3 ans

Elementary mechanisms of hydro-mechanical deformation in clay and cement: Insight from atomistic and meso-scale modeling

Microporous materials (porous materials with pores smaller than 2nm) are known to exhibit unusual poro-mechanical behaviors, because of the confinement of the fluid in the micropores. Clay- and cement-based materials are some of the most widespread microporous materials, in which confined water is known to induce anomalous hydro-mechanical couplings such as drying shrinkage, thermal contraction, and accelerated creep rate. A better understanding of those couplings is of prime importance for a variety of applications from the security of geological storage and aging infrastructure to landslide and preservation of cultural heritage. However, the elementary mechanisms of deformation that relates water confinement to the macroscopic response are poorly known, in particular the role of the meso-structure (structure between a few nm and a few µm). Bridging the gap between the molecular and continuum scales could pave the way to strategies for the mitigation or control of hydro-mechanical couplings. The objective of this PhD project is to use molecular and meso-scale modeling to investigate the deformation mechanisms behind hydro-mechanical couplings in clay and cement.
Laurent Brochard - Contacter
Laboratoire NAVIER
Ecole des Ponts ParisTech
6 / 8 avenue Blaise Pascal
CHAMPS SUR MARNE
F-77455 MARNE LA VALLEE CEDEX 2

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3 mois

Mise en place d’une procédure de mesure de coefficient de diffusion translationnelle en phase liquide par RMN bas champ.

Ce stage de trois mois consiste donc à réaliser des premières mesures de coefficient de diffusion translationnelle sur des échantillons connus de différentes viscosités dans des conditions contrôlées grâce à une procédure standard et automatisée déjà en place. L’objectif est de pouvoir mieux appréhender divers aspects de cette méthode comme la reproductibilité, les incertitudes de mesure, la sensibilité aux conditions expérimentales (température, quantité de matière, viscosité…) ou aux paramètres de la séquence standard mis en jeu pour cette mesure, ou encore l’influence des paramètres de la séquence sur le temps de la mesure. Grâce au travail fourni par le ou la stagiaire, la plate-forme IRM/RMN du laboratoire Navier pourra ensuite proposer non seulement des mesures de coefficient de diffusion translationnelle mais aussi un cadre scientifique plus rigoureux fondé sur des données de terrain ainsi qu’une utilisation de cette séquence facilitée par une fiche technique, réalisée par le ou la stagiaire, adaptée aux besoins du laboratoire.

3 ans

Comportement quasi-statique de poudres cohésives : expériences et simulations numériques.

Les matériaux constitués de grains solides interagissant par des contacts adhésifs se rencontrent dans différents domaines d’application (dont le génie civil, les industries agro-alimentaires et pharmaceutiques). On propose d’en étudier les propriétés à partir d’un modèle générique de poudre, assemblage de grains sphériques dont les contacts peuvent transmettre une traction, dont il sera possible de relier les comportements macroscopiques à leurs origines micromécaniques, à l’échelle des grains et des contacts. De tels systèmes ont été étudiés expérimentalement et par la simulation numérique de type « éléments discrets » (DEM) sous deux aspects : la compression isotrope ou œdométrique, avec l’effondrement des structures initialement lâches ; et le cisaillement maintenu (l’ « état critique » au sens de la géomécanique, ou les écoulements inertiels). Entre ces deux situations extrêmes, l’évolution quasi-statique, telle qu’étudiée en mécanique des sols, du matériau granulaire cohésif, avec sa grande variété de microstructures possibles, du fait de la stabilisation de structureslâches, reste peu connue.