POLE MSGC

ORGANISATION

Responsable : Professeur Eric GARCIA-DIAZ

Le pôle Matériaux et Structures du Génie-Civil est constitué de 9 enseignants-chercheurs (3 HDR) dont deux professeurs, d’un ingénieur d’études et de 2 techniciens. Le pôle accueille 8 doctorants et 1 post-doctorant. La direction du Pôle est assurée par le professeur Eric Garcia-Diaz qui a rejoint le Centre des Matériaux en février 2009. Les enseignants-chercheurs du pôle sont rattachés aux sections CNU suivantes : 5 EC 60ème section (mécanique et génie civil) , 2 EC 62 ème section (énergétique, génie des procédés), 2 EC 33ème section (chimie des matériaux).
 

Le pôle se décline selon deux axes animées par des responsables qui sont des chercheurs habilités à diriger les recherches (HDR). Les projets de recherche dont les thèses sont répartis selon ces axes :


 

PROJET SCIENTIFIQUE

Les projets du pôle MSGC ont pour objectif de contribuer au développement de structures plus écologiques et plus durables grâce à :

  • Une gestion rationnelle des ressources : en augmentant la part de matériaux recyclés en substitution de matériaux naturels et en optimisant l’utilisation des matériaux traditionnels tout au long du cycle de vie des ouvrages,
  • Un meilleur bilan écologique : en réduisant le bilan carbone des matériaux de construction et en promouvant une utilisation « raisonnée » de tensio-actifs,
L’approche pluridisciplinaire combine des compétences en physico-chimie, mécanique et modélisation numérique. Les applications à l’échelle des matériaux concernent : l’optimisation des suspensions minérales en termes de dispersion/agglomération moyennant une adjuvantation approprié (ciment à addition minérales, sédiments de draggage, boues industrielles, etc . ) et la mise au point d’Eco-béton mettant en œuvre des granulats non-standards comme les granulats légers, les matériaux de démolition, les matériaux de dragage. A l’échelle des structures il s’agit de modéliser la stabilité de structures de blocs et de structures maçonnées.

 

AXES DE RECHERCHE

Axe 1 : Dispersion et Stabilité des Suspensions

Cet axe a pour objectif de mettre au point des développements métrologiques adaptés à partir de techniques de caractérisation chimiques, physicochimiques, granulaires et rhéologiques afin :

            - d’appréhender les interactions organo-minérales aux interfaces particules/milieu porteur (caractérisation de modifications de surface, maîtrise de la dispersion par ajout de tensio-actifs, optimisation de formulations …),

           - d’appréhender l’organisation granulaire à l’échelle mésostructurale (phénomènes d’agglomération, mise en évidence de transferts de matière…),

            - d’évaluer l’impact de ces interactions et de cette mésostructure sur la stabilité physicochimique et le comportement rhéologique de ces suspensions.


 

Axe 2 : Matériau Hétérophasé Béton

Cet axe a pour objectif d’appréhender les contributions respectives des constituants du matériau béton décrit comme l’assemblage à l’échelle mésoscopique d’un empilement granulaire (squelette) et d’une matrice poreuse (pâte de ciment) via une interphase sur les propriétés du béton frais et durcie. Un focus est porté sur l’incorporation de déchets et sous-produit minéraux et végétaux dans les bétons et sur les conséquences en termes de comportement mécanique et de durabilité.

Objectif général : développer des Eco-bétons en substituant des granulats naturels par des déchets et sous-produits minéraux et végétaux. Ces déchets et sous produits sont le plus souvent plus poreux et plus absorbant et moins rigide que les granulats naturels. Cette porosité ainsi qu’un module élastique souvent nettement inférieur à celui de la pâte va induire des comportements mécaniques différents de ceux observés sur des bétons standards.

 

PRINCIPAux equipements

Plateforme commune C2MA  : Caractérisation des Matériaux

Caractérisations des poudres et des suspensions : granulométrie laser, mesure du potentiel zéta par électrophorèse capillaire, analyseur de suspensions concentrées (turbiscans), rhéomètre, microcalorimètrie isotherme, surface spécifique BET, dispositif blaine pour la surface spécifique des ciments, pycnomètrie à hélium.

Caractérisation de la microstructure : microscope électronique à balayage en mode environnemental (EDX, -40/+1500°C), microscopie optique, diffraction des rayons X,  ATD-TG, porosimètre à mercure.

Plateforme  : Mise en oeuvre et caractérisation des bétons

Caractérisations des poudres et des suspensions : granulométrie laser, mesure du potentiel zéta par électrophorèse capillaire, analyseur de suspensions concentrées (turbiscans), rhéomètre, microcalorimètrie isotherme, surface spécifique BET, dispositif blaine pour la surface spécifique des ciments, pycnomètrie à hélium.

Caractérisation de la microstructure : microscope électronique à balayage en mode environnemental (EDX, -40/+1500°C), microscopie optique, diffraction des rayons X,  ATD-TG, porosimètre à mercure.

PRINCIPALES COLLABORATIONS

 

Laboratoires Universitaires

Groupe Ecole des Mines

Département Génie-Civil et Environnemental, GCE (Ecole des Mines de Douai)
Groupe de recherche Couplage Multi-Physique du Centre de la Mise en Forme des Matériaux (CEMEF)

Université Montpellier II
Laboratoire Mécanique et Génie Civil, LMGC (UMR 5508 CNRS/UM2)

Institut Charles Gerhardt, Equipe Ingenierie et Architecture Moléculaire, IAM (UMR 5253 CNRS/UM2/ICG)

Autres Partenariats
Equipe Matériaux Hétérogènes et Géomécanique, Institut de la Recherche en Génie Civil et Mécanique (Centrale Nantes).

Centres de Recherche Industriels

Centre d’Etudes et de Recherche de l’Industrie du Béton, CERIB
Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, CSTB
Commissariat à l’Energie Atomique, CEA site de Marcoule

Partenariats avec des acteurs industriels

Fédération Française du Bâtiment (FFB)
Fédération Nationale des Travaux Publics (FNTP)
Union Nationale des Industries de Carrières et des Matériaux de Construction (UNICEM)
Groupe KP1
Groupe Fayat : société BEC
Groupe CEMEX
BRL Ingénierie

Collaborations internationales

Collaboration avec l’Université Fédérale de Sergipe (Brésil, Prof. Antonio Cestari)

Collaboration avec l’Université Fédérale du Rio Grande du Sud (Brésil, Prof. Denise Dal Molin)

Collaboration avec l’Université de Californie (États-Unis, Prof. Gaurav Sant)

Collaboration avec l’Ecole Polytechnique de Milan (Italie, Prof. Carlo Mapelli)

Collaboration avec l’Université de Trondheim (Norvège, Dr. Klaartje De Weerdt)

Collaboration avec l’Université de Belgorod (Russie, Dr. Yulia Ogurstova)

Collaboration avec l’Université de Saint-Pétersbourg (Russie, Dr. Rufat Abiev)

Collaboration avec l’EMPA (Suisse, Dr. Barbara Lothenbach)