Effet couplé des ions sulfate, chlorure et carbonatation sur les matériaux cimentaires bas carbone : mécanismes physico-chimiques et durabilité

Présentation de l'Université Gustave Eiffel et de l'UMR MCD (Unité d'accueil) :

Université Gustave Eiffel :

Créée le 1ᵉʳ janvier 2020, l'Université Gustave Eiffel est une université française expérimentale spécialisée dans l'étude des villes et des processus d’urbanisation. Elle rassemble les missions et les compétences d'une université, d'un organisme de recherche et d'écoles d'ingénieurs, offrant ainsi une approche pluridisciplinaire unique en France.

Unité Mixte de Recherche - Matériaux pour une Construction Durable (UMR MCD) :

L'UMR MCD est une unité de recherche dédiée à l'étude des matériaux pour une construction durable. Elle se concentre sur les mécanismes physico-chimiques et la durabilité des matériaux cimentaires, en mettant l'accent sur le développement de solutions innovantes pour réduire l'empreinte carbone dans le secteur de la construction.

Objet : Proposition de stage Master II ou ingénieur Bac+5

Durée : 6 mois à partir de mars/avril 2025

Titre : Effet couplé des ions sulfate, chlorure et carbonatation sur les matériaux cimentaires bas carbone : mécanismes physico-chimiques et durabilité

Unité d'accueil :
Unité Mixte de Recherche - Matériaux pour une Construction Durable (UMR MCD) | Université Gustave Eiffel-Cerema

Ce stage s’inscrit également dans le cadre d’une collaboration avec l’Institut de Recherche | ESTP et le laboratoire d'Expérimentation et de Modélisation pour le Génie Civil et Urbain (EMGCU) du département MAST de l’Université Gustave Eiffel.

Lieu :
Université Gustave Eiffel, campus de Marne-la-Vallée, 77420 Champs-sur-Marne, Île-de-France, France

Encadrement :
François El Inaty (UMR-MCD), Mario Marchetti (EMGC), Marc Quiertant (ESTP), Othman Omikrine-Metalssi (UMR-MCD)

Salaire net mensuel :
Gratification légale

Sujet du stage :

Le développement de matériaux cimentaires bas carbone intégrant des ajouts cimentaires tels que les laitiers, cendres volantes et métakaolins en substitution du clinker s’inscrit dans une démarche de durabilité et de réduction de l’empreinte environnementale. Cependant, leur comportement dans des environnements agressifs comprenant des ions sulfate et chlorure reste un défi majeur, surtout lorsqu’il est combiné à la carbonatation, phénomène inévitable.

Ce stage se concentrera sur :

- Les mécanismes physico-chimiques induits par l’attaque couplée des ions sulfate et chlorure, en s’appuyant sur les études récentes portant sur les phases hydratées des matériaux cimentaires bas carbone.

- L’effet des conditions de cure sur la résistance des matériaux cimentaires bas carbone, en analysant leurs performances à court et long terme.

- La carbonatation et comment elle impacte les mécanismes de dégradation précédemment cités.

Ce stage inclura également une étude comparative avec des géopolymères, ainsi qu’une analyse de la résistance à l’altération par cycles gel-dégel en lien avec des applications pour l'habitat.

Les travaux expérimentaux comprendront :

• La préparation de mortiers et pâtes de ciments bas carbone en laboratoire avec des ajouts variés (laitiers, cendres volantes, métakaolins…) selon des proportions à définir.
• Des tests accélérés d’exposition combinant sulfate, chlorure et carbonatation.
• L’analyse des produits de dégradation par des techniques analytiques avancées.
• L'analyse des résultats de ces mesures.

Ce stage s’appuiera sur les résultats d'articles scientifiques pour approfondir les connaissances, dont notamment et sans être exhaustif :

“Chemical Mechanisms Involved in the Coupled Attack of Sulfate and Chloride Ions on Low-Carbon Cementitious Materials: An In-Depth Study”.

https://doi.org/10.3390/app132111729

“Effect of Curing on the Coupled Attack of Sulfate and Chloride Ions on Low-Carbon Cementitious Materials Including Slag, Fly Ash, and Metakaolin”

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.137307

“Long-Term Effects of External Sulfate Attack on Low-Carbon Cementitious Materials at Early Age”.

https://doi.org/10.3390/app14072831

Diffusion des résultats scientifiques acquis travail :

Les résultats obtenus au cours de ce stage feront l’objet d’une diffusion scientifique, notamment à travers la rédaction d’un article scientifique dans une revue à identifier.

Nous recherchons un(e) candidat(e) inscrit(e) en Master 2 ou équivalent de formation en génie civil ou matériaux, intéressé(e) par le domaine de la physico-chimie et la durabilité des matériaux cimentaires. Une aptitude marquée pour l'expérimentation et la planification est essentielle, ainsi qu'un intérêt pour les approches innovantes visant à réduire l'empreinte carbone des matériaux de construction.