Amélioration des performances d’adhérence interfaciale du mortier géopolymère renforcé par des textiles issus de déchets pour la réhabilitation de maçonnerie

Transformer les vieux vêtements en murs plus résistants

Chaque année, des dizaines de millions de tonnes de vêtements se retrouvent en déchets, tandis que le ciment utilisé pour construire nos maisons et nos ponts est responsable d’une part importante des émissions mondiales de carbone. Cette étude explore une manière inattendue d’aborder ces deux problèmes simultanément : utiliser des tissus jetés, renforcés par un mince revêtement de résine, associés à un mortier « géopolymère » à faible empreinte carbone pour renforcer les murs en briques. Les travaux montrent comment les textiles de déchets peuvent être transformés d’un fardeau pour les décharges en un matériau haute performance pour rendre les bâtiments en maçonnerie plus sûrs et plus durables.

Pourquoi les murs en brique ont besoin d’un coup de pouce

La maçonnerie en briques et en blocs constitue depuis des millénaires l’ossature des bâtiments, appréciée pour sa durabilité et sa capacité à porter de lourdes charges. Traditionnellement, les briques sont liées entre elles par un mortier à base de ciment Portland, de sable et d’eau. Bien qu’efficace, la fabrication du ciment Portland est très énergivore et représente environ 8 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone. Parallèlement, les mortiers conventionnels et les maçonneries anciennes peuvent être fragilisés par les séismes ou d’autres charges extrêmes, si bien que les ingénieurs recherchent de plus en plus des méthodes pour renforcer les murs existants sans les reconstruire entièrement.

Donner un nouveau rôle aux tissus de déchets

En parallèle de ces défis structurels, le monde est submergé par les déchets textiles, avec plus de 90 millions de tonnes produites chaque année. Les chercheurs se sont attelés à transformer une partie de ce flux de déchets en un renfort utile pour la maçonnerie. Ils ont utilisé un tissu polyester‑coton similaire aux vêtements courants, en le laissant soit tel quel, soit en l’enduisant d’une quantité mesurée de résine époxy appliquée au pinceau. Ce mince revêtement rigidifie le tissu, améliore son adhérence au mortier environnant et aide les fils individuels à coopérer lorsqu’ils sont soumis à la traction.

Une colle plus écologique pour les briques

Plutôt que de se fier uniquement au mortier cimentaire ordinaire, l’équipe a développé un liant alternatif appelé mortier géopolymère. Les géopolymères sont fabriqués à partir de sous‑produits industriels tels que les cendres volantes et les laitier de hauts fourneaux, activés par des solutions alcalines plutôt que par la chimie classique du ciment. Ces formulations peuvent atteindre de hautes résistances, résister à la chaleur et aux produits chimiques, et réduire significativement les émissions de carbone. Les chercheurs ont préparé des mortiers géopolymères à trois concentrations chimiques différentes — désignées 8M, 10M et 12M — en parallèle d’un mortier cimentaire conventionnel, et ont incorporé des bandes de textiles non traités et traités à la résine pour former des éprouvettes de maçonnerie renforcée.

Comment le nouveau système a été testé

Pour comprendre l’interaction entre le tissu et le mortier, l’équipe a mesuré à la fois la résistance de base des mortiers et, surtout, la solidité de l’adhérence des textiles à la maçonnerie. Ils ont moulé de petits cubes et prismes pour évaluer la résistance en compression et en flexion, constatant que les mélanges géopolymères de plus haute résistance surpassaient généralement le mortier traditionnel, en particulier à des âges plus avancés. Pour étudier le comportement d’adhérence, ils ont utilisé un essai de cisaillement à recouvrement simple : une partie de chaque bande textile était prise en sandwich entre des couches de mortier sur une surface en brique, tandis que l’extrémité libre était tirée par une machine d’essai. En enregistrant la force et le déplacement de glissement du textile, ils ont pu observer l’efficacité de l’accrochage du mortier et les modes de rupture du système.

Que s’est‑il passé lorsque les tissus ont été tirés

Les résultats ont montré un net avantage pour les textiles traités à la résine. Dans tous les types de mortier, les tissus traités ont supporté des contraintes de traction beaucoup plus élevées — environ 48 à 60 % de plus — avant rupture. Parallèlement, le glissement entre tissu et mortier à la charge maximale a été réduit d’environ moitié, passant d’environ 9–9,5 mm pour les textiles non traités à environ 4,3–4,8 mm pour les traités. Concrètement, cela signifie que l’interface améliorée permet au tissu de s’engager plus complètement et de partager la charge au lieu de simplement glisser. Fait notable, chaque éprouvette a rompu par rupture du textile dans la zone collée, tandis que le mortier et la brique restaient solidement attachés — un mode de rupture souhaitable montrant que la liaison entre les couches est plus résistante que le tissu lui‑même.

Trouver le meilleur compromis dans le nouveau mortier

Parmi les mélanges géopolymères, la version 10M a offert le meilleur compromis global. Elle était suffisamment résistante et dense pour ancrer fermement le tissu, tout en restant assez plastique pour que le mortier pénètre dans les interstices entre les fils et autour des faisceaux enduits de résine. Le mélange 12M, de résistance la plus élevée, offrait une excellente résistance de base mais était plus rigide et plus cassant, ce qui limitait légèrement des gains supplémentaires en performance d’adhérence. Néanmoins, les textiles traités à la résine dans tous les mortiers géopolymères ont développé des résistances d’adhérence et une efficacité comparables ou supérieures à de nombreux systèmes reposant sur des fibres hautement technologiques coûteuses comme le carbone ou le basalte.

Ce que cela signifie pour les bâtiments et les déchets

Pour le grand public, la conclusion est simple : en enduisant légèrement des tissus de déchets et en les incorporant dans un type de mortier plus écologique, les ingénieurs peuvent améliorer significativement la résistance et la fiabilité des murs en brique tout en réutilisant des matériaux qui auraient autrement été jetés. Les murs renforcés se déforment de manière contrôlée, le tissu travaille à pleine capacité avant de casser, et la liaison brique–mortier reste intacte. Cette approche laisse entrevoir un avenir où la mise à niveau des maçonneries vieillissantes pour les séismes ou l’usure générale ne dépend plus du ciment à forte empreinte carbone ou de fibres synthétiques coûteuses. À la place, des combinaisons conçues avec soin de sous‑produits industriels et de textiles jetés pourraient offrir une voie plus sûre et plus durable pour préserver notre patrimoine bâti.

Citation: Sai Krishna, A., VishnuPriyan, M. & Khan, N.A. Enhancing interfacial bond performance of waste textile-reinforced geopolymer mortar for masonry retrofitting. Sci Rep 16, 11513 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42217-4

Mots-clés: mortier géopolymère, textiles de déchets, réhabilitation de maçonnerie, renforcement textile, construction durable