Sujet de Thèse Sur stabilisation Naturelle Par Action Microbienne en Mobilisant Le Fer Dans Les Matériaux en Terre Crue

**Sujet de thèse sur "Stabilisation naturelle par action microbienne en mobilisant le fer dans les matériaux en terre crue "**: - Réf **ABG-128761** - Sujet de Thèse - 19/02/2025 - Contrat doctoral - Université Gustave Eiffel - Lieu de travail- Bouguenais cedex - Pays de la Loire - France - Intitulé du sujet- Sujet de thèse sur "Stabilisation naturelle par action microbienne en mobilisant le fer dans les matériaux en terre crue " - Champs scientifiques- Matériaux - Chimie - Génie civil, BTP - Mots clés- géomatériau, géochimie, Terre Crue, Stabilisation naturelle, Action microbienne, Latéritisation, renforcement **Description du sujet**: **1. Contexte de l’étude** - Les matériaux en terre crue sont constitués d’éléments naturels issus soit des couches de sol formées par la pédogénèse, soit de dépôts sédimentaires relativement récents voire anthropiques. La fraction argileuse constituée principalement de minéraux argileux (mais pas que), représente un constituant essentiel des matériaux en terre crue, qui s’avère déterminant quant au comportement hygrothermique et mécanique du matériau car elle assure la cohésion du matériau. Or, le comportement des minéraux argileux peut varier de façon importante en fonction de la nature des cations (Na, Ca, Mg, K, Li ) compensant les défauts de charge de leur structure cristalline. Notamment, l’adsorption d’eau dans l’espace interfoliaire des minéraux argileux gonflants dépend fortement de la taille et de la valence des cations en présence1. De même, des études récentes montrent une relation entre la capacité d’adsorption d’eau de la terre crue (mesurée de manière indirecte par la mesure de la valeur au bleu), la densité sèche et le comportement mécanique2, la mesure de la valeur au bleu étant également influencée par les cations compensateurs des minéraux argileux. - Outre les argiles et les cations qui les accompagnent et qui ont fait l’objet de nombreuses études (calcul des constantes d’échange, impact sur le retrait/gonflement, modélisation moléculaire du nombre de couches d’eau adsorbée ), les phases secondaires dans la fraction argileuse des sols sont souvent ignorées dans le domaine de la construction terre crue. Or certaines études notamment en géochimie ont montré l’importance des oxydes métalliques notamment les oxydes de fer très répandus dans le sol. Ces oxydes métalliques peuvent influencer également de façon significative la résistance en compression mesurée sur des mortiers de terre d’origine tropicale avec une prédominance des argiles kaolinitique3,4. Cette étude a également démontré l’importance du pH (KCl) du sol sur la résistance à la compression de ce type de sol. Certains sols ayant subi une latéritisation importante en milieu tropical montrent également des particules cimentées par la précipitation d’oxydes métalliques. Toutes ces études montrent une importance non négligeable des cations adsorbés ou dans l’eau de pore du sol y compris le fer ou l’aluminium) car ils peuvent non seulement modifier l’équilibre électrostatique entre particules fines du sol contrôlant la floculation/dispersion des feuillets d’argiles mais aussi précipiter pour former des composés carbonatés (en présence de CO2 et si le pH le permet) ou des oxydes notamment de fer. - Dans le domaine de la terre crue, certaines pratiques traditionnelles lorsque des fibres végétales sont ajoutées impliquent une maturation du matériau après gâchage. Or l’activité microbienne qui se développe en présence d’oxygène et de matière carbonée (les fibres) induit une réduction du Fe3+ combinée à une augmentation du pH via des réactions enzymatiques. Ce mécanisme induit une mise en mouvement du fer dans le sol et sa précipitation puis sa possible interaction avec les minéraux argileux. On peut s’attendre alors à une augmentation de la résistance du matériau à la fois via une augmentation de la densité sèche du matériau (facteur impactant les performances de la terre crue comme démontré par de nombreuses études) et via la formation de liaison de cimentation entre particules. - La compréhension du rôle des éléments secondaires présents dans le sol et leur interaction avec les feuillets d’argiles en incluant les processus microbiennes, de même que les processus de latéritisation observée dans des sols fortement lessivés, peut permettre d’améliorer les performances du matériau terre crue en termes de propriétés mécaniques mais aussi en termes de durabilité (principalement la résistance à l’eau). **2. Objectifs de l’étude** - Cette étude a pour objectif principal de mieux comprendre le comportement des matériaux en terre pour en favoriser son usage dans la construction moderne. En s’inspirant des techniques traditionnelles, qui pratiquent une maturation microbienne et donc potentiellement une activation du rôle du fer sur la stabilité des assemblages argileux, l’étude permettra d’apporter une meilleure compréhension sur ces méthodes qui permettent d’améliorer les propriétés des matériaux. Cette améliora