Contrat doctoral

Cheffe de projet marketing et communication chez Université Gustave Eiffel

Le sujet de thèse proposé concerne la corrosion des armatures et la durabilité des structures en béton armé en façade littorale. Cette étude vise à étudier des nouvelles approches électrochimiques fiables pour évaluer l’avancement de la corrosion des armatures. Cela permettra de mieux appréhender les mécanismes de corrosion dans le béton armé et, par conséquent, de prolonger la durée de vie des structures, en plus de la réduction des coûts et de l’empreinte environnement de la maintenance de ces structures. Par ailleurs, l’étude se fera sur des matériaux cimentaires contenant des additions minérales qui sont des sous-produits de l’industrie. Ces additions sont généralement utilisées comme substitution d’une partie du ciment dans le béton. Leur utilisation permettra d’une part, de valoriser ces déchets industriels, et d’autres part, de diminuer l’utilisation du ciment et contribuer à la réduction des émissions de CO 2 et de l’impact environnemental des structures en zones littorales.

Même si les enjeux concernés ici peuvent être considérés comme mondiaux, ils ont néanmoins une forte résonance locale. En effet, les ouvrages en béton armé sur le littoral de la Charente Maritime – citons le pont de l’ile d’Oléron, le pont de Ré, les infrastructures portuaires rochelaises - commencent à être anciens et souffrent de dégradations liées aux phénomènes de corrosion. Avec ce travail de thèse, de nouvelles approches électrochimiques seront proposées pour évaluer plus efficacement la corrosion des armatures dans ces structures en béton armé. De plus, les phénomènes de corrosion seront analysés en lien avec le changement climatique. A terme, ces améliorations permettront d’appréhender le comportement des structures dans les zones maritimes (résistance à la corrosion), et par conséquent, d’allonger leur durée de vie en optimisant les décisions de maintenance/réparation.

Descriptif du sujet:

Les armatures du béton armé, généralement en acier carbone, se trouvent au sein d’un milieu solide poreux très alcalin. Dans ces milieux, l’acier peut se passiver, c’est-à-dire se recouvrir d’un film d’oxyde protecteur d’épaisseur nanométrique. Avec le temps, cette alcalinité va diminuer du fait de la carbonatation naturelle du béton par le CO 2 de l’air ambiant et les sels marins tels que les chlorures peuvent atteindre l’armature et provoquer une corrosion de cette dernière. Les produits de corrosion de l’acier étant plus volumineux que l’acier, il en résulte une fissuration de la matrice cimentaire, accélérant l’arrivée des agents agressifs sur le métal et pouvant diminuer sa résilience à la contrainte mécanique et donc fragiliser la structure [1].

Le projet national PerfDuB (2015-2022), pour Approche Performantielle de la Durabilité des ouvrages en Béton [2], a initié en 2019 un vaste programme scientifique en considérant une analyse combinée de l'approche performantielle (étude des réactions de transfert dans le béton d'enrobage) et de l'approche de corrosion (étude de la résistance à la corrosion de l'armature en acier dans le béton). Ce programme, financé par l'IREX, impliquait plusieurs laboratoires : le Laboratoire Expérimentation et Modélisation pour le Génie Civil et Urbain (EMGCU) de l’Université Gustave Eiffel, le Laboratoire des Sciences de l'Ingénieur pour l'Environnement (LaSIE) de La Rochelle Université, le Laboratoire de Recherche des Monuments Historiques (LRMH) et le Centre d'études et de recherches de l'industrie du béton (CERIB). Plusieurs centaines d'éprouvettes en béton armé à l’échelle centimétrique, constituées de différentes armatures et avec différentes formulations de ciment (témoins, avec chlorure au gâchage ou après carbonatation pour accélérer la corrosion), ont été fabriquées et placées dans plusieurs conditions environnementales et climatiques.

-A La Rochelle, sur 2 sites : le port des Minimes (en immersion permanente dans l'eau de mer) et la plateforme au pied de la Tour St Nicolas (en zone de marnage),

-A l’Université Gustave Eiffel en fonction de binômes température et humidité relative (Température 20 ou 45°C, HR = 60%, 80% et 92%) et des conditions naturelles extérieures,

-Au CERIB, en fonction de binômes température et humidité relative (Température 20 ou 45°C, HR = 60%, 80% et 92%) et des conditions de cycles et des conditions naturelles extérieures.

Depuis le démarrage de ce programme, plusieurs campagnes expérimentales de mesures électrochimiques ont été menées sur des prismes en béton armé par les différents partenaires [3-5]. Les premiers résultats semblent montrer que les processus de corrosion ne sont pas encore à l’œuvre sur la plupart des éprouvettes, à part quelques une soumises à l’atmosphère naturelle et au binôme 45°C – 92% HR. En effet, le béton est encore trop «jeune» pour s’être carbonaté et ainsi réduire son alcalinité. Par ailleurs, les chlorures du milieu marin ne semblent pas encore avoir atteint l’armature pour les éprouvettes ne contenant pas de chlorure au gâchage. Toutefois, les mesures électrochimiques communément appliquées dans l'étude du béton armé (mesures à l’éponge ou immergés, mesures de potentiels en circuit ouvert – OCP, de résistance de polarisation- Rp et de Spectroscopie d’Impédances Electrochimiques – SIE) réalisées sur l’ensemble de ces prismes ne sont pas toujours cohérentes entre elles. Les processus électrochimiques mis en jeu sont beaucoup plus complexes qu’envisagé et nécessitent une approche plus fondamentale sur la compréhension des mécanismes et leurs réponses aux mesures électrochimiques.

L’objectif de ce travail de thèse est d’effectuer des campagnes de mesures électrochimiques, Non Destructives (ND), sur les différents prismes en béton armé en milieu chloruré (à La Rochelle et à l'Université Eiffel) et en milieu de carbonatation au CERIB). Il s’agira de proposer une nouvelle méthode électrochimique robuste qui prenne en compte les conditions de mesures (immersion de l'éprouvette ou utilisation d’une éponge, caractérisations électrochimiques (CV ou EIS)) et les conditions de contamination (chlorure ou carbonatation) permettant d’évaluer les processus de corrosion à l’œuvre au sein des différents bétons. Les résultats seront analysés en fonction des conditions climatiques. Afin de valider les résultats ND, des essais destructifs seront conduits sur certains prismes pour permettre des caractérisations de l’état de surface des armatures de l'interface acier/béton, et identifier les produits de corrosion s’étant développés. Pour cela, les techniques de caractérisation disponibles au LaSIE, comme la micro-spectrométrie Raman, la Diffraction des Rayons X, la Tomographie X, seront employées. Les observations en Microscopie Electronique à Balayage et EDS seront réalisées au LRMH, partenaire du projet.

Références:

[2] PerfDuB, Approche performantielle de la durabilité des ouvrages en béton - De la qualification en laboratoire au suivi d'exécution, 2023, Editions Eyrolles, ISBN 978-2-416-00870-2.

[3] PERFR116-GT2- Étude de la vitesse de corrosion des armatures-LC169, rapport du PN PerfDuB.

[4] PERFR119-GT2B- Étude de la vitesse de corrosion des armatures en fonction de la formulation du béton et de son environnement (classes XS2 et XS3)-LC170-220, rapport du PN PerfDuB.

Profil recherché:

Le-la doctorant-e pourrait être issu-e d’un Master Sciences et Génie des Matériaux ou d’autres formations nationales, notamment dans le domaine de l’électrochimie ou du génie civil. Le-la candidat-e devra impérativement avoir des connaissances en électrochimie.

Direction de la thèse:

* Dr. Marc JEANNIN, Maître de Conférences – HDR au Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement (LaSIE) de La Rochelle Université
* Dr. Véronique BOUTEILLER, directrice de recherche à l’Université Gustave Eiffel – Campus de Marne-La-Vallée et directrice de la Chaire scientifique «DÉCISION» portée par la Fondation de l'Université Gustave Eiffel.
* Dr. Philippe TURCRY, Maître de Conférences - HDR au Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement (LaSIE) de La Rochelle Université

De plus, le doctorant sera entouré d’une équipe de chercheurs au LaSIE (4 MCF), au Laboratoire EMGCU (1 DR + 1AI), au CERIB (1 IR) et au LRMH (1 IR) sur laquelle il pourra s’appuyer et bénéficier des compétences de chacun.

Pour Candidater: Envoyer CV + Lettre de motivation + Lettre de recommandation à marc.jeannin@univ-lr.fr ou veronique.bouteiller@univ-eiffel.fr

Date Limite de candidature : 30 juin 2025

Get notified about new Contrat doctoral jobs in La Rochelle, Nouvelle-Aquitaine, France.

#J-18808-Ljbffr