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Stage de Master à l'Université Gustave Eiffel Identification et dosage des molécules végétales à l'origine des retards de prise dans les matériaux cimentaires

Afin de diminuer l'impact environnemental et de développer l'économie circulaire des produits du génie civil et de la construction, des végétaux sont intégrés dans les formulations des matériaux. Dans le génie civil, on cherche à fabriquer des bétons résistants contenant des déchets industriels et dans l'habitat, on utilise des co-produits végétaux permettant d'obtenir des matériaux qui améliorent le confort thermique et acoustique des bâtiments. Cependant, l'ajout de composés végétaux ne doit pas altérer les performances des éco-matériaux qui doivent être au moins équivalentes à celles des matériaux courants. Or, certaines études montrent qu'il existe des interactions physico-chimiques entre les composants des végétaux et les liants minéraux, pouvant entraîner des modifications dans les mécanismes d'hydratation (durcissement). L’essor de ces éco-matériaux nécessite donc de maîtriser les phénomènes de retards de prise des liants hydrauliques, donc de comprendre leur origine.

Le travail de stage proposé s’inscrit dans le cadre d’une étude dont l’objectif est de comprendre les mécanismes physico-chimiques d'interactions aux interfaces végétal-minéral et leurs conséquences sur les propriétés des matériaux. Les échanges entre la partie végétale organique et la partie minérale sont nombreux et peuvent être à l'origine des problèmes de prise du liant et de durabilité. Certaines molécules extraites du végétal (notamment certains sucres et polyphénols) ont un effet retardateur, voire inhibiteur de prise. Parallèlement, l’alcalinité de la solution interstitielle du liant (pH >12) attaque la structure du végétal et change la nature des composés extraits. De plus, les modifications des mécanismes de durcissement par les molécules végétales sont liées à la composition chimique des végétaux qui dépend de l’espèce de plante (bois, chanvre, lin, tournesol, jute, …) et de l’individu au sein d’une même espèce (période de récolte, conditions de culture, mode de stockage…). Le stage se déroulera essentiellement sur le site de l'Université Gustave Eiffel à Champs sur Marne et pourra être poursuivi par une thèse de doctorat.

L’objectif du stage est d’identifier et de quantifier les molécules extraites de végétaux pendant l’étape de la fabrication des bétons et d’évaluer leur impact sur la prise de liants minéraux.

Pour cela, l’influence des molécules extraites de différents végétaux sur le temps de prise d’un liant minéral sera évaluée par microcalorimétrie isotherme.

Afin de déterminer la nature et la quantité des principales molécules végétales impliquées dans les mécanismes de durcissement, à l’aide de différentes techniques d’analyses chimiques et physicochimiques, le stagiaire cherchera à connaître la composition chimique de solutions d’extraction des différents lots de végétaux.

Les extractions se feront tout d’abord en milieu aqueux neutre puis en milieu basique (pH>12) pour correspondre au pH de l’eau présente dans le béton au jeune âge.

Techniques ou méthodes utilisées : microcalorimétrie isotherme, Chromatographie Liquide Haute performance (analyse des sucres et de polyphénols), Spectrométrie UV, Spectrométrie IRTF.

Sujet du stage

Profil du candidat

La candidate ou le candidat aura un attrait pour la recherche expérimentale, la caractérisation chimique des matériaux et le travail en équipe.

Candidatures et contacts

Les candidats intéressés devront envoyer leur CV accompagné d'une lettre de motivation, et  d'un relevé de notes de M1 et M2 à sandrine.marceau@univ-eiffel.fr et fabienne.farcas@univ-eiffel.fr

 

 

 

 

 

Stage de Master à l'Université Gustave Eiffel Valorisation de déchets végétaux dans des matrices cimentaires

Des déchets ou des co-produits industriels sont intégrés dans la formulation des matériaux cimentaires afin de modifier les propriétés des matériaux obtenus et/ou améliorer leur impact environnemental. Dans le cas des composés végétaux, les applications visées sont par exemple les performances mécaniques des bétons dans le génie civil ou le confort thermique et acoustique dans le secteur de la construction.

L'objectif principal de ce stage est d'étudier la possibilité d'utiliser un déchet d'origine végétale, fourni par un partenaire industriel, dans des matériaux cimentaires pour des applications de renforcement ou d'isolation thermique.

Après une étude bibliographique pour faire un état des lieux des performances de différents matériaux similaires, un programme expérimental pluridisciplinaire sera établi pour identifier les applications les plus prometteuses en faisant varier les formulations (type de liant, présence de granulats minéraux...). Il s'agira notamment :

  • De caractériser les propriétés du composé végétal industriel (composition chimique, masse volumique, analyse microstructurale et morphologique, capacité d'absorption d'eau)
  • De valider sa compatibilité avec des liants minéraux de différente composition minéralogique
  • De fabriquer des matériaux dont les formulations ont été établies grâce à l'étude bibliographique et de caractériser leurs performances mécaniques et thermiques. Les résultats de ces essais seront reliés à la masse volumique et à l'étude des propriétés physico-chimiques et microstructurales des matériaux (porosité, dispersion des charges, évolution des propriétés physico-chimiques).

Le stage se déroulera essentiellement sur le site de l'Université Gustave Eiffel à Champs sur Marne et pourra être poursuivi par une thèse de doctorat.

Profil du candidat

La candidate ou le candidat aura un attrait pour la recherche expérimentale et le travail en équipe.
Sujet du stage

Candidatures et contacts

Les candidats intéressés devront envoyer leur CV accompagné d'une lettre de motivation, et d'un relevé de notes de M1 et M2 à sandrine.marceau@univ-eiffel.fr et othman.omikrine-metalssi@univ-eiffel.fr

 

 

Stage de Master Recherche au LMDC Adapter la formulation de mortiers incluant des fibres végétales en remplacement des fibres polypropylènes afin de réduire la fissuration due au retrait empêché

Dans une logique de réduction de l’impact environnemental des matériaux de construction, l’intérêt pour les fibres d’origine végétale se développe. Elles pourraient être une alternative efficace aux fibres polypropylène vis-à-vis de la réduction de la fissuration des mortiers due au retrait empêché dans des conditions sévères.

Une utilisation réaliste, large et efficace est liée d’une part à une formulation simple pouvant convenir à différentes fibres et différents mortiers et, d’autre part, à une bonne répartition dans la matrice. Dans ce contexte, ce stage portera sur l’évaluation de l’adaptation proposée suite aux précédents travaux quand on élargit le domaine d’application.

Cette évaluation portera sur les propriétés à l’état frais, le temps de prise et la réduction de la fissuration. Ce stage doit permettre de voir les limites d’application pour plusieurs types et longueurs de fibres, des mortiers à base de liants différents et l’impact d’un prétraitement ou d’un conditionnement préalable.

Informations

Encadrants :

Vincent Sabathier IUT de Tarbes – Génie Civil Construction Durable vincent.sabathier@iut-tarbes.fr

Mahmoud Saad INSA de Toulouse – Génie Civil
saad@insa-toulouse.fr