Etude de la durabilité de bétons à base de ciment avec fines de verre

L’Institut Jean Lamour (IJL) est une unité mixte de recherche du CNRS et de l’Université de Lorraine. Il est rattaché à l’Institut de Chimie du CNRS.

Spécialisé en science et ingénierie des matériaux et des procédés, il couvre les champs suivants : matériaux, métallurgie, plasmas, surfaces, nanomatériaux, électronique.

L’IJL compte 183 chercheurs et enseignants-chercheurs, 91 personnels ingénieurs, techniciens, administratifs, 150 doctorants et 25 post-doctorants.

Il collabore avec plus de 150 partenaires industriels et ses collaborations académiques se déploient dans une trentaine de pays.

Son parc instrumental exceptionnel est réparti sur 4 sites dont le principal est situé sur le campus Artem à Nancy.

Le doctorant travaillera au sein de l’équipe « Matériaux pour le Génie Civil ». L’équipe d’accueil est située à l’IUT de Nancy Brabois localisé à Villers-lès-Nancy, à moins de 3 km du campus Artem. Elle mettra à disposition tous les équipements nécessaires au travail du/de la candidat/e, les équipements de pointe (DRX, MEB, MET) étant disponibles sur le campus Artem.

Dans le contexte de la transition écologique, un levier pour diminuer l’empreinte carbone des ciments est de substituer le clinker dans le ciment par d'autres constituants principaux. On distingue parmi eux : i) les matériaux à « hydraulicité latente » comme les laitiers de haut fourneau ou les cendres volantes calciques et ii) les matériaux « pouzzolaniques » comme les cendres volantes silico-alumineuses, les fumées de silice ou les pouzzolanes naturelles. Le point commun qui rassemble ces matériaux à « hydraulicité potentielle » (hydraulicité potentielle et pouzzolanique) est à la fois leur composition silico-alumineuse et leur teneur en phase vitreuse ou mal cristallisée. La présence de calcium caractérise les matériaux à hydraulicité latente, et son absence celle des matériaux pouzzolaniques.

L’intérêt pour les fines de verre recyclé est une valorisation en tant que constituant principal des ciments autre que le clinker, du fait de leur structure amorphe pouvant leur conférer des propriétés d’hydraulicité potentielle, et donc la possibilité de se substituer au clinker en remplacement total ou partiel du laitier de haut-fourneau et/ou des cendres volantes, par exemple.

Le projet de recherche proposé consiste en la confection de plusieurs formules de bétons à base de ciment à différentes teneurs de verre recyclé et de mener des études de caractérisation de durabilité sur ces bétons (résistance à la carbonatation, gel-dégel, pénétration des chlorures, alcali-réaction) selon les normes en vigueur. L’influence de la quantité de verre recyclé dans les ciments sur les différentes propriétés à l’état frais et à l’état durci sera également étudiée.

Le candidat recherché aura les compétences en science des matériaux et notamment des matériaux du Génie Civil (mortier, béton…) ainsi que leurs comportements mécaniques. Il sera en cours de formation d’un master 2 en génie civil ou en sciences des matériaux. Compte tenu de la quantité d’essais à réaliser, en respectant des échéances précises, le candidat devra être très rigoureux dans son travail