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SUJET DE THESE : Développement de matériaux cimentaires bas carbone

Financé par l’université de Nantes et l’université de Sherbrooke

Candidatures : du 29 avril au 13 juin 2021

Date de début de thèse : entre septembre et décembre 2021

Collaboration entre :

Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN), CNRS-Univ. Nantes UMR 6502, BP 32229, 2 rue de la Houssinière, 44322 Nantes Cedex 3, France

Université de Sherbrooke, Faculté de Génie Département de génie civil et du bâtiment, Groupe béton 2500, boulevard de l’Université, Sherbrooke (Québec), Canada

Université Gustave Eiffel, Campus de Nantes Laboratoire Géomatériaux et Interactions Environnementales Allée des Ponts et Chaussées, CS 5004 44344 Bouguenais Cedex 01, France.

Sujet

De nos jours, l'industrie des matériaux de construction fait face à la fois aux impératifs de limitation de la consommation des ressources naturelles et de limitation des nuisances et rejets. Ainsi, on note depuis une vingtaine d’années un très fort regain d’intérêt de la communauté scientifique internationale pour le développement de nouvelles matrices liantes afin de répondre à la forte demande du domaine de la construction. On peut ainsi citer un développement important de recherches sur les ciments magnésiens, les ciments sulfo-alumineux, les ciments alcali-activés (géopolymères), ou encore les ciments hybrides Portland/géopolymères.

Pourtant une des voies les plus prometteuses vise à développer des ciments mixtes, composés de ciment Portland et d'additifs issus de l’industrie (laitiers et cendres volantes) ou naturels (argiles ou stériles miniers). C’est d’ailleurs dans l’utilisation des ciments composés que les évolutions technologiques sont les plus avancées, avec notamment le développement des ciments LC3 composés de clinker, calcaire et métakaolin (argile calcinée). Ces derniers présentent des résistances physiques supérieures à celle des ciments actuels et une empreinte environnementale réduite de 30 à 40% par rapport au traditionnel CEM I.

Ainsi, le développement de nouveaux liants passe par la recherche des nouvelles ressources aluminosilicatées comme substitut partiel au clinker dans le ciment Portland, afin de contribuer au développement de « Low carbon cements ». Il ne s’agit pas de réinventer une technologie mais de poursuivre les études en cours dans la recherche et de ces sources (poudre de verre, argiles calcinées,déchets miniers) et d’optimiser la synergie entre les divers composés dans le développement de nouvelles matrices liantes.

Ce travail mettra en œuvre une approche multi-échelles et multi-techniques en ayant comme idée directrice d’étudier finement les caractéristiques des phases cimentaires en présence de ces composés alumino-silicatés, d’étudier leur réactivité (RMN du solide, DRX, ATG, etc.) mais aussi de faire le lien avec les propriétés mécaniques par l’étude de leur propriétés microstructurales (MEB et NIS-QEDS), de leur comportement mécanique, ainsi que l’étude de durabilité des bétons. Une mise à l’échelle par des essais in situ sera notamment proposée.

Ce projet de thèse est une collaboration entre l’université de Nantes (Institut des Matériaux Jean Rouxel), l’université Gustave Eiffel (campus de Nantes) et l’université de Sherbrooke au Canada (Québec). L’étudiant.e passera la moitié de sa thèse en France, plutôt dédiée à l’étude des propriétés physico-chimique et l’autre moitié au Canada afin d’étudier les propriétés mécaniques des matériaux.

Profil recherché

Le ou la candidat(e) devra être titulaire d’un master 2 dans une des disciplines suivantes : chimie des matériaux, physico-chimie des matériaux ou sciences des matériaux. Des compétences en analyses des caractéristiques et des propriétés des matériaux ainsi qu’un intérêt fort pour l’expérimentation sont nécessaires. Il (elle) présentera de solides compétences dans la caractérisation des matériaux à travers de l’utilisation de diverses techniques utilisées classiquement pour caractériser les matrices cimentaires et les argiles. Le ou la candidat(e) devra faire preuve d’autonomie et d’une forte capacité d’adaptation dans les laboratoires dans lesquels il (elle) travaillera. La maîtrise de la langue anglaise est essentielle de manière à valoriser les travaux dans des publications internationales.

Documents à fournir & à transmettre le plus rapidement possible

- Un CV et une lettre de motivation - Les relevés de notes de L, M1 et M2

- Une lettre de recommandation de l’encadrant de stage de M2

- Eventuellement d’autres lettres de recommandations Les candidat(e)s sélectionnés passeront un entretien par visioconférence.

Contacts

D. Deneele – Directeur de recherche IMN/Université Gustave Eiffel – dimitri.deneele@cnrs-imn.fr

A. Tagnit-Hamou – Professeur Université de Sherbrooke - Arezki.Tagnit-Hamou@USherbrooke.ca