoquer l'effritement des murs au fil du temps.
Les résultats ont révélé un arbitrage clair entre force et durabilité. À mesure que les chercheurs ajoutaient des cendres de balles de riz, les blocs devenaient légèrement plus légers et absorbaient plus d'eau. Cela s'explique par le fait que la cendre est moins dense que le ciment et crée de minuscules poches d'air à l'intérieur du bloc. Plus important encore, la résistance des blocs diminuait généralement à mesure que la quantité de cendres augmentait. Lorsque le ciment était remplacé par plus de quinze à vingt pour cent de cendres de balles de riz, les blocs devenaient nettement plus faibles. Cependant, les blocs ne perdaient pas toute leur résistance ; ils nécessitaient simplement plus de temps pour atteindre leur plein potentiel. Les chercheurs ont constaté que plus les blocs restaient en phase de durcissement, plus ils devenaient résistants, un trait commun aux matériaux qui reposent sur des réactions chimiques pour durcir.
L'étude a identifié un « point d'équilibre » pour la construction. Les blocs contenant dix pour cent de ciment avec un remplacement de dix à vingt pour cent de ce ciment par des cendres de balles de riz ont obtenu les meilleurs résultats. Ces blocs spécifiques ont atteint une résistance à la compression comprise entre 0,59 et 1,58 newtons par millimètre carré. Bien que cela ne soit pas assez solide pour supporter le poids lourd d'un immeuble de plusieurs étages ou d'un toit, c'est suffisant pour des murs non porteurs, tels que les cloisons intérieures d'une maison ou les murs extérieurs d'une structure de plain-pied. Les chercheurs ont noté que les blocs avec six pour cent de ciment étaient systématiquement plus faibles que ceux avec dix pour cent, confirmant qu'une quantité initiale plus élevée de liant est nécessaire pour compenser la cendre.
Crucialement, l'équipe a utilisé une analyse statistique pour confirmer que l'âge du bloc, la quantité de ciment et le taux de remplacement par les cendres étaient les principaux facteurs déterminant la résistance finale. Leur modèle a prédit la résistance des blocs avec une grande précision, montrant que la relation entre ces variables est cohérente et fiable. L'étude conclut que bien que les cendres de balles de riz ne puissent pas remplacer entièrement le ciment dans cette application, elles offrent une voie viable vers la durabilité. En utilisant dix à vingt pour cent de cendres, les constructeurs peuvent réduire leur dépendance au ciment riche en carbone et donner de la valeur aux déchets agricoles, créant ainsi des murs assez solides pour les besoins de l'habitat quotidien. Ce travail suggère que pour le logement abordable dans les régions en développement, ce mélange offre un équilibre pratique entre soin environnemental et sécurité structurelle, à condition que les blocs soient utilisés là où ils n'ont pas besoin de porter tout le poids d'un bâtiment.
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