Consultation des offres

Les géomatériaux (argiles et bétons) occupent une place très importante dans l’industrie nucléaire. La description précise de leur comportement macroscopique est rendue complexe notamment à cause des silicates de calcium hydratés (C-S-H) résultant de l’hydratation du ciment et constituant la brique de base des matériaux cimentaires. Du fait de leur faible dimension (échelle du nm) les C-S-H restent difficilement accessibles aux moyens expérimentaux d’observation et de caractérisation et leur structure et arrangement spatial sont mal connus. L’objectif de cette thèse est d’utiliser les méthodes atomistiques pour décrire les C-S-H à leur échelle pertinente (nm) et avec des approches adaptées. Les données générées serviront de données d’entrée pour les approches d’homogénéisation multi-échelle dans le but de propager les informations depuis leur échelle pertinente (nanoscopique) jusqu’à l’échelle macroscopique.

Les C-S-H seront modélisés à l’aide de simulations par dynamique moléculaire avec des potentiels empiriques. Nous explorerons les paramètres clés suivants : cristallinité, teneur en eau et morphologie des particules et organisation spatiale. Les structures explorées seront comparées aux données expérimentales disponibles et les résultats seront exploités à l’aide d’approches analytiques d’homogénéisation. L’approche sera ensuite étendue aux déformations différées (fluage, retrait), et à la rétention et au transport d’eau qui sont essentiels pour caractériser la durabilité. Nos modèles structuraux de C-S-H seront basés sur la tobermorite (C-S-H naturel utilisé comme analogue et dont toutes les propriétés sont connues). Alternativement, nous tirerons avantage des travaux de Kunhi-Mohamed et al. pour obtenir une description plus réaliste des C-S-H. Des particules de C-S-H seront distribuées dans des grandes boîtes (typiquement 10 nm d’arête mais idéalement jusqu’à 50 nm voire 100 nm) selon différentes conformations spatiales et les propriétés des empilements de C-S-H seront évaluées à l’aide de simulations full atomistic (non encore réalisé). Alternativement, la méthode gros-grains (coarse-grained) pourra être utilisée pour simplifier le problème. En parallèle, des simulations DFT seront conduites sur des systèmes de tailles réduites pour étudier et affiner la structure des C-S-H. Nous exploiterons les avancées récentes de la spectroscopie RMN in silico pour confronter nos modèles structuraux aux spectres RMN expérimentaux.