Caractérisation de La Tenue Des Matériaux

**Caractérisation de la tenue des matériaux composites bas carbone sous sollicitations thermomécaniques extrêmes (incendie).**:

- Réf **ABG-126606**
- Sujet de Thèse- 31/10/2024- Contrat doctoral- Ecole Centrale de Lyon / ENISE- Lieu de travail- Saint-Etienne - Auvergne-Rhône-Alpes - France- Intitulé du sujet- Caractérisation de la tenue des matériaux composites bas carbone sous sollicitations thermomécaniques extrêmes (incendie).- Champs scientifiques- Génie civil, BTP

**Description du sujet**:

- Le projet proposé s’inscrit à la croisée de plusieurs enjeux majeurs bien que de portées inégales ; l’aménagement, la réhabilitation et la mise en sécurité infrastructures souterraines dans une perspective de maîtrise des ressources mobilisées, de limitation de l’empreinte carbone induite et de réduction des risques hygiène sécurité.- Les tunnels urbains ou non urbains directement liés au domaine du transport (automobile, ferroviaire, métro ) ou à la circulation des réseaux (égouts, communications) correspondent un réseau d’infrastructures existantes à aménager, entretenir, et réhabiliter notamment vis-à-vis de conditions extrêmes de sollicitation (incendies) en conditions d’exploitation.- Au-delà du risque incendie, désormais prégnant, de nombreuses typologies ont été mises en évidence par le CETU : (désordres des dispositifs d’étanchéité et de drainage ; désordres de la structure porteuse (fissuration) (déformations excessives) ; désordres des équipements (chaussée, cloison, refuge ) ; désordres accidentels (explosion). S’il est indéniable que la mobilisation des matériaux composites à base polymère (PRF : Polymer Reinforced Fabric) a permis de pallier certaines limites des différentes techniques de mise en oeuvre, ils n’en restent pas moins inopérants vis-à-vis du risque incendie du fait de la nature de la matrice, laquelle présente, par ailleurs, des propriétés peu en phase avec les problématiques d’hygiène et sécurité.- Ainsi, les matériaux composites TRC (Textile Reinforced Concrete) à bas carbone (matrice minérale, géopolymère, têxtile technique sans carbone : végétal, basalte Etc) constituent une solution alternative originale et prometteuse.- Ce travail mettra en œuvre une nouvelle approche multi-échelles en ayant comme idée directrice d’étudier finement le couplage thermo-mécanique en conditions extrêmes après avoir formulé et optimisé les matériaux TRC:
- Formuler des composites (TRC) répondant aux exigences performantielles de base pour l’aménagement et la réhabilitation d’infrastructures souterraines (Matériaux et procédés en termes de résistance, d’étanchéité pour le gros œuvre permettant de réduire l’énergie grise des ouvrages).
- Caractérisation de la tenue thermo-mécanique du matériau composite TRC bas carbone retenu.
- Caractérisation performantielle du système (composite/élément de structure). Analyse des mécanismes de dégradation et cinétiques de rupture au feu via les approches « à chaud » et résiduelle.
- Modélisation numérique de la tenue des systèmes (composite/élément de structure).

**Fire resistance characterization of low carbon composite materials under extreme thermomechanical stresses. Application to the rehabilitation of the built heritage.**

The proposed project is at the crossroads of several major issues, although of unequal scope; the development, rehabilitation and securing of underground infrastructures with a view to controlling the resources used, limiting the induced carbon footprint and reducing health and safety risks.

Urban or non-urban tunnels directly linked to the field of transport (automobile, rail, metro, etc.) or to the circulation of networks (sewers, communications) correspond to a network of existing infrastructures to be developed, maintained and rehabilitated, in particular with regard to extreme stress conditions (fires) in operating conditions. Beyond the fire risk, which is now prevalent, many typologies have been highlighted by the CETU: (disorders of the waterproofing and drainage devices; disorders of the load-bearing structure (cracking) (excessive deformations); disorders of the equipment (roadway, partition, refuge, etc.); accidental disorders (explosion). While it is undeniable that the mobilization of polymer-based composite materials (PRF: Polymer Reinforced Fabric) has made it possible to overcome certain limitations of the various implementation techniques, they are nonetheless ineffective with regard to the fire risk due to the nature of the matrix, which also has properties that are not very in line with health and safety issues.

Thus, low-carbon TRC (Textile Reinforced Concrete) composite materials (mineral matrix, geopolymer, carbon-free technical têxtile: plant, basalt, etc.) constitute an original and promising alternative solution.

This work will implement a new multi-scale approach wit