Évaluation expérimentale de la durabilité de géopolymères face au risque de corrosion des armatures
 
Les géopolymères, étudiés depuis quelques décennies, connaissent actuellement un engouement, avec par exemple la construction de bâtiments à faible empreinte écologique (CO2), ou encore le nouvel aéroport Brisbane West Wellcamp en Australie. Ces projets montrent que les géopolymères peuvent sortir de la niche restreinte des matériaux à haute performance à visée spécifique. Ils deviennent une véritable alternative à très faibles impacts environnementaux et pourraient ainsi remplacer le ciment Portland traditionnel, à condition de satisfaire aux attentes des maîtres d’ouvrages, notamment en France, en termes de durabilité selon une approche performantielle. Ce projet vise à mieux connaître la durabilité à long terme d’un ouvrage en béton géopolymérique, notamment vis-à-vis de la corrosion des armatures noyées dans ces matériaux. La performance du matériau sera testée vis-à-vis de la durabilité de l’épaisseur d’enrobage afin de limiter le risque de corrosion d’armature. Ceci sera fait sur la base d’une unité fonctionnelle impliquant un géopolymère armé et un béton armé. Le programme de travail envisagé est le suivant : • Étude bibliographique qui portera sur la connaissance générale du géopolymère et du ciment hydraulique, plus particulièrement sur l’évolution des propriétés de ces matériaux à l’état frais et durci. • Réalisation des essais expérimentaux dans le but d’optimiser la formulation des deux mortiers et/ou bétons à base des liants (géopolymère et ciment hydraulique), pour une unité fonctionnelle équivalente. • Évaluation des indicateurs de durabilité (vis-à-vis la pénétration des ions Cl- et CO2) des liants étudiés. • Étude de la microstructure d’un liant hydraulique et d’un liant géopolymère en effectuant une analyse comparative entre ces 2 liants. • Estimation de la durée de vie résiduelle d’un élément « géopolymère armé » et « béton armé », vis-à-vis de la dégradation engendrée par la corrosion d’armature. 
 
Le stage se déroulera du mois d’avril à septembre (ou mars à août) sur le site de l’Ifsttar à Marne La Vallée ; il est susceptible d’être poursuivi par une thèse de doctorat. L’encadrement sera assuré par Assia Djerbi (Chargée de Recherche du Développement Durable, Ifsttar), Mario Marchetti (Directeur de Recherche du Développement Durable, Ifsttar à/c 01/12/2019), et Rachida Idir (Chargée de Recherche du Développement Durable, Cerema). Quelques déplacements d’une journée sont prévus au Laboratoire Eco-Matériaux de l’équipe de recherche DIMA du Cerema à Sourdun.
 
Profil attendu : Il est attendu obligatoirement du (de la) candidat(e) des compétences très fortes en : • Physico-chimie des géomatériaux • Instrumentation - capteurs • Construction Durable. Le (la) candidat(e) doit avoir un fort attrait pour la recherche expérimentale (incluant la métrologie) et doit faire preuve de qualités relationnelles lui permettant de travailler en équipe. Des connaissances en spectroscopie vibrationnelle (IRTF et Raman) seraient appréciables. Pour candidater, joindre CV, relevé de notes M1 et M2, lettre de motivation ; lettre(s) de recommandation à faire envoyer séparément.

Réactions de gonflement dans les bétons : étude des couplages ASE+RSI et ASE+Cl
 
La durabilité des ouvrages maritimes en béton massif (piles de pont, digues, ports, etc.) est un défi important pour le domaine du génie civil dont les investissements annuels en maintenance ne sont pas négligeables et augmentent de plus en plus en raison du nombre important d’ouvrages malades existants. Parmi les pathologies dont souffrent ces types d’ouvrages en contact ou immergés dans l’eau de mer, figurent les réactions de gonflement interne et externe comme la formation différée de l’ettringite (RSI) et l’attaque sulfatique externe (ASE) ainsi que la pénétration des ions chlorures. Les deux premières réactions causent le gonflement des structures accompagné par l’apparition de macro-fissures provoquant une diminution des propriétés mécaniques, alors que la pénétration des ions chlorure dans la matrice cimentaire conduit à terme à la corrosion des armatures du béton. Si ces différentes pathologies sont bien étudiées séparément, il y a un manque considérable d’études portant sur les coupages de ces pathologies. En effet, lors d’une exposition à l’eau de mer, les différentes réactions physico-chimiques peuvent coexister et une pathologie peut fortement influencer l’évolution de l’autre. Dans ce contexte, ce stage est proposé en appui à une thèse à l’Ifsttar sur l’étude de l’effet de ces couplages dans différents matériaux (pâtes de ciment et mortiers). En effet, pour le cas du couplage ASE-Chlorure, les résultats préliminaires d’une thèse à l’Ifsttar ont montré que les dégradations observées sur des matériaux cimentaires dans des conditions de couplage similaires à l’eau de mer confirment l’importance de la prise en compte de l’effet de l’interaction ions-matrice cimentaire pour prédire correctement les profondeurs contaminées par les ions chlorures et sulfate ainsi que les concentrations respectives dans cette zone.  D’autre part, plusieurs structures maritimes telles que les piles de pont et les fondations sont exposées simultanément à l’ASE et la RSI (avec ou sans chlorures) dont le couplage n’est également pas étudié dans la littérature. De plus, des essais préliminaires effectués à l’Ifsttar ont montré que ce couplage cause un endommagement très rapide du béton, comparé à ce qui se passe lorsqu’on étudie séparément ces deux pathologies. L’objectif sera donc de proposer une base de données sur ce couplage permettant par la suite de caler des modèles permettant le recalcul de ces types d’ouvrages dans de telles conditions d’expositions. Les objectifs de ce stage sont de : • Quantifier, expérimentalement, la cinétique de cristallisation de l’AFt dans une solution de sulfate avec ou sans chlorures ; • Comprendre dans quelle mesure la présence de chlorures modifie la cinétique. Le stage se déroulera du mois d’avril à septembre (6 mois) sur le site de l’Ifsttar à Marne La Vallée. L’encadrement sera réalisé en début de stage par un doctorant (Bo Ran) et sera poursuivi par un groupe de chercheurs (O. Omikrine-Metalssi, T. Fen-Chong, K. Li et P. Dangla).
 
Profil attendu : Il est attendu obligatoirement du (de la) candidat(e) des compétences très fortes en : • Physico-chimie des matériaux de construction • Transport de matière en milieux poreux • Construction Durable. Le (la) candidat(e) doit avoir un fort attrait pour la recherche expérimentale (incluant la métrologie) et doit faire preuve de qualités relationnelles lui permettant de travailler en équipe. Une bonne maîtrise de l’Anglais est nécessaire, le stage s’insérant dans une thèse en co-tutelle U. Paris-Est – U. Tsinghua (Beijing, Chine). Pour candidater, joindre CV, relevé de notes M1 et M2, lettre de motivation, lettre(s) de recommandation par envoi séparé.

Préparation et caractérisation de déchets d’éponges naturelles pour applications dans le bâtiment

Préparation et caractérisation de déchets d'éponges naturelles pour applications dans le bâtiment Face aux difficultés croissantes d'approvisionnement en agrégats d'origine minérales et aux conséquences sur le développement durable, l'utilisation de granulats d'origine végétale dans le béton suscite l'intérêt de plusieurs organismes de recherche ainsi que de plusieurs entreprises industrielles. En plus d'être renouvelables et de faible coût, leur utilisation est susceptible d'améliorer les caractéristiques thermique, hygroscopique, voire mécanique, et acoustique du béton. Dans ce contexte, l'objectif du stage sera de recycler les déchets d'éponges naturelles dans le béton en substitution partielle ou totale du sable afin de développer des matériaux à impact environnemental réduit. Le programme de travail envisagé est le suivant : • Réaliser un état de l'art concernant les granulats biosourcés déjà étudiés et fabriqués, • Caractériser les déchets d'éponges naturelles et identifier les procédés de traitement les plus adaptés pour les applications visées dans le bâtiment, • Établir un protocole de fabrication des matériaux cimentaires incorporant des éponges naturelles, • Optimiser les formulations et réaliser une caractérisation multiphysique des matériaux cimentaires incorporant des éponges naturelles. Le stage est à pourvoir à partir de février 2020 pour une durée de 6 mois et se déroulera sur les sites de l'Ifsttar à Marne La Vallée, du CERTES (UPEC) à Créteil et de l'ESITC-Paris à Arcueil ; il est susceptible d'être poursuivi par une thèse de doctorat. L'encadrement sera assuré par Othman Omikrine-Metalssi (Chargé de Recherche du Développement Durable et HDR, Ifsttar/MAST/FM2D), Sandrine Marceau (Chargée de Recherche du Développement Durable, Ifsttar/MAST/CPDM), Magali Fois (Maîtresse de Conférence, UPEC/CERTES), Jean-François Bouteloup (responsable du groupe " essais de durabilité ", Ifsttar/MAST/FM2D) et Thouraya Salem (Enseignante-chercheure, ESITC-Paris).