Rapport d’activité 2014

Chaire Constructions, matériaux et innovations

I – Rappel de la thématique de la Chaire

La Chaire Constructions Matériaux et Innovations a pour objectif de soutenir développer des activités de recherche et de formation.

L’activité de la chaire se développe essentiellement au sein de l’université de Cergy-Pontoise dans l’UFR de Sciences et Techniques et l’IUT (composantes incluant un laboratoire de recherche en Génie Civil (L2MGC) et des départements de formations en Génie Civil). Un conseil d’orientation de la chaire est constitué. Il se réunit au moins une fois par an. Il est composé du titulaire et co-titulaire de la chaire, de représentants des mécènes, d’un représentant de la Fondation UCP, de scientifiques et de personnalités qualifiées. L’objet de ce conseil d’orientation est de faire le bilan de l’activité de l’année écoulée et d’échanger sur les pistes de développement.

En 2014, la Chaire est soutenue par la Fédération Nationale des Travaux Publics (FNTP), Eiffage Travaux Publics et Spie fondations.

Titulaire de la Chaire : Albert Noumowé Co-Titulaire : Anne-Lise Beaucour

II- L’activité de recherche en 2014

A) Les stages

- Stage de A. Poaneru, étudiant de l’université de Bucarest. Cet étudiant a effectué un séjour de 5 mois au L2MGC et a travaillé en lien avec Olivier Helson sur la formulation et la caractérisation des bétons de sols. En juillet 2014, il a présenté ses résultats devant le comité de suivi à la FNTP. Ces travaux seront poursuivis en 2015 en lien avec la thèse d’Olivier Helson (cf ci-dessous).

B) Les thèses

- Thèse de doctorat sur l’amélioration de la stabilité thermique des bétons par incorporation de cocktails de

fibres : application aux tunnels, Nonna Yermak.

Financement FNTP et Eiffage Travaux Publics. Nonna Yermak terminera la phase d’essais en laboratoire en février 2015. Commencera alors la phase de rédaction du mémoire de thèse. Nonna Yermak a présenté un bilan de ses résultats expérimentaux devant le comité Matériaux de la FNTP en octobre 2014. Résumé de l’état des travaux de la thèse de Nonna Yermak

Ce travail vise à améliorer le comportement des bétons à haute température en utilisant les fibres de polypropylène et les fibres métalliques. Différentes compositions de béton ont été formulées en faisant varier la nature des granulats, la teneur en eau, la longueur des fibres de polypropylène, le dosage en fibres de polypropylène et métalliques. Les éprouvettes issues de ces formulations sont conservées suivant trois modes différents puis soumises à un chauffage ISO 834. Les résultats ont montré une forte instabilité thermique des bétons contenant 60 kg/m

3 de fibres métalliques. L’ajout de 0,75 kg/m

3 de fibres de polypropylène a permis

d’éviter l’écaillage des bétons contenant 60 kg/m3 de fibres métalliques que les bétons soient proches de l’état

saturé ou non. L’objectif des travaux en cours est d’expliquer l’origine de l’instabilité thermique des bétons à fort dosage en fibres. Pour cela l’évolution des propriétés de transferts hydrique et thermique en fonction de l’augmentation de la température est analysée sur des bétons avec ou sans fibres de polypropylène. Ces résultats sont couplés à une analyse de l’évolution de la microstructure par microscopie électronique à balayage. Par ailleurs, il est important de déterminer l’influence des fibres métalliques et de polypropylène sur le comportement post-incendie de ces bétons. L’évolution des résistances en compression et traction ainsi que du module d’Young en fonction de la température fait donc aussi l’objet des recherches en cours.

-Thèse de doctorat sur la formulation et la durabilité des bétons de sols, Olivier Helson

Financement FNTP et Spie fondations Olivier Helson a présenté l’évolution de ses travaux au comité Sols de la FNTP en octobre 2014. Ces travaux avancent bien selon le planning établi en début de thèse. Résumé de l’état des travaux de la thèse d’Olivier Helson

Le jet grouting et le soil mixing consistent à mélanger le sol avec un liant hydraulique, afin de former un « béton de sol ». L’utilisation de ce matériau dans la réalisation d’éléments structurels oblige à mieux comprendre son comportement, notamment en vue du dimensionnement. Au cours de cette première année de thèse, les influences respectives du dosage en ciment, de la granulométrie du sable, et de la teneur en argile du sol sur l’ouvrabilité du matériau et ses performances mécaniques ont été analysées. Les premiers résultats ont mis en évidence un pourcentage seuil d’argile en deçà duquel la résistance en compression du béton de sol n’est pas impactée. Les gains de résistance et de rigidité du béton de sol apportés par une augmentation du dosage en ciment ont pu être quantifiés en fonction de la teneur en argile du sol et des conditions de cure. La plus forte porosité de ces matériaux les rend plus vulnérables aux différentes agressions. Les travaux en cours concernent ainsi la durabilité de ces matériaux et se basent sur des techniques de vieillissement accéléré. Les résultats de ces recherches permettront d’avoir une meilleure visibilité de la durée de vie de ces ouvrages.

C) Organisation de manifestations scientifiques

Colloque organisé le 27 mai 2014 : Bâtiments et ouvrages en béton- Application en sécurité incendie- Place et avenir des bétons recyclés

Ce rendez-vous scientifique et technique s’inscrit dans la continuité du colloque sur la tenue au feu des bétons en 2012. Cette nouvelle édition a permis de présenter les avancées en matière de comportement des bétons en condition incendie et d’y associer une thématique scientifique d’actualité. Lors de la seconde partie du colloque, les présentations ont été consacrées à la valorisation des bétons issus de la déconstruction en distinguant la place, l’avenir et les performances des nouveaux matériaux résultants. Programme

Le point de vue des sapeurs pompiers dans l’action Monsieur le colonel Serge Koltchine (directeur adjoint du SDIS 78) Aide aux décisions opérationnelles pendant les sinistres pour améliorer la sécurité et l’efficacité des sapeurs pompiers pendant leurs interventions sur les feux de bâtiments Michel Lebey (Université du Havre) Étude du comportement au feu de bétons avec différents dosages en fibres de polypropylène et en fibres métalliques Nonna Yermak, Prosper Pliya, Anne-Lise Beaucour, Albert Noumowé (UCP), Alain Simon (Eiffage TP) Évaluation des contraintes résiduelles de structures en béton soumises à un incendie Luc Taerwe, Emmanuel Annerel (université de Gand, Belgique) Objectifs et enjeux de la recherche sur les bétons de granulats recyclés Raphaël Bodet (UNPG) Valorisation de granulats issus de déchets de chantiers du BTP : comportement de bétons recyclés soumis à haute température Cléo Laneyrie, Anne-Lise Beaucour, Ronan Hebert, Béatrice Ledesert, Albert Noumowé (UCP) Influence de la pâte de ciment adhérente sur les propriétés des granulats recyclés et des mortiers Sébastien Remond (École des Mines de Douai) Recyclage, environnement et analyse de cycle de vie quelques exemples pour le béton Agnès Jullien (IFSTTAR) Comportement mécanique des bétons et mortiers à granulats recyclés Elhem Ghorbel, Hector Gomart et George Wardeh (UCP)

D) Participation à des manifestations scientifiques

- Les deux doctorants Nonna Yermak et Olivier Helson ont présenté leurs premiers résultats au congrès de l’AUGC (Association Universitaire de Génie Civil) en juin 2014.

III- Les perspectives 2015

A) Nouveau stage

- Stage d’une étudiante brésilienne, Thais Soares, de l’université fédérale de Juiz de Fora. Cette étudiante, qui suit un parcours de mastere thesis, viendra passer 5 mois au L2MGC. Elle conduira des études numériques sur le comportement à haute température d’éléments en béton. Son travail sera en lien avec la thèse de Nonna Yermak.

B) Organisation de manifestations scientifiques

Co-organisation d’un colloque dans le cadre du cycle thématique de 2015 « Matériaux innovants : Innovations dans les matériaux pour les constructions de demain ». Ce sera une occasion supplémentaire de présenter des résultats scientifiques obtenus dans le cadre de travaux de recherche financés par la chaire. La date envisagée pour ce colloque est début juillet 2015.

C) Participation à des manifestations scientifiques

Nonna Yermak présentera ses résultats à la conférence internationale qui aura lieu du 28 au 30 juin 2015 à l’université du Michigan (USA). Il s’agit du “Fifth international workshop on performance, protection & strengthening of structures under extreme loading”. La soutenance de thèse de Nonna Yermak est prévue pour septembre 2015.