Milieux Divisés

Milieu divisé : Assemblage de composants distincts (particules/grains, pores, phases) dont les interactions et la microstructure contrôlent les propriétés d’ensemble.

L’axe Milieux Divisés articule ses recherches autour de nombreuses caractéristiques communes des milieux divisés, tels que la mésoporosité et la segmentation des structures, la forme et la polydispersité des grains, la composition multi-composants et les relations fines entre microstructure, anisotropie et propriétés effectives, la compaction, la fragmentation, l’agglomération ou la liquéfaction. Sont également visés les transitions de phase (ou phénomènes de jamming), interactions fluide-grains, capillarité, formation de nouvelles phases dans les pores et interstices, durabilité, hygrothermie et comportement à haute température ou au feu.

Les systèmes étudiés couvrent un large spectre de matériaux, allant des bétons et ciments composés aux matériaux géosourcés et biosourcés, en passant par les systèmes hybrides tels que les mélanges caoutchouc-grains ou les matériaux cellulaires.

Sur le plan numérique, l’axe use de différentes approches suivant les échelles et les phénomènes considérés : Dynamique Discrète (DEM) pour les interactions entre grains, Dynamique Moléculaire (MD) pour les échelles atomistiques, et méthodes de type continuum comme par exemple les approches par Éléments Finis (FEM, FEM-DEM) ou Lattice Boltzmann (LB) pour les milieux fluides ou couplés.

Ses approches expérimentales combinent un large éventail de techniques de caractérisation : porosimétrie au mercure pour sonder la mésoporosité, diffractométrie et microscopie électronique à balayage (MEB) pour l’analyse des phases et des interfaces, ainsi que des dispositifs spécifiques tels que le banc ventilé pour l’étude de la fissuration du béton au jeune âge, mesures de propriétés thermophysiques et hygrothermiques, essais de rhéologie, experience modele.

L’axe s’appuie sur trois aspects majeurs.

Aspects majeurs de l’axe

Dynamique :

Explore les processus physiques qui régissent les mouvements, réarrangements et instabilités dans les matériaux granulaires, poreux ou multiphasiques. Elle inclut les écoulements et effondrements de géomatériaux, les écoulements de poudres et suspensions dans les procédés industriels, ainsi que les interactions couplées entre grains et fluides ou la propagation d’ondes dans les milieux désordonnés.

La Dynamique relie la structure à la fonction.

Structure :

Décrit l’organisation multi-échelle des matériaux — du nano au macro — qu’ils soient argileux, cimentaires, poreux ou architecturés. L’étude des arrangements de grains, des réseaux de contact et des anisotropies relie la microstructure et la texture des milieux divisés à leurs propriétés mécaniques, hydrauliques et réactives.

La Structure fixe le “Terrain de jeu”.

Transformation :

Regroupe les phénomènes de compaction, d’agglomération, de fragmentation et de recyclage, ainsi que les processus physico-chimiques de durcissement, d’altération ou de formation de nouvelles phases. Ces transformations contrôlent la fabrication, la durabilité et l’évolution dans le temps des matériaux divisés, qu’ils soient naturels ou élaborés.

La Transformation relie le matériau à son environnement.

Animateurs d’axe :

Emilien Azéma

Romain Dupuis

Journal articles

2026

ref_biblio: Jonathan Barés, Arnaud Regazzi, David Aponte, Sylvain Buonomo, Mathieu Renouf, et al.. Origin of geometric cohesion in nonconvex granular materials: Interplay between interdigitation and rotational constraints enhancing frictional stability. Physical Review E , 2026, 113 (5), pp.055415. ⟨10.1103/gywg-qt3w⟩. ⟨hal-05639949⟩
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ref_biblio: Asma Boukhatem, Mahmoud Hayek, Kamal Bouarab, Ammar Yahia. Alkali-Extracted Semi-Refined ( κ )-carrageenan as Viscosity-Modifying Admixture for Cement Pastes: Paste-Scale Rheology and Early-Age Performance. Materials Journal, 2026, ⟨10.14359/51750599⟩. ⟨hal-05702496⟩
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ref_biblio: Miguel Cabrera, Santiago Caro, Natalia Pardo, Emilien Azéma, Matteo Roverato, et al.. Jigsaw-fit blocks: A tale of segregation and disaggregation. Engineering Geology, 2026, 365, pp.108630. ⟨10.1016/j.enggeo.2026.108630⟩. ⟨hal-05554787⟩
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ref_biblio: Manuel Cárdenas-Barrantes, Mathieu Renouf, Emilien Azéma, Carlos Ovalle. Comparing granular and fragmentation-driven silo DEM models for block caving. Powder Technology, 2026, 476, pp.122409. ⟨10.1016/j.powtec.2026.122409⟩. ⟨hal-05554810⟩
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ref_biblio: Carolina Castro-Malaver, Manuel Cárdenas-Barrantes, David Cantor, Mathieu Renouf, Emilien Azéma, et al.. Static liquefaction: The role of grain size polydispersity from a micro-structural perspective. Computers and Geotechnics, 2026, 193, pp.107996. ⟨10.1016/j.compgeo.2026.107996⟩. ⟨hal-05519553⟩
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ref_biblio: M. Cattai, Laurent Baillet, Anissa Méziane, Mathieu Renouf, Alfredo Taboada, et al.. Insights into the interface dynamic evolution and associated macroscopic tribological response of dry contacts: A numerical investigation. Tribology International, 2026, 221, pp.112011. ⟨10.1016/j.triboint.2026.112011⟩. ⟨hal-05599056⟩
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ref_biblio: Agathe de Sercey, Mathieu Renouf, Florent Bouillon. A combined Cellular Automata/FFT based tool for modelling third-body flows. Tribology International, 2026, 218, pp.111738. ⟨10.1016/j.triboint.2026.111738⟩. ⟨hal-05523080⟩
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ref_biblio: Romain Dupuis, Edo Boek. Exploring the Potential of Machine Learning to Investigate PFAS Diffusion in Water and Its Adsorption on Graphene. ACS ES&T Water, 2026, 6 (6), pp.3614-3622. ⟨10.1021/acsestwater.6c00012⟩. ⟨hal-05688773⟩
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ref_biblio: Youssef El Bitouri, Jacques Jabbour, Joe Maalouf, Gwenn Le Saoût. Effect of MgO Grades and Admixtures on the Rheological Behavior and Reactivity of MgO-Metakaolin Blends. Journal of Advanced Concrete Technology, 2026, 24 (8), pp.468-477. ⟨10.3151/jact.24.468⟩. ⟨hal-05715170⟩
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ref_biblio: Colin Guenser, Pierre Morenon, Nathalie Domede, Stéphane Corn, Marie Salgues. Modelling fire-induced damage in limestone masonry walls using thermomechanical finite and discrete element method approaches. Fire Safety Journal, 2026, 160, pp.104600. ⟨10.1016/j.firesaf.2025.104600⟩. ⟨hal-05471053⟩
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ref_biblio: Roland El Hage, Abdoulay Sadou Ahmadou Roufaou, Uriche Michael Nzouotoup, Placide Uwizeyimana, Rodolphe Sonnier. Flame Retardant Eco-Friendly Foams Derived from Partially Hydrolyzed Collagen, Ammonium Polyphosphate and Miscanthus Fibers. Fire, 2026, 9 (6), pp.260. ⟨10.3390/fire9060260⟩. ⟨hal-05665700⟩
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ref_biblio: Rachida Idir, Seckou Fossar Souane, Fairouz Touati, Katerina Ioannidou, Gwenn Le Saout. Carbon black from multiple production routes in conductive cement pastes: balancing multifunctional performance and environmental burden. Journal of Industrial Ecology, 2026, 30, pp.2071-2088. ⟨10.1007/s44498-026-00140-x⟩. ⟨hal-05712335⟩
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ref_biblio: Ahmad Khalil, Nathalie Azéma, Jérémy Frugier, Sébastien Rémond, Gwenn Le Saoût, et al.. Advances in understanding the rheological behaviour of cement pastes. Advances in Cement Research, In press, pp.1-18. ⟨10.1680/jadcr.25.00087⟩. ⟨hal-05669182⟩
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ref_biblio: Erika La Plante, Adriano Leão, Micah Bob, Yi-Hsuan Hsiao, Owen Daily, et al.. Intrinsic controls on the kinetics of calcium extraction from crystalline slags: Implications on CO2 mineralization. Resources, Conservation and Recycling, 2026, 229, pp.108846. ⟨10.1016/j.resconrec.2026.108846⟩. ⟨hal-05517320⟩
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ref_biblio: Siff Lørup, Marie Salgues, Lisbeth Ottosen, Wolfgang Kunther. Development of material monitoring protocols for nature-inclusive designed concrete units in harbor-fronts. Materials and structures, 2026, 59 (7), pp.337. ⟨10.1617/s11527-026-03215-0⟩. ⟨hal-05717293⟩
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ref_biblio: Jitinun Prommarin, Peerapong Jitsangiam, Theeradon Somsri, Mathieu Renouf, Emilien Azéma. Macro–micro mechanical behavior of fresh and degraded ballast from triaxial testing and 3D-DEM with clustering-based polyhedral grain reconstruction. Computers and Geotechnics, 2026, 195, pp.108080. ⟨10.1016/j.compgeo.2026.108080⟩. ⟨hal-05564551⟩
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ref_biblio: Arnaud Regazzi, Placide Uwizeyimana, Faiza Mnasri, Laurent Clerc, Geoffray Musial, et al.. Experimental and numerical investigation of the hygrothermal behaviour of various building limestones. Journal of Building Engineering, 2026, 120, pp.115477. ⟨10.1016/j.jobe.2026.115477⟩. ⟨hal-05505719⟩
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ref_biblio: Paul Sánchez, Emilien Azéma, Keanna Jardine, Christian G Hoover, Jens Biele, et al.. A universal scaling framework for granular asteroid strength and its application to the surface of asteroid Bennu. Nature Communications, 2026, ⟨10.1038/s41467-026-75169-4⟩. ⟨hal-05694619⟩
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ref_biblio: Alfredo Taboada, Mathieu Renouf, F Massi. Wave patterns in a shear zone undergoing flash heating in earthquake-like discrete element models. Geophysical Journal International, In press, ⟨10.1093/gji/ggag224⟩. ⟨hal-05659951⟩
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ref_biblio: Océane Thibault, Vanessa Sonois-Mazars, Fanny Clergeaud, Maud Schiettekatte, Maeva Giraudo, et al.. Ecotoxicological assessment of cement leachates from low-carbon cements in marine conditions. Science of the Total Environment, 2026, 1052, pp.182304. ⟨10.1016/j.scitotenv.2026.182304⟩. ⟨hal-05751288⟩
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ref_biblio: Fairouz Touati, Daniel Ferry, Olivier Grauby, Philippe Papet, Gwenn Le Saout, et al.. Elucidating conduction regimes and Joule heating performance in carbon-cement composites modified with acetylene black. Construction and Building Materials, 2026, 506, pp.144822. ⟨10.1016/j.conbuildmat.2025.144822⟩. ⟨hal-05471228⟩
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ref_biblio: Placide Uwizeyimana, Tania Lopes, Rodolphe Sonnier, Anthony Burlet, Mohammed Rakkane, et al.. Thermal Recycling of Gypsum–Hemp Bio-Concrete: Experimental Evaluation of Dehydration Conditions and Properties Evolution. Recycling, 2026, 11 (4), pp.71. ⟨10.3390/recycling11040071⟩. ⟨hal-05582617⟩
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ref_biblio: Nabil Younes, Antoine Wautier, Richard Wan, Olivier Millet, François Nicot. Hysteresis phenomenon within unsaturated granular assemblies: Capillary forces and matric suction. Physical Review E , 2026, 113 (3), pp.035401. ⟨10.1103/1qdn-hnns⟩. ⟨hal-05534016⟩
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2022

ref_biblio: Nabil Younes, Zeyd Benseghier, Olivier Millet, Antoine Wautier, François Nicot, et al.. Phase-field Lattice Boltzmann model for liquid bridges and coalescence in wet granular media. Powder Technology, 2022, 411, pp.117942. ⟨10.1016/j.powtec.2022.117942⟩. ⟨hal-03800863⟩
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Conference papers

2026

ref_biblio: Agathe Bignon, Emilien Azéma, Mathieu Renouf. Silo discharge dynamics: grain shape effect. 20th European Mechanics of Materials Conferences – EMMC20, May 2026, Firenze, Italy. ⟨hal-05654813⟩
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ref_biblio: Yousra Boutouam, Mahmoud Hayek, Kamal Bouarab, Ammar Yahia. Compatibility of Ascophyllum nodosum-based VMA with HRWRs in cement pastes. SOCAC 2026 – 14th International Conference on Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete, TUM/ACI 2026 Conference, Jul 2026, Munich, Germany. pp. 75-90, ⟨10.14359/51750723⟩. ⟨hal-05655395⟩
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ref_biblio: Lucas Darnon, Franck Cevaer, Placide Uwizeyimana, André Chrysochoos, Cédric Montero. Impact des montants structurels sur la performance thermique des murs à ossatures en bois. RUGC 2026 – 44èmes Rencontres Universitaires de Génie Civil de l’AUGC, Association Universitaire de Génie Civil, May 2026, Toulouse, France. pp. 1048-1055. ⟨hal-05636156⟩
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ref_biblio: Roland El Hage, Abdoulay Sadou Ahmadou Roufaou, Uriche Michael Nzouatoup, Placide Uwizeyimana, Rodolphe Sonnier. Ressources biosourcées pour l’isolation : diversité des comportements au feu des matériaux innovants. 36èmes journées du RésoFeux, Apr 2026, Epernon, France. ⟨hal-05607078⟩
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ref_biblio: Lydia Hammad, Véronique Marchetti-Georges, Clément Lacoste, Placide Uwizeyimana, Rodolphe Sonnier. Study of the two-step decomposition of biobased wood fibre panels under smouldering using cone calorimeter. ECOFRAM 2026, the 5th International Conference on Eco-Friendly Flame-Retardant Additives and Materials, Jun 2026, Luleå, Sweden. ⟨hal-05673983⟩
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ref_biblio: Mahmoud Hayek, Mojtaba Kohandelnia, Kamal Bouarab, Ammar Yahia. Biopolymères d’algues pour transformer les matériaux géo-sourcés : avancées en rhéologie et résistance mécanique des suspensions terreuses. RUGC 2026 – 44èmes Rencontres Universitaires de Génie Civil de l’AUGC, Association Universitaire de Génie Civil, May 2026, Toulouse, France. pp. 925-934. ⟨hal-05636136⟩
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ref_biblio: Marwa Jebbawy, Audrey Samuel, Alexandre Govin, Philippe Grosseau, E. Fournet, et al.. Interactions between retarders and superplasticizers on the properties of cementitious materials. 14th International Conference on Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete (SOCAC), Technical University of Munich (TUM), Jul 2026, Munich, Germany. pp.19 à 28, ⟨10.14359/51750718⟩. ⟨emse-05643439⟩
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ref_biblio: Mohamed Wendlassida Kaboré, Youssef El Bitouri. Incorporating Recycled Glass Fiber into MgO/Slag-Based Mortar 11-24. RACTSI 2026 – 16th International Conference on Recent Advances in Concrete Technology and Sustainability Issues, Jul 2026, Munich, France. ⟨hal-05669848⟩
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ref_biblio: Habiba Lharti, Imane Maazouz, Marie Salgues, Jean-Claude Souche. Comportement au retrait plastique de bétons bas carbone. RUGC 2026 – 44èmes Rencontres Universitaires de Génie Civil de l’AUGC, Association Universitaire de Génie Civil, May 2026, Toulouse, France. ⟨hal-05636116⟩
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ref_biblio: Paul Sánchez, Emilien Azéma, Mathieu Renouf, Daniel J Scheeres. The Deceptive Surfaces of Asteroids. 57th Lunar and Planetary Science Conference, Mar 2026, The Woodlands, United States. ⟨hal-05648332⟩
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ref_biblio: Rodolphe Sonnier, Philippe Glé, Laurent Ferry, Tania Maria Alves Lopes, Raissa Martins, et al.. Quel lien possible entre comportement acoustique et comportement au feu ?. Journées du GdR MBGS, Jun 2026, Champs-sur-Marne, France. ⟨hal-05657677⟩
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ref_biblio: Placide Uwizeyimana, Rodolphe Sonnier, Tania Maria Alves Lopes, Laurent Aprin, Arnaud Regazzi, et al.. Fire behavior of biobased materials. Workshop “Matériaux biosourcés et géosourcés : contributions à la transition énergétique”, Jun 2026, Gif-sur-Yvette, France. ⟨hal-05657123⟩
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ref_biblio: Placide Uwizeyimana, Tania Maria Alves Lopes, Lydia Hammad, Rodolphe Sonnier, Véronique Marchetti, et al.. Feu couvant dans les matériaux biosourcés. 36èmes journées du RésoFeux, Apr 2026, Epernon, France. ⟨hal-05607075⟩
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ref_biblio: Placide Uwizeyimana, Tania Maria Alves Lopes, Rodolphe Sonnier, Raissa Martins, Arnaud Regazzi, et al.. Expérimentations et modélisation du comportement au feu couvant des agrobétons. Journées du GdR MBGS, Jun 2026, Champs-sur-Marne, France. ⟨hal-05657684⟩
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2025

ref_biblio: Tania Maria Alves Lopes, Lucas Sturlèse, Rodolphe Sonnier, Céline Reynaud, Arnaud Regazzi, et al.. Assessment of smoldering in biobased concretes. ICBBM 2025 – 6th International Conference on Bio-based Building Materials, Jun 2025, Rio de Janeiro, Brazil. ⟨hal-05132579⟩
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ref_biblio: Colin Guenser, Pierre Morenon, Nathalie Domede, Stéphane Corn, Marie Salgues. Méthode d’homogénéisation numérique du matériau maçonnerie appliquée au diagnostic post-incendie de Notre-Dame de Paris. JNM 2025 – 5ème édition des Journées Nationales de la Maçonnerie, Jun 2025, Bordeaux, France. ⟨hal-05508624⟩
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Poster communications

2026

ref_biblio: Habiba Lharti, Mahmoud Hayek. Algues vertes et brunes comme alternatives bas carbone aux liants minéraux dans les mortiers de terre. Workshop “Matériaux biosourcés et géosourcés : contributions à la transition énergétique”, Jun 2026, Gif-sur-Yvette, France. , 2026. ⟨hal-05654865⟩
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ref_biblio: Mathilde Marchand, Mahmoud Hayek, Gwenn Le Saout, Wolfgang Kunther, Marie Salgues. Marine biofouling and concrete durability: a comparative study of the Baltic and Mediterranean Seas. RUGC 2026 – 44èmes Rencontres Universitaires de Génie Civil de l’AUGC, May 2026, Toulouse, France. , pp. 1428-1435, 2026. ⟨hal-05636178⟩
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Preprints, Working Papers, …

2026

ref_biblio: André Chrysochoos, Loïc Daridon, Mathieu Renouf. An extended energy-based cohesive zone model to depict anisotropic degradation of elastic-brittle interface. 2026. ⟨hal-05503492⟩
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