Le département Matériaux de l’IFSTTAR s’inscrit principalement dans deux des thématiques prioritaires du contrat quadriennal de l’IFSTTAR (partie ex-LCPC) « Économies d’énergie et de ressources naturelles non renouvelables » et « Durabilité et risques ». Il a un positionnement entre l’amont (l’UMR-Navier, les laboratoires universitaires ou du CNRS travaillant par exemple sur les nanomatériaux, la modélisation moléculaire, etc.) et l’aval (les autres départements de l’IFSTTAR, les entreprises, les maîtres d’ouvrages et maîtres d’œuvre, etc.).
Dans ses domaines traditionnels que sont la route et les ouvrages d’art, il poursuit, en liaison avec les départements correspondants, ses actions dans le cadre des thématiques du contrat quadriennal. L’IFSTTAR occupe en effet dans ces domaines une place de leader en matière de recherche grâce à ses hommes et femmes et à leurs compétences reconnues notamment par le monde industriel.
A partir de ses points forts actuels (la formulation et l’élaboration des matériaux de construction, leur comportement mécanique, leur caractérisation physico-chimique et leur durabilité, leur caractérisation environnementale ou vis-à-vis de la santé et les couplages entre ces différents aspects) le département Matériaux étend ses domaines d’application au bâtiment et aux autres infrastructures de transport comme les réseaux ferrés.
Pour cela le département s’appuie sur des collaborations avec des organismes qui le souhaitent et ayant des compétences reconnues dans ces applications comme le CSTB et la SNCF ou RFF. Il est légitime dans ces collaborations grâce aux compétences qu’il apporte à ces partenaires (par exemple en matière de formulation, physico-chimie, durabilité, comportement mécanique etc.).
Enfin, le département s’investit dans les activités de normalisation, certification, expertise, action internationale et participe à l’enseignement et à la formation par la recherche. Il s’attache à valoriser et diffuser ses résultats par des publications scientifiques mais aussi en développant sa recherche partenariale vers les entreprises.
ORIGINES
Le département est issu des divisions BCC, DDGC, PCM et SMIT.
Groupe FMO (Groupe Formulation et Mise en Oeuvre - MAT1 - Paris) Responsable : Nicolas ROUSSEL
Ce groupe se consacre à des recherches sur la formulation des matériaux de
construction dérivés ou alternatifs à faibles impacts environnementaux (énergie, gaz à effet de serre, prélèvements de ressources naturelles), la mise au point, au sein de la démarche collective du LCPC, des outils d’évaluation des empreintes écologiques des matériaux existants et de leurs alternatives potentielles dans une démarche d’analyse de cycle de vie.
Il participe au développement des connaissances et des méthodes permettant d’améliorer l’acte de construire (ou de déconstruire) avec les matériaux existants et leurs alternatives potentielles dans son sens le plus large (moulage et démoulage, développement des propriétés, déformations initiales, séchage, recyclage, etc.)
Groupe CEM3 (Groupe Comportements Expérimentaux et Modélisations en Mécanique des Matériaux - MAT2 - Paris) Responsable : Jean-Louis TAILHAN
L’équipe travaille sur l’étude expérimentale et la modélisation numérique
des effets locaux de la fissuration lorsque ceux-ci conditionnent fortement la résistance et la tenue à long terme des matériaux de structures en milieu urbain : état initial des matériaux cimentaires, comportements différés, comportements dynamiques et cycliques des matériaux, interactions locales entre matériaux constitutifs des structures, couplages thermohydro-mécaniques.
Groupe MDM (Groupe Microstructure, Durabilité et Modélisation - MAT3 - Paris) Responsable : Véronique BAROGHEL-BOUNY
Ce groupe travaille sur la prédiction de la durée de vie des bétons liée aux
processus de transport (carbonatation, pénétration des chlorures, attaque sulfatique externe,etc.), ainsi que sur la quantification de la durabilité des bétons et des nouveaux matériaux (bétons verts, en particulier avec fortes teneurs en additions réactives, bétons avec granulats recyclés, biomatériaux, nanocomposites, géopolymères, etc.).
Il développe des méthodes de mesure ou de détermination analytique/numérique d’indicateurs de durabilité (caractéristiques microstructurales, interactions physicochimiques, ainsi que propriétés hydriques et de transport à l’échelle macroscopique).
Une approche multi-échelles (nano-micro-macro) des processus, combinant expériences et modélisation, est également développée.
Groupe CPDM (Comportement Physico-Chimique et Durabilité des Matériaux - MAT4 - Paris) Responsable : Loïc DIVET
Ce groupe se consacre à l’étude des économies de ressources et limitation de l’empreinte écologique (utilisation de liants réduisant les émissions de CO2, valorisation de matériaux d’excavation, etc.), la durabilité des biomatériaux et des agro-matériaux, la prolongation de la durée de vie en service des matériaux du bâtiment et du génie civil (enceintes de centrales nucléaires, stockages de déchets radioactifs, réseaux et structures d’assainissement, etc.), la durabilité des matériaux de renforcement, de réparation et de réhabilitation des bâtiments et des ouvrages d’art (composites, polymères, matrices mixtes), la durabilité des matériaux de renforcement des sols (géotextiles), la durabilité des systèmes d’étanchéité utilisés dans le domaine du bâtiment, des ouvrages d’art et des centres de stockage des déchets (géomembranes et membranes bitumineuses) et l’impact sur l’environnement et la santé de certains constituants des matériaux de construction.
Il consacre une part importante de son temps à des activités de certification et d’expertise.
Groupe GPEM (Granulats et Procédés d’Élaboration des Matériaux - MAT6 - Nantes) Responsable : Bogdan CAZACLIU
L’équipe travaille sur les économies de ressources en granulats (étude par simulation numérique des propriétés d’empilements en relation avec les caractéristiques des granulats, mise au point et amélioration de méthodes et d’appareils d’essais et de contrôle, caractérisation des granulats alternatifs et classification performantielle, modélisation du concassage des granulats), l’innovation dans les procédés de fabrication des matériaux hydrauliques et bitumineux pour l’économie de la ressource et de l’énergie (modélisation du malaxage de matériaux insaturés et saturés, du séchage de granulats, utilisation de nouvelles ressources, du recyclage, du contrôle en ligne, etc.) et la modélisation numérique et expérimentale de fluides complexes en cinématiques complexes (élaboration et mise en œuvre des outils et techniques de modélisation).
Il a également une activité importante de certification dans le domaine des granulats.
Groupe MIT (Matériaux pour les Infrastructures de Transport - MAT7 - Nantes) Responsable : Ferhat HAMMOUM
Ce groupe consacre ses recherches aux propriétés des matériaux pour les
infrastructures de transport. ll s’intéresse en particulier à l’influence de la microstructure sur le comportement mécanique au service des matériaux, sur leur vieillissement et leur durabilité vis-à-vis des conditions climatiques.
Il étudie les possibilités de recyclage et la compatibilité entre les matériaux neufs et recyclés ainsi que le développement de solutions innovantes économes en ressources naturelles et limitant les empreintes environnementales.
Il s’intéresse également à l’influence des procédés de fabrication des
matériaux sur leur impact environnemental et leur microstructure.
