Conductivité thermique

La principale caractéristique d'une brique est sa capacité à transmettre la chaleur. La conductivité thermique d'un matériau est définie par son comportement lors du transfert thermique par conduction. Notée lambda, cette grandeur présente l'énergie (quantité de chaleur) transférée par unité de surface est de temps sous un gradient de température (changement de température d'un côté d'un segment donné à l'autre côté) de 1 kelvin par mètre. Ainsi, plus la conductivité thermique d'un matériau est faible, plus le matériau est isolant. En termes de bâtiment, selon la norme française RT2012, un matériau est considéré comme isolant si sa conductivité thermique est inférieure à 0.065 watt par mètre-kelvin à 20°C.

Notre PET-G a une conductivité thermique de 0.15 W/(M/K), c'est-à-dire qu'une paroi d'un mètre carré de surface et d'un mètre d'épaisseur, de conductivité thermique 0.15W/(M.K) est soumise à un flux de chaleur de 0.15 watt pour 1 kelvin de différence de température entre ses deux faces, soit une déperdition de 0.15 watt-heure en une heure. Or, dans toute la documentation que nous avons lue, nous n'avons pas trouvé à combien de degrés Celsius cette mesure a été effectuée.

Pour autant voici la conductivité thermique d'autres isolants :

• le carton, 0.11 ;

• la laine, 0.05 ;

• la laine de roche, 0.033-0.040 ;

• le liège, 0.04 ;

• la mousse de polyuréthane rigide, 0.025 ;

• la mousse phénolique, 0.018-0.025 ;

• la paille (perpendiculaire aux fibre), 0.04 ;

• la fibre de bois, 0.036-0.042 ;

• le polystyrène expansé (EPS), 0.036 ;

• le roseau (en panneau), 0.056.

Il semblerait donc que le PET-G soit isolant mais pas assez pour s'auto-suffire mais, avant de faire de conclusions trop hâtives, observons les résultats des tests d'isolation thermique de la brique.

TEST D'ISOLATION THERMIQUE

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L'isolation thermique est la capacité d'une paroi à conserver la chaleur au sein d'une pièce, face aux différentes températures provenant de l'extérieur.

Pour notre test nous avons placé les 3 briques (dont le pourcentage représente le taux de remplissage en plastique) dans un congélateur à -20°C.

Voici les résultats obtenus pour des briques de 3 cm de largeur sur 3.5 cm de hauteur et 7 cm de longueur.

D'après les résultats obtenus la brique plastique est bien un isolant car la température à l'intérieur de la brique est

supérieure à la température extérieure, pour autant ces résultats montrent qu'elle ne peut tout de même pas être considérée comme autosuffisante en isolation (à l'image de la brique ou du parpaing).

Pour autant vu que plus la quantité de plastique est importante plus l'isolation est efficace, il se peut qu'une brique taille réelle soit plus isolante.

La limite de ce test est d'avoir utilisé des prototypes de brique et non la brique avec ses réelles dimensions. Pour être totalement fiable, il faudrait dans un test final utiliser des briques de dimensions réelles.

Test de solidité

Ce test effectué au laboratoire nécessite une règle graduée de 2.0 mètres. Nous avons dans un premier temps laissé tomber notre brique de 30 cm de hauteur ce qui n'a laissé aucune trace sur la brique. Ensuite nous avons effectué un lancer de 50 cm de hauteur ce qui, a légèrement corné un angle de la brique. Le troisième lancé a été effectué à 1 m de hauteur ce qui a créé une zone cornée légèrement plus importante de l'ordre de 2 mm de diamètre. Enfin, nous avons fait chuter la brique de 2 m de hauteur ce qui a eu pour conséquence de casser un des cercles d'emboitage de la brique et de réduire son poids de 0.4 grammes.

Pour donner un sens à ces observations, nous avons calculé la vitesse v de notre objet au sol lâché à 2 mètres de hauteur h et ayant une masse m de 94.8 grammes selon la constance gravitationnelle en Newton par seconde égale à 9.81.

Comme nous pouvons négliger les forces de frottement et grâce à la formule Energie mécanique = Ec + Epp, l'énergie cinétique Ec au sol est égale à l'énergie potentielle de pesanteur Epp à 2 mètres de hauteur. Donc la vitesse est égale à environ :

√2*g*h = 6.3 m/s

Donc avec une vitesse de chute à l'impact de 6.3 m/s, le poids de la brique s'est réduit d'environ 0.42 %.

Résultat : nous pouvons dire que notre brique est résistante si on la compare à d'autres briques sur le marché. Ce facteur se justifie par la ductilité du plastique PET-G et sa résistance grâce aux propriétés de souplesse et de flexibilité des monomères glycolisés du plastique. De plus, il est important de préciser que la densité du PET-G est de 1.27 g.cm-3 ce qui fait de lui le plastique le plus dense de toutes les catégories.

Test de résistance à l'écrasement

Le test de résistance à l'écrasement consiste à mesurer la charge de compression nécessaire à provoquer la déformation, la fracturation, l'éclatement ou l'écroulement d'un échantillon.

Avec le matériel dont nous disposions nous avons fait supportée à notre prototype de 95g soit 0.095kg une charge de 20kg.

Nous avons constaté strictement aucune déformation ou aucun affaissement.

Nous pouvons donc en déduire que notre brique plastique peut supporter plus de 210 fois son poids.

Ce qui parait suffisant pour supporter une charpente elle-même fabriquée en PET et un toit en tôles imitation tuile, plus léger que celui en tuiles traditionnelles.

Test d'absorption d'eau tiède

Ce test consiste à mesurer la capacité d'absorption d'eau de la brique. Dans un bécher de 1 L, nous avons versé 400 ml d'eau tiède du robinet ce qui donne un niveau au ménisque supérieur à la hauteur de la brique ce qui certifie qu'elle sera entièrement émergée.

Réglé sur 5 min, le téléphone de Mathis a fait office de chronomètre.

Cinq minutes plus tard, après avoir sorti la brique de l'eau et l'avoir sommairement laissée égoutter, nous avons une nouvelle fois pesée la brique : son poids après 5 minutes d'immersion totale sous l'eau est passée de 94.8 g à 94.9 g soit une différence de 0.1 g ce qui est tout à fait négligeable compte tenu des conditions du test.

Nous pouvons donc affirmer que la brique plastique résiste à l'eau.

Test de résistance chimique

L'ammoniaque désigne la solution aqueuse basique de l'ammoniac. A faible dose, il est utilisé dans les produits textiles, pharmaceutiques et dans l'industrie chimique.

Le toluène est un hydrocarbure aromatique. Il est couramment utilisé en tant que réactif ou solvant, notamment dans le milieu industriel. Il dissout un grand nombre d'huiles, graisses, ou résines.

Nous pouvons donc en conclure que notre plastique présente une résistance à la plupart des produits chimique.

Test de conductivité électrique

Le test a été effectué au laboratoire de physique chimie du lycée Montesquieu Libourne, avec le matériel suivant :

• 3 fils électriques et 2 pinces crocodiles,

• un générateur branché à une prise qui fait voltmètre et ampèremètre,

• une petite ampoule à branchement en pointe emboitable au fils électrique.

Comme vous pouvez le constater aucun courant ne traverse le circuit. Le résultat n'est évidemment pas surprenant : le plastique n'est pas conducteur.