Technicien supérieur par apprentissage – Sciences et Génie des matériaux / Physico-chimie des matériaux H/F

Date de début du contrat

2023 09 01

Durée du contrat

12 mois

Descriptif de la mission

Notre laboratoire recherche pour la rentrée 2024 un.e apprenti.e pour
participer à l’un de ses projets de R&D.
Le sujet sur lequel l’alternant se positionnera porte sur les géomatériaux notamment le matériau
terre crue utilisé pour produire des bâtiments à faible impact environnemental. Si ce matériau était
couramment utilisé avant l’introduction des ciments hydrauliques modernes, son retour dans le panel
des matériaux de construction modernes demande de préciser voire améliorer un certain nombre de
ses propriétés notamment sa durabilité face à l’eau.
En effet, le matériau terre crue constitué en partie de particules fines (c’est-à-dire des argiles) et
d’autres fractions granulaires, reste sensible à l’eau liquide qui entraine une dispersion des particules
et une perte de matière par érosion de contact. De même lors de la mise en œuvre du matériau terre
crue initialement humide (ce qui permet son compactage ou moulage), le séchage qui s’en suit peut
entrainer de la fissuration et du retrait. Ces phénomènes peuvent rendre impropre le matériau pour
une utilisation ultérieure. Si l’utilisation de chaux et de ciment moderne restent des moyens courants
pour remédier à ces problèmes, ces additions à la terre ont un fort impact négatif du point de vue
environnemental. Aussi on est amené à trouver des solutions alternatives notamment l’utilisation de
processus qui s’inspirent de la nature et des processus impliquant des microorganismes comme la
biocimentation.
L'objectif dans le cadre du poste d’alternant sera de travailler sur l’une des solutions
alternatives qui est basée sur des réactions enzymatiques de type urée/uréase. Ce procédé
permettre de stabiliser le matériau terre crue c’est-à-dire diminuer sa sensibilité à l’eau en
diminuant l’adsorption d’eau et en même temps de le renforcer mécaniquement avec de la
biocimentation. Plusieurs réactions enzymatiques pourront être envisagées ainsi que des
additifs de plusieurs natures afin d’obtenir une ou des formulations efficaces, durable et
environnementalement compatibles selon le type de sol à traiter.

Descriptif du travail de l’apprenti :
1) Travail de recherche bibliographique et état de l’art
Il s’agit de se familiariser avec les méthodes de renforcement des sols traditionnels (avec des liants
hydrauliques comme la chaux ou le ciment) et la recherche de méthodes plus innovantes mettant en
jeu de la biocimentation avec la précipitation de carbonates mais possiblement d’autres composés
qui peuvent assurer le rôle de liant entre les particules du sol. Il faudra à la fois rechercher dans la
littérature les performances des matériaux après traitement mais également les processus mettant en
jeu des réactions physico-chimiques et biochimiques dans ces traitements, leurs avantages et
inconvénients voire leur impact potentiel sur l’environnement.
2) Travail expérimental de formulation et de caractérisation des performances des
matériaux terre crue traités
Le travail consistera à formuler un traitement efficace en fonction des caractéristiques du ou des sols
à traiter et des limites imposées par le process de fabrication sur une plateforme de production
industrielle de briques de terre comprimée (BTC). Il s’agit d’optimiser le plan d’expérience pour
tenir compte d’un nombre important de paramètres notamment les caractéristiques du sol traité (un sol limoneux d’ores et déjà utilisé à l’échelle industrielle fera l’objet des développements), les additifs
(nombre, type, concentration…), les conditions environnementales du traitement (température,
humidité….) et le phasage des opérations comme les temps de mélange, de pause, de séchage, de
cure.
On souhaite à terme trouver un moyen de formuler le traitement en se basant sur des
caractéristiques du sol sans passer par une approche empirique consistant à faire varier chaque
paramètre. Pour cela, on essaiera de mettre en place un test rapide en réacteur (titrateur) pour
cerner les formules à tester sur des éprouvettes (briques) de sol. A partir de ces résultats, l’apprenti
pourra apporter des éléments de compréhension quant aux interactions entre minéraux du sol
(argile), enzymes (typiquement l’uréase qui agit sur l’urée), matière organique du sol voire bactéries
(qui peuvent se développer naturellement dans un sol humide avec de la matière organique).
Enfin, on mesurera les performances des éprouvettes traitées avec les enzymes en termes
d’augmentation de la résistance mécanique du matériau et/ou d’augmentation de la tenue à
l’eau du matériau (durabilité). Sur ce dernier point, les tests de durabilité « normés » (pour les
BTC) seront confrontés à des tests développés au laboratoire et de nouveaux protocoles
pourront été proposés/développés.

L’apprenti acquerra de l’expérience scientifique pour :
- Caractériser différents matériaux naturels communément rencontrés dans le génie civil et
en particulier les sols et les argiles ainsi que de l’expérience dans le domaine de la biochimie
(réaction enzymatique).
- Manipuler une grande variété d'équipements entre autre : des essais spécifiques à la
géotechnique et à la construction en terre crue (la plupart normalisés) seront abordés comme
la mesure de la valeur de bleu, l’analyse granulométrique par sédimentation/tamisage, les
mesures de consistance des sols (essai d’enfoncement, scissomètre, mesures des limites
d’Atterberg…), les mesures de durabilité/résistance à l’érosion (entre autre le crumb test ou
le pinhole test). Le laboratoire possède également les équipements permettant d’observer et
caractériser du point de vue chimique, minéralogique et microstructural les matériaux testés
mécaniquement (diffraction de rayons X, microscopie électronique à balayage et microscopie
optique pour la pétrographie, porosimétrie par intrusion de mercure, mesure de la matière
organique à l’aide d’un analyseur carbone/soufre, ICP/OES; ATD/ATG, FTIR/ATR
titrateur/zétamétrie pour les mesures de charge de surface, tensiométrie sur poudre (mesure
d’angle de contact et de mouillabilité), essai de lixiviation. Les propriétés d’usage de type
mécanique seront testés via des presses (de compression uniaxiale) ou des mesures non
destructives de type vitesse du son/fréquence de résonnance ou nanoindentation.

Profil recherché 

Formation et expérience professionnelle :
Diplôme permettant le recrutement en 3e Année BUT ou Licence Pro « Sciences et Génie des
Matériaux », « Physico-chimie des matériaux »

Compétences requises :
? Compétences techniques : compétences en sciences des matériaux et physico-chimie (des
connaissances en biochimie/enzymes seraient un plus)
? Compétences transversales : goût prononcé pour l’expérimentation en laboratoire (une
précédente expérience en laboratoire sera appréciée). Une certaine autonomie est requise
pour développer sujet de même qu’une curiosité scientifique.
? Compétences relationnelles : travailler en équipe et communiquer aisément en réunion ou
à l’écrit
? Modes de formation : compagnonnage par chercheurs, techniciens
Compétence : sérieux, fiabilité, goût pour la pluridisciplinarité, flexibilité et curiosité qui sont les
qualités requises dans un laboratoire de recherche dont les activités se renouvellent et s’adaptent
aux demandes