Description

Face à l’urgence climatique et environnementale, la transition vers des pratiques de construction durable est devenue une priorité. Selon « Global Status Report for Buildings and Construction (Buildings-GSR), 2024/2025 » publié par UN Environment Programme (UNEP) et the Global Alliance for Buildings and Construction (GlobalABC), le secteur du bâtiment est responsable d’environ 32 % de la consommation énergétique mondiale et de 34 % des émissions de CO₂ liées à l’énergie et aux matériaux de construction, positionnant ce secteur comme un levier clé des stratégies de décarbonation.
Dans ce contexte, les matériaux biosourcés apparaissent comme des alternatives crédibles aux matériaux conventionnels, en raison de leur faible impact environnemental et de leurs propriétés hygrothermiques favorables. Les bétons biosourcés, élaborés à partir d’agro-ressources telles que le chanvre, le colza ou la betterave, se distinguent par leur capacité à réguler l’humidité ambiante et à piéger les polluants intérieurs tels que les composés organiques volatils (COV), améliorant ainsi le confort hygrothermique et la qualité de l’air intérieur (QAI).
Cependant, la littérature existante reste largement centrée sur des matériaux étudiés isolément, sans intégrer la complexité des systèmes multicouches couramment utilisés dans le bâtiment, où plusieurs matériaux interagissent, notamment à travers les enduits de finition. Ces interactions peuvent avoir un impact significatif sur les performances globales de la paroi, en particulier sur la capacité tampon hygrique et COV des bétons biosourcés qui la constituent. De plus, très peu d’études combinent approche expérimentale et modélisation numérique multi-échelle pour analyser l’influence des propriétés microstructurales sur les performances hygrothermiques et les émissions de COV, particulièrement à l’échelle réelle des parois multicouches.
Cette thèse vise à combler ces lacunes en proposant une étude à la fois numérique et expérimentale de l’influence des caractéristiques microstructurales sur les performances hygrothermiques de parois, intégrant des bétons biosourcés à base de chanvre et de pulpe de betterave, et son impact sur les émissions de COV, en tenant compte de l’effet des enduits de finition. Le choix du chanvre et de la betterave s’explique par leur disponibilité aussi bien en France qu'au Liban, ce qui permet une analyse comparative dans deux climats distincts.
Pour atteindre ces objectifs, une méthodologie combinant caractérisation expérimentale et modélisation numérique multi-échelle sera développée. Ce travail doctoral a pour but d’approfondir la compréhension des mécanismes de transfert de chaleur et de masse (humidité et COV) à différentes échelles : de la microstructure du matériau, en s’appuyant notamment sur la tomographie aux rayons X, jusqu’à l’échelle de la paroi et du bâtiment. Cette démarche permettra d’identifier les paramètres microstructuraux clés afin de développer des modèles numériques prédictifs pour des configurations de parois optimisées. Le modèle CHAMP-BBM (Coupled Heat, Air, Moisture and Pollutant Simulation transport model taken into account the influence of temperature and humidity dedicated to Bio-based building materials) développé dans cette thèse pour une paroi multicouche est inédit dans la littérature scientifique. Inscrit dans une perspective de construction durable, ce travail accordera une attention particulière aux contextes climatiques français et libanais.

Compétences requises

Le (la) candidat(e) devra être titulaire d’un Master 2 et/ou d’un diplôme d’ingénieur en génie civil ou science des matériaux. Il ou elle devra également avoir l’esprit d’équipe, des capacités d'analyse et de synthèse, ainsi qu’une motivation pour le travail dans le cadre d’un projet de recherche. Des connaissances en matériaux de construction, un goût pour les études expérimentales et numériques, des aptitudes à la rédaction d’article et de rapports scientifiques sont exigés. Une première expérience sur la caractérisation des matériaux poreux ou biosourcés serait très bien appréciée.

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Mots clés

Efficacité énergétique , Matériaux biosourcés , Parois multicouches, Propriétés microstructurales, Approche multi-échelle, Performance hygrothermique