ED Sciences Physiques et de l'Ingénieur
Etude d'un béton géopolymère écologique à ultra haute performance à base de sous-produits industriels et de matériaux recyclés
par Youssef SLEIMAN (I2M - Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 9h00 - Salle A9 Université de Bordeaux, 351 cours de la Libération 33405 Talence CEDEX
devant le jury composé de
- Nadia SAIYOURI - Professeure des universités - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Zoubir-Mehdi SBARTAÏ - Professeur des universités - Université de Bordeaux - CoDirecteur de these
- Mokhfi TAKARLI - Maître de conférences - Université de Limoges - Examinateur
- Karim AÏT-MOKHTAR - Professeur des universités - Université de La Rochelle - Examinateur
- Yun JIA - Maîtresse de conférences - Université de Lille - Rapporteur
- Ali-Nordine LEKLOU - Professeur des universités - Université de Nantes - Rapporteur
Les flotteurs photovoltaïques offshore sont aujourd'hui construits en béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP) à base de ciment Portland, dont le carbone incorporé se situe dans la partie haute du secteur de la construction. Cette thèse développe, caractérise, modélise et évalue un béton géopolymère à ultra-hautes performances (GEO), 100% sans ciment et à cure ambiante, comme candidat au remplacement, dans le cadre du projet Horizon Europe NATURSEA-PV. Une optimisation séquentielle en six étapes d'un liant laitier et fumée de silice, activé par silicate de sodium et KOH 10 M, renforcé par 108 kg/m3 de fibres d'acier recyclées issues de pneus usagés et de fibres vierges, satisfait simultanément les cinq critères d'acceptation du projet en cure ambiante : 65 MPa à 24 heures, 152 ± 5 MPa à 28 jours sur demi-prismes EN 196-1, 208 mm d'étalement, 23 min de temps ouvert et 60% en masse de fibres recyclées. Cette valeur à 28 jours représente 92% du témoin cimentaire REF, à 165 ± 4 MPa sur géométrie appariée. La spectroscopie d'impédance électrochimique de 1 à 28 jours montre que l'indicateur optimal de résistance est propre au liant : le coefficient de Warburg suit la résistance du GEO (r de Pearson = 0,983 en axes logarithmiques, p < 0,001), statistiquement indiscernable de la résistance des pores du gel R2 retenue pour REF (r = 0,987), et aucun des deux ne convient à l'autre liant. L'émission acoustique en flexion trois points identifie un chemin de rupture cohésif dominé par la décohésion dans le GEO, contre un arrachement frictionnel dans le REF ; un modèle d'endommagement continu calé sur la réponse en flexion mesurée reproduit la charge au pic à 2,3% près, mais non la branche post-pic. Douze mois d'immersion sulfatique et acide, des essais de migration des chlorures et d'exposition thermique, et une campagne offshore de 10 mois à HarshLab établissent une résistance supérieure aux sulfates et aux acides, l'absence de front de chlorures et de carbonatation après immersion réelle, et le maintien intégral de la classe mécanique BFUP dans les trois zones d'exposition ; le seul déficit, 36% de résistance résiduelle en compression à 600 °C contre 90% pour REF, se situe hors de l'enveloppe de service marin. Une évaluation de l'empreinte carbone du berceau à la tombe selon l'EN 15804+A2 retourne une réduction de 37% par m3 et de 32,1% par tonne face à une DEP vérifiée par tierce partie pour le BFUP de référence, satisfaisant l'objectif carbone du projet, tandis que l'objectif de coût rapporté à la résistance n'est pas atteint, à 10,9% pour une exigence de 35%. GEO est ainsi mécaniquement conforme, monitorable, durable en mer et substantiellement moins carboné que le BFUP qu'il remplace.