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Paris-Saclay
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Univ. Paris-Saclay

Sujet de stage / Master 2 Internship

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Ciment bas carbone: Études de la carbonatation par les rayons X

Spécialité : MATÉRIAUX / Matériaux cimentaires

Contact : Levenstein Mark,
e-Mail : mark.levenstein@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 57 34
Laboratoire : NIMBE/LIONS

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-6 mois
Date limite de constitution de dossier : 31/01/2023

Résumé :
La carbonatation des ciments est une voie prometteuse pour réduire les émissions nettes de CO2 de l'industrie du béton. Cependant, la carbonatation du ciment est mal comprise et étonnamment complexe. Ce stage sera axé sur l'utilisation de l'analyse de la diffraction des rayons X en temps réel pour mieux comprendre la voie de carbonatation de ciments modèles.

Sujet détaillé :
La production de ciments Portland classiques représente jusqu'à 10 % des émissions mondiales de CO2. Environ 40 % de ce CO2 provient de l'énergie dépensée pour chauffer le calcaire et les argiles bruts nécessaires à la production du ciment, tandis que les 60 % restants sont libérés par les carbonates piégés dans le calcaire. Malheureusement, seule une petite fraction de ce CO2 libéré est récupérée lorsque les ciments sont durcis par les processus d'hydratation standard. Pour réduire les émissions nettes de CO2, un nombre croissant de chercheurs et de jeunes entreprises (par exemple, CarbonCure, Solidia, Fortera) s'efforcent de durcir les ciments en combinant l'hydratation et la carbonatation pour récupérer le CO2 libéré. Cependant, la carbonatation des ciments est mal comprise. En fait, nous avons récemment montré qu'elle peut se dérouler par des voies multi-étapes étonnamment complexes.

Ainsi, l'objectif de ce stage est d'étudier la carbonatation d'un système modèle simple de ciment Ca(OH)2 en CaCO3 en utilisant la diffraction des rayons X (DRX) couplée à un environnement d'échantillon microfluidique pour le contrôle du flux de CO2 (Fig. 1b). D'autres formulations de ciment, y compris des additifs cimentaires et des agents de liaison, seront également étudiées. Les expériences microfluidiques seront complétées par des analyses microscopiques, pH et gravimétriques de morceaux de ciment plus grands.
Techniques utilisées au cours du stage :
Diffraction des rayons X, raffinement de Rietveld, microfluidique, microscopie électronique à balayage, microscopie optique, sorption dynamique en phase vapeur, lithographie douce.

Mots clés : Chimie des matériaux, ciment durable, transition énergétique, cristallisation, diffraction des rayons X, microfluidique

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