CPER 2014-2020 projet DURABIMAT
Le projet DURABIMAT
Le projet DURABIMAT consiste à mettre en place une plateforme régionale d'éco-ingénierie (acteurs de Rennes, Brest Lorient) pour concevoir, élaborer et industrialiser de nouveaux matériaux intégrant des fonctions multiples afin d'en accroître les performances et la durabilité tout en diminuant les coûts et les impacts sur l'environnement. Les verrous scientifiques à lever concernent notamment :
- les économies d’énergie (allègement des structures de transport, isolation thermique, stockage),
- la production (fiabilisation des systèmes assemblés),
- la sécurité (matériaux intelligents, auto-réparants),
- le respect de l'environnement et de la santé (choix des ressources, valorisation des ressources locales et gestion de fin de vie)
Dans le cadre du projet DURABIMAT, le sous projet "Conception et caractérisation de matériaux bio-sourcés ou éco-conçus" permet de renforcer le potentiel d’expertise du Laboratoire GCGM-UR1, qui en est le coordonnateur.
Ce sous projet est centré en particulier sur la conception et la caractérisation des performances de matériaux bio-sourcés ou éco-conçus, accompagnées du développement de procédés innovants. Les secteurs d'application visés sont principalement les matériaux de construction, les agro-ressources, la valorisation des boues et vases dédié à la structure ou à l’enveloppe des bâtiments. Le projet intègre le renforcement des moyens de caractérisation relevant des activités bâtiment, construction et génie civil impliquées dans les secteurs de l'éco-valorisation.
Le projet "Conception et caractérisation de matériaux bio-sourcés ou éco-conçus" permet le développement et l’étude de matériaux éco-conçus et/ou bio-sourcés multifonctionnels en s’appuyant sur une culture pluridisciplinaire marquée. L’'élaboration constitue ainsi une approche multi-critères. Pour de tels développements la compréhension de différents éléments s'avère essentielle:
- Variabilité des paramètres caractéristiques de la ressource,
- Compatibilité matrice-charge (chimique, mécanique),
- Réactivité hydraulique et pouzzolanique des ressources, activées ou non,
- Aptitude à la mise en forme des formulations,
- Evaluation des propriétés thermiques, hydriques, mécaniques des composites,
- Evaluation de la durabilité et de la recyclabilité des composites,
- etc...
La réalisation du projet repose sur l'acquisition de différents équipements dont l'ordre de priorité a été établi au regard des besoins définis à partir du potentiel des partenaires.
Pour chaque phase du projet, l'achat de différents équipements complémentaires de caractérisation des propriétés physiques, hydriques et thermiques vient renforcer le potentiel du LGCGM.
Acquisition des Equipements
Les équipements acquis par l’UR1 dans le cadre des trois phases du projet permettent de compléter les équipements du LGCGM EA3913. Ces acquisitions sont en lien direct avec les thématiques d’étude du projet DURABIMAT :
- Elaboration des matériaux composites
- Modélisation des couplages
- Sélection et valorisation des agro-ressources pour la construction
- Valorisation des ressources naturelles
- Rhéologie des fluides complexes
L’acquisition d’un tensiomètre adapté à la caractérisation de composés organiques et minéraux permet de mieux comprendre les mécanismes d’interaction entre composants dans la cadre de la formulation de composites, de liants bio-sourcés et de suspensions concentrées.
L’acquisition d’un perméamètre à gaz (de type Cembureau) et son adaptation à la caractérisation de la perméabilité de composites poreux et très poreux tels que les mousses minérales ou les composites bio-sourcés permet de réaliser des mesures de perméabilité à l’air, paramètre nécessaire à la modélisation des phénomènes de transferts couplés de masse et chaleur au sein de matériaux.
L’acquisition d’un pycnomètre à gaz (hélium et azote) permet de mesurer les porosités et de calculer les masses volumiques des matériaux testés. Le choix de l’équipement, de la nature des gaz et des volumes de test permet des mesures sur des poudres, des composites solides poreux et très poreux tels que les mousses minérales ou les composites bio-sourcés mais également des liquides (nano suspensions par exemple). Ces mesures sont également clés pour mieux comprendre puis modéliser les phénomènes de transferts couplés de masse et chaleur au sein de matériaux. L’application au développement de matériaux de construction isolant ou régulant hygrique, voire résistant au feu est visée.
L’acquisition d’un broyeur microniseur adapté à la préparation des bio-sourcés et d’un malaxeur rapide vient directement renforcer le potentiel d’étude dans le domaine de la formulation et de la production de composites.
Sur le plan de la caractérisation des propriétés thermiques et hygrique, deux équipements ont été acquis. Le premier correspond à un conductimètre destiné à mesurer finement la conductivité thermique de fluide. Cet équipement vient directement compléter les équipements existant dans le laboratoire, uniquement utilisables sur des solides.
Le second équipement correspond à une plateforme de mesures aérauliques (mesures couplées thermiques, anémométriques, hydriques) et calorimétrie liée aux chaleurs de sorption (eau, vapeur d'eau). Cette plateforme de mesure est spécifiquement couplée à une chambre climatique à parois actives développée au sein du laboratoire (sur financement AIS Rennes Métropole 2017) dans laquelle les conditions de sorption de matériaux ou de diffusion pourront être étudiées. Le marché a pour objet l’instrumentation et le contrôle thermique de cette chambre climatique à parois actives (fourniture et supervision de la GTC de l’ensemble des mesures).
L’acquisition d’une régulation hygrique pour la chambre climatique « AIRDIFF » (équipement AIRDIFF réalisé sur financement AIS Rennes Métropole 2017) dédiée à l’étude des conditions de confort et de qualité de l’air dans le bâti permet d’associer à l’équipement une régulation fiable et optimale de l’humidité ambiante. Des scénarii de modulation de ce paramètre sont donc maintenant accessibles.
L’acquisition d’unités de régulation de température des salles de mesures a été réalisée afin de pouvoir contrôler de façon satisfaisante la température imposée lors de la métrologie (rhéologie sur fluides et pâtes, conditions de mélangeage et moussage…).
L’acquisition de fluxmètres associés à l’acquisition de leurs données permet de compléter les outils de métrologie thermique et hygrique en permettant de mesurer des flux thermiques pariétaux sur des parois. Ce type de mesure sert directement la caractérisation de l’usage de matériaux biosourcés dans la réalisation de parois de bâtiments écoconçus.
L’acquisition d’un banc ultra son pour la dispersion de particules en suspension permet d’une part d’évaluer l’incidence d’un défloculage sur les propriétés de mise en œuvre et les propriétés d’usage d’un composite mais également d’évaluer l’incidence sur les propriétés thermiques de suspensions et nano suspensions exploitables comme fluides caloporteurs.
L’acquisition d’un scanner 3D à haute résolution, dédié à l’étude des évolutions morphologiques de composites (minéraux et biosourcés) permet l’évaluation sans contact des dimensions de multiples échantillons. L’exploitation de cet outil est originale et conduit à du suivi volumique appliqué à des phénomènes de retrait/ gonflement induits par des processus chimiques ou simplement par des évolutions des conditions d’exposition (température, humidité). L’exploitation de l’outil est actuellement illustrée dans le cas du suivi du retrait de matrices minérales géopolymères.
Le financement du projet
Le projet a été réalisé en 3 phases de 2016 à 2019.
Phase 1 : 36 000 € par le FEDER
Phase 2 : 108 000 € dont 40 500 € par le FEDER
Phase 3 : 96 000 € dont 26 000 € par le FEDER