Étude de la vitrification des aluminates de chaux en fonction de leur composition : application aux ciments alumineux

 

Contexte et objectif :

Expert de la technologie des aluminates de calcium, la société Imerys Aluminates propose des matériaux minéraux de spécialités de grande qualité, innovants et souvent prospectifs. Il s’agit de liants hydrauliques (ciments alumineux) utilisés dans des domaines très variés tels que l’industrie des réfractaires, la métallurgie, le bâtiment… Aujourd’hui la gamme de produits disponibles sur le marché doit évoluer pour mieux répondre aux besoins des clients utilisateurs de ciment alumineux.

L’objectif de cette thèse CIFRE est d’acquérir des connaissances scientifiques concernant les mécanismes fondamentaux de vitrification et a contrario de cristallisation en température des ciments alumineux en relation avec leur composition et leur structure aux échelles locales et globales. Il s’agit notamment de quantifier la vitesse de refroidissement pour l’obtention de verres du système alumine-chaux en prenant en compte différents paramètres : composition chimique, structure, température et présence d’additifs. Cette recherche devra apporter des éléments de compréhension sur la stabilité du liquide en fonction de la température, les processus de germination et de croissance de cristaux. Elle permettra de définir les domaines de vitrification des ciments. Des matériaux à base de ces ciments seront élaborés pour des applications spécifiques.

Programme de travail :

La thèse se déroulera dans le laboratoire CEMHTI, à Orléans, au sein de l’équipe « Matériaux réfractaires : élaboration et corrosion ». En bénéficiant des techniques de caractérisations du laboratoire et de l’expertise des membres du laboratoire, le doctorant participera activement à toutes les caractérisations expérimentales pour lui donner des compétences dans les différentes techniques utilisées :

 Analyse thermique (ATG, ATD/DSC) jusqu’à haute température ;

 Diffraction des rayons X à température ambiante et à haute température jusqu’à 1600°C ;

 Résonance magnétique nucléaire du solide à haute résolution ;

 Spectroscopie Raman à température ambiante et à haute température jusqu’à 1500°C ;

 Microscopie électronique à balayage et en transmission ;

 Élaboration et mesure des propriétés physico-chimiques sans contact par lévitation aérodynamique (densité, tension superficielle, viscosité)

 

Les résultats obtenus au cours de la thèse pourront, sans attendre la fin de la thèse, être appliqués in situ durant les campagnes industrielles auxquelles le doctorant pourra participer. Ainsi les observations et les modélisations réalisées à l’échelle du laboratoire pourront être validées à l’échelle industrielle. Cette confrontation consolidera les orientations que l’étude pourra prendre au cours du travail.

Enfin, les ciments alumineux optimisés seront utilisés pour élaborer des bétons dont les propriétés de mise en oeuvre ainsi que celles en service seront déterminées en fonction des applications visées.

 

Profil : titulaire d’un master 2 recherche au 1er septembre 2018. Caractérisation physico-chimique. Goût et compétences pour l’expérimentation.

Début de la thèse : sept. – oct. 2018.

Localisation géographique : CEMHTI, Orléans, France + courts séjours au centre de recherche d’Imerys Aluminates à Vaulx-le-milieu.

 

Pour tout renseignement, contacter :

 Pr. Jacques Poirier, animateur de l’équipe. Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. - 02.38.25.55.14

 Dr. Emmanuel de Bilbao, encadrant. Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. - 02.38.25.56.96