Etude de la microstructure des bétons bas carbone

Le Cerema, référent public en aménagement, accompagne l’État, les collectivités et les entreprises pour adapter les territoires au défi climatique. Il relève des ministères chargés de l’Aménagement du territoire et de la Transition écologique.

Les bétons bas carbones sont des bétons constitués (en partie ou en totalité) de matériaux alternatifs au ciment Portland et/ou aux granulats. C’est le cas des bétons à base de granulats recyclés ou ceux contenant des additions minérales (laitier, argiles calcinées, cendres volantes…). En fonction de la nature et de la quantité de matériaux alternatifs contenus dans ces bétons, les propriétés physiques, mécaniques ou de durabilité peuvent être améliorées à long terme. Ce phénomène est souvent rapporté comme étant la conséquence d’une densification de la microstructure (raffinement des pores, formation de produits d’hydratation supplémentaires…). Même si plusieurs travaux [1,2] ont été consacrés à ces phénomènes d’évolution de la microstructure, très peu sont ceux qui abordent les mécanismes de formation et les propriétés des zones d’interface dans les bétons bas carbone.

Dans ce travail, on se propose de mener une étude expérimentale sur les propriétés de différents types de microstructures de bétons contenant deux types d’additions minérales (laitier et métakaolin). L’effet de différents paramètres (finesse de l’addition, proportion et type d’addition, rapport eau/liant…) sur la nature des interfaces pâte-granulat sera investigué et mis en lien avec le comportement macroscopique de ces bétons. Des essais de porosimétrie au mercure seront aussi réalisés afin de rendre compte de l’existence ou non d’un éventuel gradient de porosité dans le voisinage des granulats. L’ensemble de ces données sur la microstructure permettront de proposer une description pertinente de la microstructure des bétons bas carbone à différentes échelles ; un travail indispensable à la définition des volumes élémentaires représentatifs de ces matériaux.

[1]-Bekrine et al. (2023): Multiscale investigation of cement pastes with low and high-grade calcined clays and slag at early and advanced ages.

Références

[2]-W. Jing et al. (2020): Hydration and Microstructure of Steel Slag as cementitious material and fine aggregate in mortar.

Ce stage est destiné aux étudiants en Master 2 ou en 3^e année d’école d’ingénieur (spécialité Génie civil ou équivalent) avec une appétence pour le travail expérimental et l’analyse critique des résultats.