Thèse Optimisation des Propriétés Thermo-Hydro-Mécaniques des Structures de Chaussée en Béton H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Centrale Nantes École doctorale : École doctorale Sciences de l'Ingénierie et des Systèmes Laboratoire de recherche : INSTITUT DE RECHERCHE EN GÉNIE CIVIL ET MÉCANIQUE Direction de la thèse : Frederic GRONDIN Date limite de candidature : 2026-06-30T00:00:00 Lorsqu'on parle de milieux urbains, on sous-entend l'aménagement d'habitats et d'infrastructures et donc une augmentation de l'imperméabilisation des sols. Il est question entre autre d'une modification du rythme de la biodiversité (filtration de l'eau souterraine), du risque d'inondation associé, ou de sécheresse. La ville, tout en se rénovant pour réduire les impacts négatifs sur sa biodiversité, doit pouvoir continuer à développer l'habitat. Elle doit aussi s'adapter aux modifications environnementales. Les aménagements urbains sont responsables de la formation des « îlots de chaleur urbains » (ICU). Le caractère confiné du milieu urbain dense (canyons urbains) peut être préjudiciable en été. En effet, le piégeage radiatif (réflexions multiples et absorption solaire) et le confinement aéraulique des canyons urbains (zones de recirculation) peuvent entraîner des ICU localement. Le réchauffement climatique accentuera les canyons urbains lorsque la différence de température entre des secteurs de la ville devient très grande. La végétalisation des enveloppes de bâtiment participe au rafraichissement direct de cet environnement proche ; il a déjà été démontré que l'implantation d'arbres le long des rues peut réduire l'ombrage apporté et permet de modifier l'albédo du sol et donc les phénomènes d'ICU. Toutefois, leur alignement limite la ventilation des rues et de récentes études ont montré que la photosynthèse des arbres couplée à la pollution atmosphérique génère une mauvaise qualité de l'air ambiant. Des études sont en cours dans le cadre du Projet National ISSU pour établir des modèles d'analyse d'une solution basée sur l'évaporation de l'eau à travers les chaussées pour contribuer au rafraichissement. La structure est composée d'une couche de surface en béton, reposante sur des couches de graviers et un réservoir contenant de l'eau en sous-sol. Les études actuelles portent sur une analyse macroscopique des phénomènes. Les premiers résultats montrent que des variations locales des propriétés ont un effet non négligeable sur la température à la surface. Par-ailleurs, les cycles répétés de séchage de mouillage peuvent provoquer des dégradations de la structure. Afin de pérenniser l'efficacité du rafraichissement et de la résistance des chaussées, il est proposé dans ce sujet de doctorat d'étudier les mécanismes de transfert de masse fluide et de chaleur à l'échelle microscopique et les effets sur la résistance mécanique. Un modèle multi-échelles sera développé, basé sur les nombreux travaux réalisés dans le laboratoire sur les couplages multi-physiques dans les matériaux cimentaires. Un prototype expérimental sera développé à une échelle permettant de représenter les phénomènes macroscopiques tout en permettant une analyse à l'échelle des composants de la structure. Le projet doctoral est transversal à plusieurs axes de recherche. Il s'inscrit dans le cadre du projet AMI CMA BTP et dans les nouveaux axes de recherche de la Chaire de recherche EDYCEM. La doctorante ou le doctorant fera partie de deux équipes de recherche ; celle de l'Unité Thématique VERDUR du GeM et celle de l'axe de recherche « Faire évoluer les propriétés d'usage » de la Fédération CNRS FRESC.
le projet s'inscrit dans la Chaire EDYCEM et dans le projet AMI CMA BTP.