Stage de 6 mois master 2 science des matériaux

Laboratoires d'accueil :
2 laboratoires de l'université Gustave Eiffel :
Laboratoire Comportement physico-chimique et durabilité des matériaux (CPDM), https://www.cpdm.ifsttar.fr/
Laboratoire Formulation, microstructure, modélisation et durabilité des matériaux de construction (FM2D), https://www.fm2d.ifsttar.fr/
Partenaire : ESITC Paris, www.esitc-paris.fr/fr

Dates prévisionnelles de l'accueil : Février /mars 2021 pour une durée de 6 mois

Contexte et déroulement du stage

Des déchets ou des co-produits industriels sont intégrés dans la formulation des matériaux cimentaires afin de modifier les propriétés des matériaux obtenus et/ou améliorer leur impact environnemental. Dans le cas des composés végétaux, les applications visées sont par exemple les performances mécaniques des bétons dans le génie civil ou le confort thermique et acoustique dans le secteur de la construction.

L'objectif principal de ce stage est d'étudier la possibilité d'utiliser un déchet d'origine végétale, fourni par un partenaire industriel, dans des matériaux cimentaires pour des applications de renforcement ou d'isolation thermique.
Après une étude bibliographique pour faire un état des lieux des performances de différents matériaux similaires, un programme expérimental pluridisciplinaire sera établi pour identifier les applications les plus prometteuses en faisant varier les formulations (type de liant, présence de granulats minéraux...). Il s'agira notamment :

• De caractériser les propriétés du composé végétal industriel (composition chimique, masse volumique, analyse microstructurale et morphologique, capacité d'absorption d'eau) ;
• De valider sa compatibilité avec des liants minéraux de différente composition minéralogique ;
• De fabriquer des matériaux dont les formulations ont été établies grâce à l'étude bibliographique et de caractériser leurs performances mécaniques et thermiques.

Les résultats de ces essais seront reliés à la masse volumique et à l'étude des propriétés physico-chimiques et microstructurales des matériaux (porosité, dispersion des charges, évolution des propriétés physico-chimiques).

Le stage se déroulera essentiellement sur le site de l'Université Gustave Eiffel à Champs sur Marne et pourra être poursuivi par une thèse de doctorat.

Profil du candidat
La candidate ou le candidat aura un attrait pour la recherche expérimentale et le travail en équipe.

Candidatures et contacts :
Les candidats intéressés devront envoyer leur CV accompagné d'une lettre de motivation, et d'un relevé de notes de M1 et M2 à Sandrine Marceau et Othman Omikrine-Metalssi

Stage de 6 mois master 2 chimie des matériaux

Laboratoire d'accueil : Comportement physico-chimique et durabilité des matériaux (CPDM)

Dates prévisionnelles de l'accueil : Janvier /février 2021 pour une durée de 6 mois

Contexte et déroulement du stage

Afin de diminuer l'impact environnemental et de développer l'économie circulaire des produits du génie civil et de la construction, des végétaux sont intégrés dans les formulations des matériaux. Dans le génie civil, on cherche à fabriquer des bétons résistants contenant des déchets industriels et dans l'habitat, on utilise des co-produits végétaux permettant d'obtenir des matériaux qui améliorent le confort thermique et acoustique des bâtiments. Cependant, l'ajout de composés végétaux ne doit pas altérer les performances des éco-matériaux qui doivent être au moins équivalentes à celles des matériaux courants. Or, certaines études montrent qu'il existe des interactions physico-chimiques entre les composants des végétaux et les liants minéraux, pouvant entraîner des modifications dans les mécanismes d'hydratation (durcissement). L'essor de ces éco-matériaux nécessite donc de maîtriser les phénomènes de retards de prise des liants hydrauliques, donc de comprendre leur origine.

Le travail de stage proposé s'inscrit dans le cadre d'une étude dont l'objectif est de comprendre les mécanismes physico-chimiques d'interactions aux interfaces végétal-minéral et leurs conséquences sur les propriétés des matériaux. Les échanges entre la partie végétale organique et la partie minérale sont nombreux et peuvent être à l'origine des problèmes de prise du liant et de durabilité. Certaines molécules extraites du végétal (notamment certains sucres et polyphénols) ont un effet retardateur, voire inhibiteur de prise. Parallèlement, l'alcalinité de la solution interstitielle du liant (pH >12) attaque la structure du végétal et change la nature des composés extraits. De plus, les modifications des mécanismes de durcissement par les molécules végétales sont liées à la composition chimique des végétaux qui dépend de l'espèce de plante (bois, chanvre, lin, tournesol, jute, ...) et de l'individu au sein d'une même espèce (période de récolte, conditions de culture, mode de stockage...). Le stage se déroulera essentiellement sur le site de l'Université Gustave Eiffel à Champs sur Marne et pourra être poursuivi par une thèse de doctorat.

L'objectif du stage est d'identifier et de quantifier les molécules extraites de végétaux pendant l'étape de la fabrication des bétons et d'évaluer leur impact sur la prise de liants minéraux. Pour cela, l'influence des molécules extraites de différents végétaux sur le temps de prise d'un liant minéral sera évaluée par microcalorimétrie isotherme. Afin de déterminer la nature et la quantité des principales molécules végétales impliquées dans les mécanismes de durcissement, à l'aide de différentes techniques d'analyses chimiques et physicochimiques, le stagiaire cherchera à connaître la composition chimique de solutions d'extraction des différents lots de végétaux. Les extractions se feront tout d'abord en milieu aqueux neutre puis en milieu basique (pH>12) pour correspondre au pH de l'eau présente dans le béton au jeune âge. Techniques ou méthodes utilisées : microcalorimétrie isotherme, Chromatographie Liquide Haute performance (analyse des sucres et de polyphénols), Spectrométrie UV, Spectrométrie IRTF.

Profil du candidat
La candidate ou le candidat aura un attrait pour la recherche expérimentale, la caractérisation chimique des matériaux et le travail en équipe.

Candidatures et contacts
Les candidats intéressés devront envoyer leur CV accompagné d'une lettre de motivation, et d'un relevé de notes de M1 et M2 à Sandrine Marceau et Fabienne Farcas.

Stage de 6 mois master 2 chimie des matériaux / génie des procédés

Structure d’accueil : Université Gustave Eiffel

Laboratoire d’accueil : Laboratoire Comportement physico-chimique et durabilité des matériaux (CPDM)
Partenaire : SIAAP

Les travaux s’intégreront plus globalement dans le cadre de l’axe 3 du projet de recherche MOCOPEE  et dans le projet ANR WWT Concrete

Dates prévisionnelles de l’accueil : Février /mars 2020 pour une durée de 6 mois

Contexte et déroulement du stage

Dans les stations d'épuration des eaux usées, de nouveaux types de dégradation des structures en béton ont été observés. Les unités principalement touchées sont les unités de nitrification et de dénitrification traitant les effluents contenant des composés azotés (ammonium et nitrate). Les origines exactes de ces dégradations ne sont pas encore déterminées.
L'objectif principal de ce stage est de comprendre les différents mécanismes de détérioration des matériaux cimentaires en contact avec les effluents d'eaux usées lors des traitements de nitrification et de dénitrification. Pour cela un découplage des processus chimiques et biologiques est nécessaire. Ce stage va uniquement se focaliser sur la partie chimique.
Après une revue bibliographique sur les paramètres pouvant influencer la dégradation des matériaux cimentaires lors de la nitrification et dénitrification, des matériaux cimentaires seront exposés aux composés chimiques présents les effluents (NH4+/NH3, CO2/CO32-, acides organiques, etc.). Les échantillons de ciment seront préparés sous forme de poudre dans un premier temps pour se concentrer sur les réactions chimiques. Des analyses par ICP et des dosages par spectrométrie UV seront réalisées. Dans un deuxième temps, les échantillons de mortiers seront exposés aux mêmes agents chimiques. Leurs comportements seront analysés par DRX, ATG et MEB pour suivre le front de dégradation.
En parallèle, un suivi sur site d’échantillon sera effectué afin de comparer le comportement des matériaux in situ et en laboratoire.

Profil du candidat

Disciplines : 1- chimie matériaux ou 2 - génie des procédés

Encadrement du stage et contact : thierry.chaussadent(at)univ-eiffel.fr ; marielle.gueguen(at)univeiffel.fr