Mise en service scientifique du banc APPD : étude du polissage et des émissions de particules d'usure.

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Le laboratoire Laboratoire Environnement, Aménagement, Sécurité et Eco-conception (EASE) de l'Université Gustave Eiffel réalise des travaux autour de l’évaluation des impacts et des performances des infrastructures de transport. Trois sujets de recherche sont proposés :

Sujet 1 : analyse de l’impact des polluants/contaminants sur les usagers et les écosystèmes ;

Sujet 2 : éco-exploitation des infrastructures linéaires de transport ;

Sujet 3 : insertion des infrastructures de transport dans les territoires.

Titre du stage :

Mise en service scientifique du banc APPD : étude du polissage et des émissions de particules d'usure.

Contexte et problématique

La capacité d’adhérence des chaussées est un paramètre fondamental de la sécurité routière. Elle résulte d’interactions complexes entre le pneumatique et la surface de roulement et dépend principalement des caractéristiques de microtexture et de macrotexture du revêtement. Sous l’effet du trafic, les surfaces routières subissent un processus progressif d’usure et de polissage des granulats, modifiant leurs propriétés de frottement. Au-delà de la sécurité, ce processus d’usure génère des particules (Tire-Road Wear Particles - TRWP) dont l’impact environnemental devient un enjeu majeur (normes Euro 7).

Pour étudier ces phénomènes, le laboratoire AME/EASE dispose d’un banc de polissage accéléré APPD (Auckland Pavement Polishing Device). Ce dispositif utilise trois pneus pneumatiques sur une trajectoire circulaire de 284 mm, une géométrie spécifiquement conçue pour être cohérente avec le Dynamic Friction Tester (DFT) et le Circular Track Meter (CTM). Pour intégrer la dimension environnementale, le dispositif est couplé à un ELPI (Electrical Low Pressure Impactor), un compteur granulométrique permettant de mesurer et de caractériser en temps réel les aérosols émis lors du contact pneu-chaussée. Après un travail d’optimisation, l’APPD est aujourd’hui opérationnel mais nécessite une phase de mise en service scientifique pour définir un protocole expérimental reproductible intégrant à la fois l’évolution de l’adhérence avec la cinétique d’émission des particules d’usure.

Objectifs du stage

Ce stage a pour objectif principal de stabiliser le protocole de polissage et de caractériser l’évolution conjointe de la texture, du frottement et des émissions de particules sur des matériaux représentatifs.

Le travail du stagiaire consistera à :

1. Valider la mise en service : Analyser le fonctionnement du banc APPD et assurer sa fiabilité en conditions expérimentales (charge, vitesse, étanchéité de la chambre).
2. Définir le protocole APPD: Formaliser les conditions de polissage et établir des indicateurs de répétabilité.
3. Étudier le couplage Frottement/Particules : Assurer le suivi en temps réel des émissions via l'ELPI et le corréler à l'évolution du coefficient de frottement (DFT).
4. Analyse Multi-échelle : Caractériser l'évolution de la texture au cours du polissage.
5. Référencement interne : Comparer les courbes d'évolution issues de l'APPD avec celles de la machine Wehner-Schulze et du tribomètre pin-on-disc.

Démarche / Méthodologie

• Phase 1 (Mois 1-2) : Étalonnage de la machine, mesure du "bruit de fond" particulaire, tests de répétabilité sur enrobés de référence. Rédaction du protocole opératoire standard.
• Phase 2 (Mois 3-5) : Campagnes d’essais sur formulations spécifiques (Calcaire vs Granite). Suivi itératif : Frottement / Macrotexture / Topographie 3D / Distribution granulométrique des particules.
• Phase 3 (Mois 6) : Synthèse, mise en perspective et valorisation Analyse tribologique, comparaison inter-dispositifs et rédaction d'un article scientifique de synthèse.

Résultats attendus

• Un Protocole Opérationnel Standard validé pour le couplage APPD-ELPI.
• Une base de données corrélant cycles de polissage / frottement / topographie / émissions.
• Une analyse comparative de la performance des matériaux étudiés.

Profil recherché

• Étudiant(e) en Master 2 ou École d'Ingénieur (Génie Civil, Matériaux, Mécanique ou Physique Appliquée)

• Bases en métrologie expérimentale et instrumentation (manipulation de capteurs, étalonnage).
• Capacité d'analyse de données expérimentales (maîtrise d'Excel, notions de Matlab ou Python souhaitées).
• Sensibilité aux problématiques de la tribologie (contact, frottement, usure) e de l'environnement (aérosols).

Qualités personnelles :

• Rigueur et précision : Indispensable pour l'établissement d'un protocole de référence
• Autonomie et force de proposition : Capacité à prendre en main un dispositif existant, à diagnostiquer des points d'amélioration et à être force de proposition pour sa mise en service opérationnelle.

Durée, période et encadrement

• Durée : 5 à 6 mois (à partir de Mai ou Juin 2026).
• Encadrement : quotidien par Manuela GENNESSEAUX et Malal KANE
• Lieu : UGE, Campus de Nantes, allée des ponts et chaussées, 44340 Bouguenais.

Profil recherché

• Étudiant(e) en Master 2 ou École d'Ingénieur (Génie Civil, Matériaux, Mécanique ou Physique Appliquée)

• Bases en métrologie expérimentale et instrumentation (manipulation de capteurs, étalonnage).
• Capacité d'analyse de données expérimentales (maîtrise d'Excel, notions de Matlab ou Python souhaitées).
• Sensibilité aux problématiques de la tribologie (contact, frottement, usure) e de l'environnement (aérosols).

Qualités personnelles :

• Rigueur et précision : Indispensable pour l'établissement d'un protocole de référence
• Autonomie et force de proposition : Capacité à prendre en main un dispositif existant, à diagnostiquer des points d'amélioration et à être force de proposition pour sa mise en service opérationnelle.