Caractérisation des ciments à base d’oxyde de magnésium et de métakaolin

Créée en 1843 à Alès, l’École nationale supérieure des mines d’Alès (IMT Mines Alès) fait partie des 10 écoles d’ingénieur ayant la plus longue histoire en France. Fondée sous Louis-Philippe pour former des cadres pour l'industrie minière, l’école s’est constamment développée et adaptée aux évolutions du monde industriel et de la société. Elle est aujourd’hui une grande école d'ingénieurs pluridisciplinaire dont le rayonnement est reconnu dans les grands classements nationaux et mondiaux de l’enseignement supérieur. Sa devise est : « La science et la créativité pour inventer un monde durable ». Elle est membre de l’Institut Mines-Télécom (IMT) depuis 2017, le plus grand groupe de formation d’ingénieur en France.

Les ciments magnésiens pourraient constituer une alternative aux ciments classiques à condition de résoudre certaines problématiques, comme les sources d’oxyde magnésium et le comportement à l’état frais [1,2]. Parmi ces ciments, on retrouve les ciments de type M-S-H qui consistent à mélanger de l’oxyde de magnésium (MgO) avec une source de silicates et éventuellement des aluminates pour former à long-terme des hydrates de type silicates de magnésium hydratés. Les mélanges MgO/métakaolin ont montré des propriétés mécaniques intéressantes, mais des problématiques de formulation et d’adjuvantation sont à résoudre. Actuellement, seul l’hexamétaphosphate de sodium (NaHMP) a montré une efficacité pour améliorer le comportement rhéologique de ces ciments [3], mais le mode d’action de cette molécule n’est toujours pas compris. De plus, il semble que l’effet des alcali-phosphates est plus complexe notamment à l’état durci.

L’étude proposée dans le cadre de ce stage consiste à caractériser le comportement physico-chimique et rhéologique de pâtes de ciment à base d’oxyde de magnésium et de métakaolin avec plusieurs molécules (NaHMP, polycarboxylates, PNS). Des mesures rhéologiques (écoulement, oscillation SAOS), thermogravimétriques (ATG/DTG), calorimétriques, ainsi qu’une caractérisation mécanique (résistance à la compression) seront à réaliser. Les résultats de ce stage pourront être valorisées sous forme d’un article scientifique.

Les résultats obtenus lors de ce stage seront capitalisés sous la forme d’un rapport synthétique et d’une présentation détaillant le travail réalisé ainsi que les principales conclusions. Une valorisation sous forme d’un article scientifique pourra être envisagée.

Profil physico-chimie des matériaux, chimie, génie civil ou génie des procédés