Offre de thèse (H/F) en physico-chimie des matériaux cimentaires

Sujet de thèse :
Sujet de Thèse : Rhéologie et hydratation des ciments silico-magnésiens

Le ciment Portland, principal composant utilisé comme liant dans le béton et d’autres matériaux de construction, est le produit manufacturé le plus utilisé au monde, avec une production annuelle dépassant les 4 milliards de tonnes. Sa fabrication est responsable d’environ 8 % des émissions mondiales de CO2 d’origine anthropique. Décarboner l’industrie cimentière pour atteindre la neutralité carbone est particulièrement difficile, car une part importante des émissions provient des réactions chimiques intrinsèques à sa production.
Le clinker, composant principal du ciment Portland ordinaire (CPO), est obtenu par calcination à 1450 °C dans un four rotatif d’un mélange minéral composé d’environ 80 % de calcaire (essentiellement du carbonate de calcium, CaCO3) et 20 % d’argile (un minéral silico-aluminé). Une large fraction des émissions de CO2 provient ainsi de la décarbonatation du calcaire vers 900 °C. Par conséquent, même en utilisant une énergie totalement décarbonée pour la production et le transport, l’empreinte carbone minimale reste d’environ 600 kg de CO2 par tonne de clinker, uniquement due à la décarbonatation du calcaire. Cette limite ne peut être franchie qu’en ayant recours à des technologies complémentaires, impliquant des coûts supplémentaires difficiles à absorber compte tenu du faible prix de vente du ciment à la tonne.
La plupart des recherches actuelles dans le secteur du ciment et du béton portent sur le développement de nouveaux liants à faible teneur en CO2. La stratégie la plus répandue consiste à réduire la part de clinker Portland en le remplaçant partiellement par des ajouts cimentaires (SCMs) et/ou en diminuant sa proportion dans les formulations de bétons. Cependant, ces solutions ne permettent pas à elles seules d’atteindre la neutralité carbone, car le clinker Portland demeure un élément indispensable dans ces formulations.

Contexte :
Cette thèse sera effectuée dans le cadre d'un contrat Européen (Horison Europe, EIC). Le travail sera partagé entre deux laboratoires du Plateau de Saclay: Le Laboratoire de Mécanique Paris-Saclay (LMPS) de l’ENS Paris-Saclay/Ecole Centrale/CNRS et le Laboratoire de Physique des Solides (LPS) de l’Université Paris-Saclay/CNRS.
Le LMPS est une unité mixte ENS Paris-Saclay/Ecole Centrale/CNRS. Le Laboratoire mène des recherches de premier plan au niveau national et international dans le domaine de la mécanique et des matériaux. Le LMPS est divisé en quatre grandes équipes de recherche (d’environ 50 personnes chacune). Le travail de thèse sera effectué au sein de l’équipe « OMEIR » (Ouvrages, Matériaux, Environnement : Interactions et Risques). Le Laboratoire va apporter notamment son expertise dans le domaine des matériaux cimentaires et en particulier leur comportement mécanique.
Le LPS est une unité mixte CNRS-Université Paris Saclay. Le Laborat
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