Proposition de thèse

Elaboration d’un écoliant/géopolymère à base de sous-produits industriels -application pour la formulation de béton armé et matériaux routiers

Directeurs de thèse : Salima AGGOUN, Mahfoud BENZERZOUR

Encadrants : Walid MAHERZI, Khadim NDIAYE

Etablissements d’affectation : CY Cergy Paris Université et IMT Lille Douai

Laboratoires : L2MGC et LGCgE

Financement : L2MGC et IMT Lille Douai

 

Descriptif du sujet :

En France, la production du ciment est responsable d’environ 5% du rejet de CO2 dans l’atmosphère. Une tonne de clinker de ciment Portland génère 0.9 tonne de CO2. Ceci est essentiellement dû au process de production des ciments, qui nécessitent l’utilisation de combustibles pour la cuisson des matières premières. Une des pistes pour diminuer l’empreinte carbone du secteur de la construction, est la diminution de la teneur en ciment dans les matériaux de construction. Pour ce faire, l’utilisation de liants alternatifs telque les liants géopolymères ou bien liant alcali activés semble être une solution pour réduire les impacts environnementaux et socio-économiques liés à la construction.

Les géopolymères sont une classe de matériaux aluminosilicatés semi-cristallins, généralement synthétisés à une température ambiante ou légèrement élevée par une réaction chimique entre une poudre d’aluminosilicate amorphe (Me2O + nSiO2 avec Me = Na, K ou Li) et une solution alcaline (NaOH, KOH, NaCO3, KCO3, LiCO3). Plusieurs travaux de recherche ont montré les avantages et les qualités des géoplymères d’un point de vue performance mécanique, de durabilité et environnemental.

L’objectif de la thèse est de développer un écoliant géopolymère pulvérulent, destiné aux applications de génie civil (béton compacté aux rouleaux (BCR) et de béton armé (BA)), par l’optimisation d’un mélange à base de sous-produits industriels (poudre de verre, sédiments, mâchefers, etc.) et d’un activateur alcalin. Pour mener à bien ce projet de recherche et ainsi atteindre l’objectif visé, un solide état de l’art sur la valorisation de sous-produits industriels dans les matériaux de construction sera d’abord réalisé. Ensuite, la campagne expérimentale commencera par la formulation de plusieurs mortiers en variant les paramètres: concentration de l’alcalinité, type et dosage de la source d’aluminosilicate, et les paramètres de cure. La formulation optimale du mortier sera déterminée en tenant compte des critères d’ouvrabilité à l’état frais, de performance mécanique à l’état durci, de durabilité à long terme. Par conséquent, l’essentiel du travail expérimental sera dédié à la mesure des propriétés rhéologique, physicochimique (hydratation), structurale (réseau poreux), mécanique, thermique et de durabilité des corps d’épreuve. Etant un critère essentiel dans le domaine de la construction, la durabilité sera étudiée en évaluant les stabilités chimiques (lixiviation, carbonatation), volumique (retrait de séchage, retrait endogène, réaction sulfatique), thermique (gel/dégel) et mécanique des matrices géopolymères. Enfin, des prototypes de BCR et/ou BA seront réalisés au laboratoire dans le but de valider l’écoliant à l’échelle des conditions réelles d’utilisation, et de servir ainsi de preuve de concept.

Mots-clefs : Ecoliant, Géopolymère, Alcali-activation, Caractérisation, Durabilité, sous-produits industriels, déchets,

Profil cherché :

Etudiant en Ingénierie ou en Master 2 Recherche avec une spécialisation en physico-chimie des matériaux, en chimie ou en matériaux du Génie Civil. Des connaissances sur les matériaux cimentaires seraient un plus. Une bonne maîtrise de la langue anglaise est également importante.

Procédure de candidature :

Le candidat devra transmettre, à Khadim NDIAYE (khadim.ndiaye@cyu.fr), Salima AGGOUN (salima.aggoun@cyu.fr), les éléments suivants :

  • CV
  • Lettre de motivation
  • Lettre(s) de référence