Performance of compressed earth blocks reinforced with natural fibers

Amel Kallou; Farid Debieb; Said Kenai

doi:10.35784/bud-arch.6179

PDF (angielski)

Opublikowane: 2025-03-31

DOI: https://doi.org/10.35784/bud-arch.6179

Numer Tom 24 Nr 1 (2025)

Artykuły

Analiza wydajności cyfrowego bliźniaka budynku na podstawie dokumentacji papierowej
Alicja Krajewska, Edyta Sobieraj

005-024
Wydajność bloków ze sprasowanej ziemi wzmocnionych włóknami naturalnymi
Amel Kallou, Farid Debieb, Said Kenai

025-049
Systematyzacja technik dla holistycznego rozwiązania zmniejszającego podatność obszarów przybrzeżnych na wahania poziomu wody
Nellya Leshchenko, Hanna Dorokhina, Anhelina Busel , Marina Shyrokobokova

051-066
Wpływ aktywacji mechanicznej cementu portlandzkiego na ciepło hydratacji oraz na właściwości mechaniczne spoiw i zapraw na ich bazie
Ivan V. Barabash, Vladislav G. Davidchuk, Konstantin A. Streltsov

067-073
Badanie problemów budynków historycznych w kontekście trzęsień ziemi oraz badanie niektórych metod modernizacyjnych
Najmeh Hassas, Amir Tabe Bordbar

075-095
Czynniki wpływające na koszt architektury dynamicznej w fazie projektowania
Lamiaa Mohamed Said EL-Sherif, Eman N., Abdullah Badawy Mohammed, Sherif Mohamed Sabry El Attar

097-112
Proces konwersji inteligentnych miast oparty na sztucznej inteligencji i integracji technologii: systematyczny przegląd literatury
Rashwan Almashhour, Eman N. Shaqour

113-132
Wpływ wilgotności względnej i temperatury na zaprawę wapienno-muszlową z dodatkiem gumy arabskiej i zupy ryżowej
Vallabhy Suthaagaran, Thirumalini Selvaraj

133-145
Ocena właściwości termoizolacyjnych zrównoważonych materiałów budowlanych w południowej Algierii: badanie gipsu i włókien palmowych
Mokhtar Rachedi, Abdelouahed Kriker

147-161
Dokładność pomiarów rozpiętości mostów metodami klasycznymi i GNSS
Aleksandra Maciejewska, Ivan Brusak, Kamil Maciuk

163-174
Ochrona urbanistyczna obiektów dziedzictwa kulturowego w mieście Kozielszczyna, obwód połtawski
Halyna Osychenko, Oleksandr Khliupin

176-196
Analiza stylu szwajcarskiego w odniesieniu do kształtowania współczesnej architektury Nałęczowa
Damian Hołownia, Aleksandra Sztorc

197-209

Archiwum

2026

Tom 25 Nr 3
2026-07-31 19
Tom 25 Nr 2
2026-06-26 18
Tom 25 Nr 1
2026-03-31 16

2025

Tom 24 Nr 4
2025-12-16 14
Tom 24 Nr 3
2025-09-30 13
Tom 24 Nr 2
2025-06-25 13
Tom 24 Nr 1
2025-03-31 12

2024

Tom 23 Nr 4
2025-01-02 11
Tom 23 Nr 3
2024-10-07 10
Tom 23 Nr 2
2024-06-15 8
Tom 23 Nr 1
2024-03-29 6

2023

Tom 22 Nr 4
2023-12-29 9
Tom 22 Nr 3
2023-09-29 5
Tom 22 Nr 2
2023-06-30 3
Tom 22 Nr 1
2023-03-30 3

2021

Tom 20 Nr 4
2021-12-29 6
Tom 20 Nr 3
2021-10-29 8
Tom 20 Nr 2
2021-06-02 8
Tom 20 Nr 1
2021-02-09 8

Authors

Amel Kallou

Kallou.amel@univ-medea.dz

Materials and Environment Laboratory, University Yahia Fares of Medea;

https://orcid.org/0009-0008-5609-2625

Farid Debieb

f_debieb@yahoo.com

Materials and Environment Laboratory, University Yahia Fares of Medea;

https://orcid.org/0000-0002-3898-7037

Said Kenai

sdkenai@yaoo.fr

Civil Engineering Department, Faculty of Technology, University Saad Dahleb of Blida;

Abstrakt

W dzisiejszych czasach rządy stawiają na budowę konstrukcji, które są zarówno trwałe, jak i opłacalne. Sprasowane bloki ziemne (CEB), znane z niskiego wpływu na środowisko, doskonałej izolacji termicznej i wodoodporności, konsekwentnie spełniają te kryteria, jednocześnie płynnie łącząc nowoczesność z tradycją. Niniejsze badanie ma na celu zbadanie właściwości mechanicznych i termicznych CEB stabilizowanych cementem, sprasowanych pod ciśnieniem 3 MPa i wzmocnionych włóknami pochodzącymi z pędów alfy i winorośli. Włókna poddano obróbce chemicznej, wykorzystując proces alkaliczno-akrylowy, w celu wzmocnienia ich wiązania z matrycą, zwiększając w ten sposób wytrzymałość mechaniczną CEB. Wyniki wskazują na znaczną redukcję absorpcji wody w przypadku poddanych obróbce włókien alfa i pędów winorośli, odpowiednio o 45% i 33% w porównaniu z włóknami niepoddanymi obróbce. Optymalną odporność na ściskanie osiągnięto przy składzie 1,5% włókien z pędów winorośli i 2,5% włókien alfa. Co więcej, obróbka powierzchniowa włókien doprowadziła do 5% i 20% wzrostu wytrzymałości na ściskanie odpowiednio dla włókien alfa i włókien z pędów winorośli. Dodatkowo, zastosowanie obu rodzajów włókien spowodowało zmniejszenie przewodności cieplnej i gęstości, aczkolwiek z niewielkim niekorzystnym wpływem na przewodność cieplną w CEB zawierających poddane obróbce włókna obu typów.

Słowa kluczowe:

sprasowane bloki ziemne, włókna alfa, pędy winorośli, właściwości mechaniczne, przewodnictwo cieplne

Bibliografia

[1] Balaras C. A., Gaglia A. G., Georgopoulou E., Mirasgedis S., Sarafidis Y., Lalas D. P., “European residential buildings and empirical assessment of the Hellenic building stock, energy consumption, emissions and potential energy savings”, Building and Environment, vol. 42(3), (2007), 1298–1314. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2005.11.001

[2] Houben H., Guillaud H., “CRATerre: traité de construction en terre”, Éditions Parenthèses: Marseille, France, 2006.

[3] Boussaa N., Kheloui F., Chelouah N., “Mechanical, thermal and durability investigation of compressed earth bricks stabilized with wood biomass ash”, Construction and Building Materials, vol. 364, (2023), 129874. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.129874

[4] Kiki G., Nshimiyimana P., Kouchade C., Messan A., Houngan A., Andre P., “Physico–mechanical and durability performances of compressed earth blocks incorporating quackgrass straw: An alternative to fired clay”, Construction and Building Materials, vol. 403, (2023), 133064. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.133064

[5] Junior A. C. P., Teixeira E., Mateus R., “Improving the mechanical, thermal and durability properties of compressed earth blocks by incorporating industrial waste and by-products: A systematic literature review”, Construction and Building Materials, vol. 438, (2024), 137063. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.137063

[6] Nshimiyimana P., Effect of the type of clay earthen materials and substitution materials on the physico-mechanical properties and durability of compressed earth blocks, PhD thesis, University of Liege, 2020. https://hdl.handle.net/2268/247797

[7] Bouhicha M., Aouissi F., Kemai S., “Performance of composite soil reinforced with barley straw”, Cement and Concrete Composites, vol. 27(5), (2005), 617–621. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2004.09.013

[8] Alders E., “Flexural testing of compressed earth blocks reinforced with natural fibers,” in Masters Abstracts International, vol. 50(06), (2012).

[9] Chaib H., Kriker A., Mekhermeche A., “Thermal study of earth bricks reinforced by date palm fibers”, Energy Procedia, vol. 74, (2015), 919–925. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.07.827

[10] Taallah B., Guetalla A., Guetalla S., Kriker A., “Mechanical properties and hygroscopicity behavior of compressed earth block filled by date palm fibers”, Construction and Building Materials, vol. 59, (2014), 161–168. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.02.058

[11] Malanda N. Kimbembe P. L., Tamba-Nsemi Y. D., “Etude des caractéristiques mécaniques d’une brique en terre stabilisée à l’aide de la mélasse de canne à sucre,” Sciences Appliquées et de l’Ingénieur, vol. 2(2), (2018), 1–9. http://publication.lecames.org/index.php/ing/article/view/1195

[12] Adadja E. C. and Gibigaye M., “Stabilisation de la terre de barre par des fibres végétales pour son utilisation dans la fabrication des blocs de maçonnerie”, 2016.

[13] Danso H., Martinson D. B., Ali M., Williams J. B., “Physical, mechanical and durability properties of soil building blocks reinforced with natural fibres”, Construction and Building Materials, vol. 101, (2015), 797–809. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.10.069

[14] Mesbah A., Morel A. C., Walker P., Ghavami K., “Development of a direct tensile test for compacted earth blocks reinforced with natural fibers”, Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 16(1), (2004), 95–98. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2004)16:1(95)

[15] Izemmourena O., Guettala A., “Amélioration de la durabilité des briques de terre comprimée à base d’un sol de la région de Biskra”, MATEC Web of Conferences, vol. 11, (2014), 02001. https://doi.org/10.1051/matecconf/20141102001

[16] N. A. 442: Ciments: composition, spécification et critères de conformité des ciments courants. Algérienne N. A. Norme, Edition, 2013.

[17] EN 197-1. Ciment Partie 1: Composition, spécifications et critères de conformité des ciments courants, CEN, 2001.

[18] P 18-560: Granulats-Analyse granulométrique par tamisage, Association Française de Normalisation, Paris, France, 1990.

[19] P94-057-Sols: reconnaissance et essais-Analyse granulométrique des sols-Méthode par sédimentation, Association Française de Normalisation, Paris, France, 1992.

[20] Izemmouren W., Gadri K, Guetalla A., “Effet des conditions de cure sur les propriétés physiques et mécaniques des blocs de terre comprimée”, in CFM 2013-21ème Congrès Français de Mécanique, 2013.

[21] Millogo Y., Morel J. C., Aubert J. E., Ghavami K., “Experimental analysis of pressed adobe blocks reinforced with Hibiscus cannabinus fibers”, Construction and Building Materials, vol. 52, (2014), 71–78. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.10.094

[22] Jiménez L., Perez A., de la Torre M. J., Moral A., Serrano L., “Characterization of vine shoots, cotton stalks, Leucaena leucocephala and Chamaecytisus proliferus, and of their ethyleneglycol pulps”, Bioresource Technology, vol. 98(18), (2007), 3487–3490. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2006.11.009

[23] Bouiri B., Amrani M., “Production of dissolving grade pulp from alfa”, BioResources, vol. 5(1), (2010), 291-302. https://bioresources.cnr.ncsu.edu/BioRes_05/BioRes_05_1_0291_Bouiri_Amrani_Prod_Dissolving_Pulp_Alfa_767.pdf

[24] Borchani K. E., Développement d’un composite à base d’un polymère biodégradable et de fibres extraites de la plante d’Alfa. Université de Lyon; École nationale d’ingénieurs de Sfax, Tunisie, 2016.

[25] Rokbi M., Osmani H., “L’effet des traitements de surface des fibres sur les propriétés mécaniques de composites Polyester-fibres Alfa”, in CFM 2011-20ème Congrès Français de Mécanique, 2011.

[26] BS:EN:1008:2002. Mixing water for concrete. Specification for sampling, testing and assessing the suitability of water, including water recovered from processes in the concrete industry, as mixing water for concrete, BSI Standards Publication, 2002, p. 22.

[27] Taallah B., Etude du comportement physico-mécanique du bloc de terre comprimée avec fibres, Université Mohamed Khider Biskra, 2014.

[28] Alsaeed T., Yousif B. F., Ku H., “The potential of using date palm fibres as reinforcement for polymeric composites”, Materials & Design, vol. 43, (2013), 177–184. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2012.06.061

[29] Mwaikambo L. Y., Ansell M. P., “Chemical modification of hemp, sisal, jute, and kapok fibers by alkalization”, Journal of Applied Polymer Science, vol. 84(12), (2002), 2222–2234. https://doi.org/10.1002/app.10460

[30] Dávila I., Gullon P., Andres M. A.,Labidi J., “Coproduction of lignin and glucose from vine shoots by eco-friendly strategies: Toward the development of an integrated biorefinery”, Bioresource technology, vol. 244, (2017), 328–337. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.07.104

[31] El-Abbassi F. E., Ayad R., Iamdouara N., Kebir H., Sabhi H., Buet S., Assarar M., “Elaboration, analyse et modélisation mécanique numérique d’agro-composites à base de fibres courtes d’alfa”, MATEC Web of Conferences, vol. 11, (2014), 1039. https://doi.org/10.1051/matecconf/20141101039

[32] Sawsen C., Fouzia K., Mohamed B., Moussa G., “Effect of flax fibers treatments on the rheological and the mechanical behavior of a cement composite”, Construction and Building Materials, vol. 79, (2015), 229–235.https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.12.091

[33] Chamoin J., Optimisation des propriétés (physiques, mécaniques et hydriques) de bétons de chanvre par la maîtrise de la formulation. INSA de Rennes, 2013.

[34] Gram H. E., Durability of natural fibres in concrete, CBI forskning, ISSN 0346-6906, 1983. https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ri:diva-2874

[35] Laibi B., Comportement hygro-thermo-mécanique de matériaux structuraux pour la construction associant des fibres de kénaf à des terres argileuses, Normandie Université; Université d’Abomey-Calavi (Bénin), 2017.

[36] Olivier M., Mesbah A., “Le matériau terre: Essai de compactage statique pour la fabrication de briques de terre compressées”, Bulletin de Liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées, vol. 146, (1986), 37–43.

[37] Guettala A., Houari H., Mezghiche B., Chebili R., Durability of lime stabilized earth blocks, 2002. http://archives.univ-biskra.dz/handle/123456789/385

[38] Walker P. J., “Strength, durability and shrinkage characteristics of cement stabilised soil blocks”, Cement and Concrete Composites, vol. 17(4), (1995), 301–310.

https://doi.org/10.1016/0958-9465(95)00019-9

[39] Bahar R., Benazzoug M., Kenai S., “Performance of compacted cement-stabilised soil”, Cement and Concrete Composites, vol. 26(7), (2004), 811–820. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2004.01.003

[40] Boulekbache P. B. (ed.), Nature & Technology, vol. 11(2), (2019), 54.

[41] Mango-Itulamya L. A., Le bloc de terre comprimée, 2019. https://hdl.handle.net/2268/237192

[42] P13-901 (2001). Compressed Earth Blocks for Walls and Partitions: Definitions, Specifications, Test Methods, Conditions of Acceptance, Association Française de Normalisation, Saint-Denis La Plaine Cedex. https://doi.org/10.1108/02630801111118403

[43] P18-407, 1981. Concretes bending test, French Standards Association AFNOR, 238–240. https://www.ajol.info/index.php/srst/article/view/182112

[44] NF P 18-459. Béton – Essai pour béton durci – Essai de porosité et de masse volumique, AFNOR, 2010.

[45] NF EN 993-15. Ct-mètre: Appareillage pour la mesure de la conductivité et de la chaleur spécifique, AFNOR, 2005.

[46] Ashour T., Korjenic A., Korjenic S., Wu W., “Thermal conductivity of unfired earth bricks reinforced by agricultural wastes with cement and gypsum”, Energy and Buildings, vol. 104, (2015), 139–146. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.07.016

[47] Calatan G., Hegyi A., Dico C., Mircea C., “Determining the optimum addition of vegetable materials in adobe bricks”, Procedia Technology, vol. 22, (2016), 259–265. https://doi.org/10.1016/j.protcy.2016.01.077

[48] Abessolo D., Biwole A. B., Fokwa D., Ganou Koungang B. M., Nyouma Yebga B., “Effets de la longueur et de la teneur des fibres de bambou sur les propriétés physicomécaniques et hygroscopiques des Blocs de Terre Comprimée (BTC) utilisés dans la construction”, Afrique Science, vol. 16(4), (2020), 13–22.

[49] Khedari J., Watsanasathaporn P., Hirunlabh J., “Development of fibre-based soil–cement block with low thermal conductivity”, Cement and Concrete Composites, vol. 27(1), (2005), 111–116. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2004.02.042

[50] Ajouguim S., Talibi S., Djelal-Dantec C., Hajjou H., Waqif M., Stefanidou M., Saadi L., “Effect of Alfa fibers on the mechanical and thermal properties of compacted earth bricks”, Materials Today: Proceedings, vol. 37, (2021), 4049–4057. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.539

[51] Ouedraogo M., Dao K., Millogo Y., Seynou M., Aubert J. E., Gomina M., “Influence des fibres de kenaf (Hibiscus altissima) sur les propriétés physiques et mécaniques des adobes”, Journal de la Société Ouest-Africaine de Chimie, vol. 43, (2017), 48–63. http://www.soachim.org

[52] Elhamdouni Y., Khabbazi A., Benayad C., Mounir S., Dadi A., “Thermophysical and mechanical characterization of clay bricks reinforced by alfa or straw fibers”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017, vol. 186(1), 12035.

https://doi.org/10.1088/1757-899X/186/1/012035

[53] El-Abbassi F. E., Assarar M., Ayad R., Bourmaud A., Baley C., “A review on alfa fibre (Stipa tenacissima L.): From the plant architecture to the reinforcement of polymer composites”, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 128, (2020), 105677. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2019.105677

[54] Laborel-Préneron A., Aubert J.E., Magniont C., Tribout C., Bertron A., “Plant aggregates and fibers in earth construction materials: A review”, Construction and Building Materials, vol. 111, (2016), 719–734. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.02.119

[55] Segetin M., Jayaraman K., Xu X., “Harakeke reinforcement of soil–cement building materials: manufacturability and properties”, Building and Environment, vol. 42(8), (2007), 3066–3079. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2006.07.033

[56] Ben Mansour M., Jelidi A., Cherif A. S., Jabrallah S. B. “Optimizing thermal and mechanical performance of compressed earth blocks (CEB)”, Construction and Building Materials, vol. 104, (2016), 44–51. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.024

[57] Lima J., Faria P., Silva A. S., “Earth plasters: the influence of clay mineralogy in the plasters’ properties”, International Journal of Architectural Heritage, vol. 14(7), (2020), 948–963. https://doi.org/10.1080/15583058.2020.1727064

[58] Meukam P., “Valorisation des briques de terre stabilisées en vue de l’isolation thermique de bâtiments”, Université de Yaoundé I, vol. 5, (2004), 0–10.

[59] Boffoue M. O., Kouadio K. L., Kouakou C. H., Assande A., A., Dauscher A., Lenoir B., Emeruwa E., “Influence de la teneur en ciment sur les propriétés thermomécaniques des blocs d’argile comprimée et stabilisée”, Afrique Science: Revue Internationale des Sciences et Technologie, vol. 11(2), (2015), 35–43.

[60] Poullain P., Leklou N., Laibi A. B., Gomina M.,., “Propriétés des briques de terre compressées réalisées àpartir de matériaux traditionnels du Bénin”, Journal of Composite & Advanced Materials / Revue des Composites et des Matériaux Avancés, vol. 29(4), (2019), 233-241. https://doi.org/10.18280/rcma.290407

[61] Namango S. S., Madara D. S., “Compressed earth blocks reinforced with sisal fibres”, Journal of Agricultural Pure Applied Science and Technology, vol. 19, (2014), 10–22.

[62] Lian C., Zhuge Y., Beecham S., “The relationship between porosity and strength for porous concrete”, Construction and Building Materials, vol. 25(11), (2011), 4294–4298. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.05.005

[63] Chindaprasirt P., Hatanaka S., Mishima N., Yuasa Y., Chareerat T., “Effects of binder strength and aggregate size on the compressive strength and void ratio of porous concrete”, International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, vol. 16(6), (2009), 714–719. https://doi.org/10.1016/S1674-4799(10)60018-0

[64] Chen X., Schmitt D. R., Kessler J. A., Evans J., Kofman R., “Empirical relations between ultrasonic P-wave velocity porosity and uniaxial compressive strength”, CSEG Recorder, vol. 40(5), (2015), 24–29.

„Wydajność bloków ze sprasowanej ziemi wzmocnionych włóknami naturalnymi” (2025) Budownictwo i Architektura / Civil and Architectural Engineering, 24(1), s. 025–049. doi:10.35784/bud-arch.6179.

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

Numer Tom 24 Nr 1 (2025)

Archiwum

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Authors

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Bibliografia

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Licencja