Etude de la valorisation d’un gisement de tuffeau en matériau de construction à haute valeur environnementale

Contexte

Le projet « 1000 camions » réunit OREAS, pôle immobilier du promoteur choletais RGV GROUPE, ERB, entreprise générale expérimentée en innovations pour le bâtiment durable, ENTRE LOIRE ET COTEAUX, cabinet de géologues experts en tuffeau, TROGIM, dont le dirigeant a exploité une carrière de tuffeau, ATP, entreprise locale de terrassement spécialiste de la mise en œuvre de ce matériau, notamment via sa filiale ACTS spécialisée dans les travaux de confortement de cavités et ETIENNE COTTENCEAU, applicateur spécialisé en restauration de patrimoine.

Sur la base d’expérimentions à partir d’un gisement de 10 000 tonnes de tuffeau issu de l’éboulement volontaire d’un côteau à Parnay (49) pour raisons de sécurité, le consortium vise la mise en place d’une activité économique sur l’ensemble du Val de Loire. En effet, ce territoire concentre de nombreux détenteurs volontaires ou involontaires de tonnages conséquents de tuffeau issus d’éboulements et de carrières à l’état actuel de déchets coûteux en l’absence de filière de valorisation. L’objectif de « 1000 camions » est donc de proposer une solution à haute valeur ajoutée économique et environnementale par la collecte, le traitement et l’incorporation des gisements de tuffeau résiduel à différents produits, tels que par exemple des enduits adaptés à la restauration du patrimoine. Pour accélérer et consolider leur projet, les entreprises partenaires souhaitent mettre en place une convention CIFRE conjointement avec le laboratoire LaMé, dont les travaux sur le tuffeau présentent des synergies avec « 1000 camions ».

Le tuffeau est une pierre calcaire siliceuse tendre, très poreuse, utilisée dans le val de Loire comme matériau de construction, notamment dans les châteaux de la Loire. Cette pierre présente des caractéristiques physico-chimiques et esthétiques particulières lui conférant une capacité à être utilisée à la fois comme granulat, mais aussi comme addition minérale au liant, pour une utilisation dans des mortiers et enduits à haute valeur ajoutée, notamment environnementale. Au laboratoire Gabriel Lamé, une thèse a déjà étudié la formulation d’un enduit de finition à base de poudre de tuffeau issu de sciage et de chaux aérienne. Quatre types d'additifs ont été utilisés : un superplastifiant qui réduit la forte demande en eau, un compensateur de retrait qui minimise le retrait et l'apparition de fissures, un entraîneur d'air qui améliore la maniabilité et facilite l'application sur le support, et un agent colloïdal qui augmente l'adhérence de l'enduit frais au support. Une campagne expérimentale évaluant les performances des différentes formulations à l'état frais et durci a quantifié précisément le rôle et l'impact de chaque additif sur les propriétés critiques de l'enduit. Une fois validé en laboratoire, l’enduit a été testé sur un chantier témoins avec succès.

Sujet

L’objectif de cette thèse est de concevoir une stratégie de valorisation d’un gisement de tuffeau dans la filière construction, selon le programme suivant :

• Etude du gisement : caractérisation mécanique et physico-chimique, variabilité, recherche de polluants
• Etude des méthodes d’extraction et de prétraitement dans une projection de process industriel
• Etude de formulation de matériaux innovants tels que des enduits esthétiques, des enduits de réparation, de la brique, du mobilier…
• Identification des contraintes et facteurs clés du succès pour le démarrage du process industriel

Le LaMé regroupe des enseignants-chercheurs en mécanique d’écoles d’ingénieurs et d’IUT des universités d’Orléans (UO) et de Tours (UT) ainsi que de l’INSA Centre Val de Loire (INSA CVL) et est ainsi localisé sur 5 campus : Blois, Bourges, Chartres, Orléans et Tours. Les thèmes principaux du LaMé portent sur la caractérisation mécanique des matériaux et des structures en vue de leur modélisation. Les verrous scientifiques abordés sont souvent couplés à d’autres physiques (thermique, chimie, hygrométrie…) et peuvent mettre en avant des approches et compréhensions microscopiques, macroscopiques ou couplées.

Le laboratoire est structuré en 4 équipes : Comportement Mécanique des Matériaux et Procédés ; Dynamique et Vibrations des Structures ; Caractérisation et Modélisation Multi-échelles, Multi-physiques ; Dégradation, Fatigue et Vulnérabibilité

Profil ouvert, de préférence ingénieur, avec connaissances souhaitées en caractérisation des matériaux, formulation de matériaux hydrauliques, et analyse de cycle de vie.

Le candidat doit impérativement avoir obtenu son master ou diplôme d’ingénieur en Europe, de préférence en France.