DEDHLE - Détermination Expérimentale de la Diffusivité Hydrique Locale des Écomatériaux de construction

Le recours croissant aux matériaux de construction bio- et géo-sourcés s’inscrit dans la réduction de l’empreinte carbone du bâtiment, en diminuant les émissions liées aux matériaux conventionnels et en permettant le stockage de carbone biogénique (Le et al., 2023). Les analyses de cycle de vie montrent que les parois en paille, chanvre ou bois présentent des émissions de gaz à effet de serre inférieures aux solutions minérales ou synthétiques, tout en contribuant à la circularité des ressources (Le et al., 2023 ; Zieger et al., 2025).

Les composites bio- et géo-sourcés (bétons végétaux, panneaux fibres, composites terre-fibres) se distinguent par une porosité multi-échelle et une forte affinité avec l’eau (Picandet et al., 2013, 2017). Leur microstructure (géométrie et connectivité des pores) gouverne les propriétés hygrothermiques bien plus que la porosité totale, en contrôlant la capillarité (Amziane et al., 2017 ; Picandet et al., 2025), la perméabilité à la vapeur et la sensibilité de la conductivité thermique à l’humidité (Colinart et al., 2020). L’augmentation de la teneur en eau dégrade ainsi les performances thermiques, la stabilité dimensionnelle et la durabilité biologique.

La caractérisation de l’état hydrique repose encore majoritairement sur des mesures globales (gravimétrie, courbes de sorption ISO 12571), qui fournissent une valeur moyenne sans rendre compte des gradients internes. Or les comportements observés sont fortement non linéaires, avec hystérésis et cinétiques lentes, rendant les modèles classiques insuffisants pour prédire les dynamiques transitoires ou cycliques (Reuge et al., 2023).

Un verrou scientifique majeur tient donc au manque de données spatio-temporelles sur la distribution interne de l’eau dans ces écomatériaux hétérogènes en service. Bien que des techniques avancées (tomographie RX, RMN, imagerie neutronique) permettent une cartographie fine, elles restent lourdes et peu transposables aux mesures in situ.

Le projet de thèse DEDHLE vise à améliorer la compréhension et la modélisation du comportement hydrique des matériaux de construction bio- et géo-sourcés de la fabrication à l’usage. L’objectif est de caractériser la cinétique des transferts hydrique au sein d’écomatériaux représentatifs, en développant une instrumentation distribuée basée sur des capteurs capacitifs intégrés au matériau. Les dispositifs seront déployés lors d’essais (séchage, cycles humidification-séchage) et dans des conditions contrôlées.

Les travaux porteront principalement sur des matériaux terre crue et composites terre-fibres issus de filières locales bretonnes, en lien étroit avec des partenaires industriels, notamment l’entreprise Kellig Emren. Des matériaux bio-sourcés de référence viendront compléter l’étude afin de généraliser les résultats. Les données obtenues alimenteront la calibration et la validation de modèles hygrothermiques couplés.

Ces travaux, menés au sein de l’équipe DEMAT/PTR5 de l’IRDL (UMR CNRS 6027) sur le site de Lorient, feront l’objet de valorisations auprès de la communauté scientifique (rédaction de publications, participation à des conférences) et des acteurs socio-économiques du territoire breton.

Références bibliographiques

Amziane S., et al. (2017) Round robin test for hemp shiv characterisation, in Bio-aggregates Based Building Materials: State- of-the-Art RILEM Report (ISBN 978-94-024-1031-0).

Colinart, T., et al. (2020). Hygrothermal properties of light-earth building materials. Journal of Building Engineering, 29, 101134. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.101134

Le, D., et al. (2023). Circular bio-based building materials: A literature review of case studies and sustainability assessment methods. Building and Environment. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2023.110774

Picandet V. (2013) Characterization of Plant-Based Aggregates, in Bio-aggregate-based Building Materials - Applications to hemp concrete, Amziane S & Arnaud L (eds) ISTE, John Wiley & Sons, Inc., 27–74, (ISBN 978-1-84821-404-0).

Picandet V (2017) Bulk Density and Compressibility, in Bio-aggregates Based Building Materials: State-of-the-Art RILEM Report (ISBN 978-94-024-1031-0).

Picandet, V., et al. (2025) RILEM TC 275-HDB: results of interlaboratory testing for determining capillarity properties of hemp concrete, Mater Struct 58, 88, https://doi.org/10.1617/s11527-025-02609-w

Reuge, N., et al. (2023). Hygrothermal transfers through a bio-based multilayered wall: Modeling study of different wall configurations subjected to various climates and indoor cyclic loads. Journal of Building Physics.

Zieger, V., et al. (2025). Dynamic climate change assessment applied to structural building materials. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 3140, No. 13, p. 132023). IOP Publishing. http://doi.org/10.1088/1742-6596/3140/13/132023

L’Institut de Recherche Dupuy de Lôme – IRDL UMR CNRS 6027 a pour vocation de jouer un rôle important aux niveaux régional, national et international dans la résolution des questions actuelles liées à l’ingénierie des matériaux et des systèmes utilisés dans les secteurs industriels liés à l’automobile, l’énergie, l’aéronautique, la santé et aux transports. Répartis sur 5 sites, ce sont 300 membres (dont plus de 110 enseignants chercheurs) qui contribuent annuellement à la soutenance d’une trentaine de thèses.

Le/la candidat(e) devra être titulaire d'un Master (Recherche ou Professionnel) ou d'un diplôme d’ingénieur. Afin de mener à bien cette thèse, il/elle candidat devra posséder des compétences fortes dans le ou les domaines suivants : Sciences et Génie des Matériaux - Génie Civil, Instrumentation. Il/elle devra avoir un goût prononcé pour les méthodes expérimentales et des aptitudes au calcul numérique. Une première expérience de stage en laboratoire de recherche sera appréciée.

Le/la candidat(e) devra maitriser la lecture et la rédaction de publications scientifiques en anglais, utiliser la langue de manière efficace et s’exprimer précisément.