Polyvinylidene difluoride (PVDF) is a functional polymeric material that can be used for a wide variety of applications. There are many new future applications that were recently suggested for electrospun PVDF fibers. Electrospinning is a process capable of producing nano to micro sized PVDF fibers in a web. It is important to control the structure of the web during electrospinning because by controlling the structure of the web it is possible for the PVDF fiber web to have increased performance in comparison to other common forms of PVDF. While past scientific literature focused on applications of PVDF fibers, little was known on how to control structure of PVDF fiber webs during production. Even though defects can alter the structure and performance of the web only a few studies reported defect occurrence and how to reduce the occurrence of defects in fiber webs. This research investigated the defect free production space of electrospun PVDF and provided streamlined guidelines for manufacturers to use for electrospinning PVDF webs. Many studies looked at influencing fiber diameter and beading with one factor at a time experimentation; this work was foundational and was able to identify many important electrospinning parameters. But this methodology neglected the possibility of parameter interactions and often did not look at the effects of parameters on the occurrence of defects and the structure of those defects. Therefore a systematic understanding that included all of the important electrospinning parameters in relation to fiber and defect structure was needed to present a clear picture of the possibilities for controlling the structure of electrospun PVDF webs. This research explored ways to control the structure of PVDF fiber webs. The production space and control of web structure was explored by using a regression analysis to identify important parameters and interactions. Then the regression analysis was used to determine the effects of the important parameters that influenced the web structure. This research showed that the web structure can be controlled using solution parameters and processing parameters and monitored by system parameters. In addition, this study showed that by controlling the web structure it was possible to influence the porosity and piezoelectric properties of PVDF fiber webs. In its entirety, this research presents a systematic approach to producing PVDF fibers for tailored web performance.

Du fait de leurs bonnes propriétés physiques et thermiques et de leur faible coût, les aciers ferrito-martensitiques à 9%Cr sont envisagés comme matériaux de circuits et comme tubes des échangeurs et des générateurs de vapeur pour le prototype de Réacteur Rapide au sodium (RNR-Na) ASTRID. Plusieurs mécanismes existent dans la littérature pour expliquer la formation de la couche d’oxyde duplexe spinelle Fe-Cr/magnétite formée lors de l’oxydation des aciers Fe-9Cr dans différents environnements. Par ailleurs, un endommagement partiel ou total de la couche d’oxyde apparait systématiquement en environnement eau ou vapeur d’eau. Aussi, afin d’apporter des éléments pour une évaluation robuste de ces alliages sur de longues durées, ce travail a eu pour but d’une part d’étudier les cinétiques d’oxydation et d’autre part de comprendre l’ensemble des mécanismes conduisant à l’écaillage de la couche d’oxyde. La première partie de l’étude a consisté à mener des essais d’oxydation à 550°C en milieu vapeur d’eau pure et sous Ar/D2O/H2, avec différentes teneurs en hydrogène et vapeur d’eau. Une simulation, basée sur une résolution analytique, a permis de montrer que le modèle de l’espace disponible proposé dans la littérature pour la croissance de la couche duplexe permet de représenter quantitativement les résultats expérimentaux (cinétique, stœchiométrie, proportion des phases). Le deuxième volet de cette étude a été consacré à l’étude de l’endommagement de la couche d’oxyde lors de sa croissance en milieu vapeur d’eau pure. La rupture de la couche d’oxyde par cloquage puis écaillage a systématiquement lieu au sein de la couche de magnétite. Les pores observés au sein de cette couche apparaissent être des sites d’initiation du phénomène de décohésion. Un modèle en cohérence avec le modèle cinétique a été proposé pour anticiper le lieu de formation des pores. Il repose sur le calcul du flux de fer au sein de la couche d’oxyde en croissance. Il permet d’expliquer quantitativement le lieu de formation des pores par l’accumulation de lacunes de fer au sein de la couche de magnétite dans une zone de plus fort gradient de potentiel chimique. Pour évaluer les contraintes présentes au sein de la couche d’oxyde et impliquées dans l’endommagement de celle-ci, des essais de déflexion d’une lame mince asymétrique ont été réalisés sous différents environnements oxydants à 550°C. Les essais réalisés en milieu humide sous Ar/H2O/(H2) et sous CO2 ont mis en évidence la présence de contraintes de croissance en compression de l’ordre de -150 MPa au sein de la couche d’oxyde lors de l’isotherme. Par ailleurs, la présence d’hydrogène dans le milieu oxydant apparait favoriser la fragilisation de la couche d’oxyde. Une approche numérique a été développée pour simuler les essais de déflexion, en prenant en compte les phénomènes de relaxation par fluage et le caractère multi-strates de la couche d’oxyde. Les principales formes de relaxation des contraintes, viscoplasticité de la couche, signes d’endommagement macroscopique (fissurations), ont ainsi été quantifiées. / In the framework of the development of Generation IV reactors and specifically in the new Sodium Fast Reactor (SFR) project, Fe-9Cr ferritic-martensitic steels are candidates as structural materials for steam generators. Indeed, Fe-9Cr steels are already widely used in high temperature steam environments – like boilers and steam turbines- for their combination of creep strength and high thermal properties. Many studies have been focused on Fe-9Cr steels oxidation behavior between 550°C-700°C.Depending on the oxidizing environment, formation of a triplex (Fe-Cr spinel/magnetite/hematite) or duplex (Fe-Cr spinel/magnetite) oxide scales are reported.. Besides, for long time exposure in steam, the exfoliation of oxide scales can cause serious problems such as tube obstruction and steam turbine erosion. Consequently, this work has been dedicated to study, on the one hand the oxidation kinetics of T91 steel in water vapor environments, and on the other hand, the mechanisms leading to the spallation of the oxide scale. Oxidation tests have been carried out at 550°C in pure water vapor and in Ar/D2O/H2 environments with different hydrogen contents. Based on an analytical resolution, a quantitative modeling has shown that the “available space model” proposed in the literature for duplex oxide scale formation well reproduces both scales growth kinetics and spinel oxide stoichiometry. Then, oxidized samples have been precisely characterized and it turns out that buckling then spalling of the oxide scale is always located in the magnetite layer. Voids observed in the magnetite layer are major initiation sites of decohesion of the outer oxide scale. A mechanism of formation of these voids has been proposed, in accordance with the mechanism of duplex scale formation. The derived model based on the assumption that vacancies accumulate where the iron vacancies flux divergence is maximal gives a good estimation of the location of pores inside the magnetite layer. Then, in order to evaluate stresses involved in the spallation of the oxide scale, deflection tests have been performed in different oxidizing environments at 550°C. Tests carried out in Ar/H2O/(H2) and in CO2 have highlighted the presence of compressive growth strains (around -150 MPa) during isothermal oxidation. Moreover, hydrogen seems to promote the oxide scale embrittlement. A numerical approach has also been developed in order to simulate the deflection test experiment, taking into account different relaxation phenomenon and considering a triplex oxide scale. Hence, stress relaxation by oxide scale viscoplasticity and microfissuration have been quantified.

Des analyses structurales et pétrophysiques ont été menées dans le Massif de Melechov afin d’étudier les structures contrôlant la porosité, la perméabilité et la conductivité thermique de la roche. La structure du massif a été déterminée sur la base d’un jeu étendu de données incluant des mesures d’ASM et des mesures de terrain des structures ductiles et cassantes. Le système de fractures du massif a été décrit par quatre ensembles de fractures. Les données pétrophysiques mesurées ont servi pour caractériser l’effet de la fracturation et de l’altération sur la géométrie de l’espace poreux et en conséquence sur la perméabilité, la conductivité thermique et les propriétés élastiques du granite. Des propriétés pétrophysiques distinctes ont été identifiées pour du granite intact, du granite sain fracturé ainsi que pour du granite fracturé et altéré contenant des oxydes de fer, de la chlorite et des minéraux argileux. Une étude microstructurale détaillée, combinée à des mesures multi-directionnelles de vitesse des ondes P (VP) à pressions de confinement croissantes a été menée sur un échantillon du granite Lipnice aux schlieren. Les résultats indiquent que l’anisotropie des VP à basses pressions de confinement est contrôlée par des fissures inter-granulaires reliant les clivages sous-parallèles aux schlieren des micas et des feldspaths ainsi que par des fissures intra- ou trans-granulaires dans du quartz sous-parallèles aux fractures d’exfoliation. Une importante fermeture de la porosité de fissures à partir d’une profondeur de 500 m a été interprétée en termes d’élasticité des fissures manifestée par une augmentation rapide des VP avec la pression de confinement croissante. / Structural and petrophysical analysis have been conducted within the Melechov massif with focus on structures controlling the porosity, permeability and thermal conductivity of the rock. The structure of the massif has been constrained based on extensive dataset including AMS and field structural measurements of ductile and brittle structures. The fracture system of the massif has been described by four sets of fractures. The measured petrophysical data have been used to characterize the effect of fracturing and alteration on pore space geometry and in turn on permeability, thermal conductivity and elastic properties of the studied granite. Distinct petrophysical properties have been identified for pristine granite, for fractured fresh granite as well as for fractured granite altered by Fe-oxide, chlorite and clay minerals. A detailed microstructural study combined with multidirectional P-wave velocity measurements at high confining pressure and with AMS analysis has been conducted on a schlieren bearing sample of Lipnice granite. The granite VP anisotropy at low confining pressure was controlled by intergranular cracks interconnecting schlieren-subparallel cleavage cracks in micas and feldspars and by exfoliation fracture-subparallel intra- or trans-granular cracks in cleavage-free quartz. Major closing of the crack porosity linked to the schlieren granite below depth of 500 m has been interpreted in terms of crack compliance reflected by rapid increase in VP with confining pressure.

L’influence de l’incorporation d’un produit bio sourcé comme adjuvant dans les matériaux cimentaires tant à l’état frais qu’à l’état durci a été étudiée. La présence du bioproduit ne provoque pas de modifications sur les résistances mécaniques et sur la microstructure des pâtes de ciment (ATG/ATD et DRX). Des essais de caractérisation du réseau poreux de mortiers et pâtes cimentaires ont montré un effet du bioproduit sur la qualité de la peau des échantillons. Un protocole de réalisation et de conservation d’échantillons de pâte cimentaire a été mis au point afin de permettre différents essais sur des surfaces identiques dans le cas du projet « substances extracellulaires pour les bétons » impliquant des partenaires microbiologistes. L’étude de l’évolution de l’angle de contact dynamique d’une goutte d’eau posée sur des pâtes de ciment a montré que la présence du bioproduit favorise l’étalement au détriment de la pénétration de celle-ci au sein du matériau, en modifiant la tortuosité des capillaires de la matrice cimentaire. Une méthode d’analyse d’évolution de l’angle de contact en fonction du diamètre de la goutte a été développée et validée avec des données de la littérature. Cette technique originale a permis une détermination précise des angles d’avancée et de recul sur des substrats poreux. / The influence of the incorporation of a product organically sourced in cementitious materials (at fresh and hardened state) was studied. The presence of the bioproduct does not cause changes on mechanical strength and on cement past microstructure (TGA / DTA and XRD). Porous network characterization tests on mortar and cement paste showed an effect of bioproduct on the quality of skin samples. A protocol of realization and conservation of cement paste samples was developed in order to allow various tests on same surfaces for the microbiologists partners of the « extra cellular substances for concrete » project. The study of the evolution of the dynamic contact angle of a drop of water placed on cement pastes showed that the presence of the bioproduct favored at the expense of spreading the penetration of water within the material, modifying the tortuosity of the capillaries of the cementitious matrix. An analytical method of drop behaviour (contact angle versus diameter) was developed and validated with literature data. This original technique allowed an accurate determination of the angles of advance and retreat on porous substrates.

Les propriétés texturales des supports sont intimement liées à l’organisation des cristallites de boehmite (AlOOH, nH2O) lors des procédés de synthèse et mise en forme. La modification de cette organisation par dispersion de la boehmite dans des alcools a pour conséquence une exaltation de la porosité extrêmement intéressante pour les applications en catalyse sensibles aux limitations diffusionnelles. La mise en place d’une voie originale de préparation des supports par dispersion de boehmite dans un mélange de solvants protiques polaires a permis de mettre en évidence un contrôle de la porosité en fonction des ratios entre les solvants. La nature du solvant influe sur la cinétique d’agrégation et donc sur l’organisation des particules. La modulation de l’encombrement stérique et de l’affinité du solvant pour la surface de la boehmite permettent de contrôler l’épaisseur de la couche de solvatation formée à la surface. En conséquence de cette microstructure particulière en dispersion, les propriétés de l’alumine finale peuvent être ajustées sur une large gamme de porosité à surface spécifique constante. L’impact sur les autres propriétés fonctionnelles du matériaux, comme les propriétés mécaniques et catalytiques a été évalué. Une approche par la micromécanique à plusieurs échelles a été élaborée et conduit à des modules élastiques proches de ceux mesurés par microindentation. L’activité en hydrodémétallation est significativement améliorée avec l’élévation de la porosité, tout en gardant une activité en hydrodésulfuration élevée. Cette démarche est prometteuse pour la prédiction des propriétés du support final à partir du contrôle de la microstructure de la dispersion. / Textural properties of catalytic supports are closely related to the organization of boehmite crystallites (AlOOH, nH2O) during the synthesis and the shaping. The modification of this organization by mixing the boehmite with alcohols leads to an increase of the porosity which is very interesting for catalysis processes sensitive to diffusional limitations. A novel way of support preparation obtained by dispersing boehmite in mixed protic polar solvents allows highlighting a control of the porosity depending on the solvents ratio. The kinetic of aggregation, and hence the particles organization, is influenced by the solvent nature. The tuning of the steric effect and the affinity of the solvent for the boehmite surface allows controlling the solvation layer thickness. Consequently of this particular microstructure in dispersion, the porosity can be tuned on a wide range, while keeping a constant specific surface area. The impact on the functional properties of the support, like the mechanical and the catalytic properties, are estimated. A two-nested scales micromechanical approach was carried out and leads to elastic modulus close to the experimental one. Hydrodemetallization activity is greatly enhanced with the porosity, while preserving a high hydrodesulfurization activity. This study is promising in order to predict the properties of the final support from the control of the dispersion microstructure.

Abstract The thesis clearly demonstrates that photon migration measurements allow characterization of pulp and paper properties, especially the fines and filler content of pulp, and the basis weight, thickness and porosity of paper. Pulp and paper are materials with a worldwide significance. Their properties strongly depend on the manufacturing process used. For efficient process control, the employed monitoring and measuring has to be fast. Therefore it is worthwhile to try to develop new approaches and techniques for such measurements. Recent advancements in optics offer new possibilities for such development. If two samples have different optical properties their photon migration distributions are different. The measurement of a photon migration distribution allows some features between two optically slightly dissimilar samples to be distinguished. Some simple measurements, which only yielded the photons' average time of flight, were made with an oscilloscope and a time-of-flight lidar. More precise measurements yielding photon pathway distribution or some selected characteristics like light pulse rise time, broadening, or fall time were measured with a streak camera. Two methods to assess photon path length distribution were introduced: particle determination with simulation, and streak camera with deconvolution. The basic properties for pulp are consistency and fines content and for paper the basic properties are thickness, basis weight and porosity. The influence on photon migration caused by changes in these basic properties was determined. As pulp and paper are rarely very basic, an additional property was demonstrated for both materials. For pulp it was the content of filler talc, and for paper it was the use of beaten pulp as a raw material. These additional properties were also distinguishable.

Cette thèse s’inscrit dans le projet PRINCIPIA (PRocédés INdustriels de Coulée Innovants Pour l'Industrie Aéronautique) de l’ANR MATETPRO (Matériaux et Procédés pour des Produits Performants). L'objectif de ce projet est la promotion de nouveaux alliages aluminium-cuivre-lithium à destination de l'industrie aéronautique afin d'apporter une alternative aux composites. Cependant, ces alliages sont sujet à une importante porosité pour deux raisons : une forte solubilité à l'hydrogène et une facilité d'oxydation. Dans ce projet, le but de la thèse était d'établir un modèle de prédiction de la porosité à l'échelle du produit. La porosité se forme lors de la solidification de l’alliage à cause d'une plus faible solubilité de l'hydrogène dans le solide. La teneur en hydrogène dans la phase liquide va augmenter par ségrégation et provoquer la nucléation des pores. Il est donc nécessaire de prendre en compte la solidification dans la modélisation de la porosité. De plus, la composition locales modifie la cinétique de croissance des pores et la microstructure exerce une contrainte mécanique sur les pores qui modifie leur équilibre chimique. Après une première partie consacrée à améliorer les connaissances sur les phénomène de transport dans la coulée semi-continue d'aluminium, nous avons modélisé la formation de porosité en se basant sur les modèles disponibles. Le modèle a reproduit l'inhomogénéité de la porosité observée expérimentalement sur une plaque d'alliage aluminium-magnésium. L'analyse nous a montré que la limitation de la croissance par le temps de diffusion de l'hydrogène était responsable de ce profil particulier. La densité volumique des pores est critique pour la limitation de la croissance par la diffusion de l’hydrogène. En fonction de la densité, la croissance passe d'une croissance limitée à une croissance non limitée / This thesis is part of the project PRINCIPIA (PRocédés INdustriels de Coulée Innovants Pour l'Industrie Aéronautique) of the ANR MATEPRO (MATériaux Et PROcédés pour des produits performants). The goal of this project is the promotion of new aluminum-copper-lithium alloys for the aeronautic industry in order to propose an alternative to composite materials. Unfortunately, these alloys are highly sensitive to the appearance of porosity during the alloy creation process. It is due to a high hydrogen solubility and oxidation. Inside this project, my work was to establish a porosity model at the scale of the ingot. Porosity starts to develop during the solidification process due to a lower solubility of hydrogen in the solid phase. Hydrogen content in liquid phase increases by segregation and leads to pores' nucleation. Thus, it is necessary to take into account solidification for porosity-modeling purposes. It is even more important because the alloys' local composition alters the pores' growth and the microstructure modifies the chemical equilibrium by pinching effect.After a first part dedicated to general improvement of knowledge about transport phenomena in DC casting, the porosity formation model was developed based on model found in literature. The model was able to reproduce the inhomogeneity experimentally observed in an aluminum-magnesium ingot. This profile is explained by the hydrogen diffusion time which limits the pore growth. The pore density is critical for the growth limitation by hydrogen diffusion. Depending on the density, the growth switch from a non limited to a limited growth.

La modélisation des écoulements et du transport dans les milieux poreux est un domaine actif pour, notamment, progresser dans la compréhension du transfert des polluants dans les sols. Les sols présentent fréquemment des hétérogénéités comme des macropores (provoqués par la faune, la flore ou des fissures) et un certain nombre de modèles numériques utilisent les concepts de double ou de multi-perméabilité pour tenir compte de tous les types d’écoulements susceptibles de coexister dans de tels systèmes. Cependant, les modèles classiques semblent sous-estimer l’effet de la macroporosité sur l’écoulement et le transfert préférentiels et restreindre la zone d’écoulement préférentiel au seul volume occupé par la macroporosité. Diverses études expérimentales antérieures à cette thèse ont questionné cette hypothèse. Cette étude se propose de comprendre l’établissement de l’écoulement et du transport préférentiel et en particulier les mécanismes d’échange d’eau et de masse entre un macropore et une matrice poreuse environnante en condition saturée. Pour cela, des traçages de l’eau sont réalisés pour un milieu poreux modèle constitué de billes de verre, traversé par un macropore synthétique et mis en place en colonnes de laboratoire. Elution et transfert dans les colonnes sont caractérisés par suivi de la concentration en sortie et par imagerie par résonance magnétique. Un modèle numérique développé sur la base de la méthode de Boltzmann sur réseau est utilisé pour simuler numériquement des écoulements dans un système macroporé et identifier les mécanismes d’écoulements préférentiels à l’échelle de pores. Les données expérimentales montrent que le transfert du traceur est fortement dépendant du débit d’injection ainsi que du coefficient de diffusion dans l’eau. À fort débit, le transfert semble s’effectuer exclusivement dans le macropore, avec très peu d’échange avec la matrice. Pour des débits plus faibles, la percée présente une inflexion suivie d’un pic. Les images IRM montrent alors un échange significatif de traceur entre le macropore et la matrice poreuse environnante. Les simulations numériques sont utilisées pour calculer le champ de vitesse de l’écoulement dans le système en fonction du débit. Les modélisations numériques montrent que l’écoulement préférentiel est étendu dans la matrice poreuse sur une zone de même dimension que le diamètre moyen des grains indépendamment de la taille du macropore et du débit, dans la gamme de débits simulés. Ces résultats expérimentaux et numériques montrent que l’influence du macropore sur les transferts doit être étendue dans la matrice poreuse sur une zone de la taille des grains pour l’écoulement et sur une zone dépendant du coefficient de diffusion du traceur ainsi que du temps de séjour moyen de celui-ci pour le transfert des solutés / Flow and transport modeling through porous media is of primary concern nowadays, especially in order to progress in the understanding of pollutant transfers through soils. Soils present frequently heterogeneities such as macropores (caused by fauna, flora or cracks) and several numerical models use double or multi permeability concepts in order to take into account all flow types that may exist in such porous systems. Nevertheless, classical models seem underestimate the macropore effect on preferential flow and transport by restricting the preferential flow zone only to the volume occupied by the macroporosity. Various experimental studies prior to this thesis have questioned this hypothesis. This study proposes to understand the establishment of preferential flow and transport and in particular the mechanism of flow and solute exchanges between a synthetic macropore and a surrounding porous matrix in saturated condition. For this purpose, water tracing are realized for a model porous media constituted by glass beads, crossed by a synthetic macropore and implemented in laboratory columns. Breakthrough and transport in columns are characterized by monitoring the concentration at the end of the column by magnetic nuclear resonance. A numerical model developed on the basis of lattice-Boltzmann method is used to simul ate flow in macroporous system and identify preferential flow mechanisms at pore scale. Experimental data show that tracer transport is strongly dependent on injection flow rate and the diffusion coefficient in water. At high flow rate, the transport seems to occur exclusively in the macropore, with very little masse exchange with the porous matrix. At lower flow rates, the breakthrough exhibits an inflexion followed by a peak. The MRI images show a significant mass exchange of tracer between the macropore and the surrounding porous matrix. The numerical simulations are used to calculate the flow field in a porous system as a function of flow rate. They show that preferential flow is extended in porous matrix into a zone of same dimension the mean diameter of beads regardless of macropore size or injected flow rate, in the range of simulated flow rates. These experimental and numerical results show that macropore influence on transport should be extended through the surrounding porous matrix into a zone of the same size of grains diameter for flow and into a zone depending on diffusion coefficient as well as mean residence time of the studied tracer for solute transport

In extreme weather conditions and activity levels of human subjects evaporation of sweat is critical for maintaining the sensorial and thermal comfort. Fabrics, from which clothes worn next to the skin are made, play an important role in facilitating the transfer of body liquid perspiration away from the skin to the environment through the mechanisms of capillary flow and evaporation. This work is a theoretical and experimental investigation of water flow characteristics of plain knitted fabrics with relevance to their structure geometry and constituent fibre chemistry. Plain knitted fabrics were produced by systematically varying different production parameters including fibre type, fibre orientation, yarn folding, yarn twist, yarn linear density, and blend ratio. Cotton and polyester fibres were used. Some commercial fabrics were included in the study. The gravimetric absorbency test system (GATS) was adapted for testing the water areal flow and uptake rates through the fabrics. Yarns taken from the produced fabrics were also tested for horizontal linear flow of liquid water. A theoretical model to predict the capillary flow of liquid water through yarns was proposed. The model is based on the representation of the inter-fibre pores in terms of the hydraulic radius theory. It is established that the plain knitted fabric configuration as interlocking of loops plays an important role in facilitating the capillary flow of liquid water through the fabric. The yarn contact at the crossover points of the knitted loop enables a connected path for liquid flow which increases at higher contact pressure at the crossover points. If the contact pressure increases beyond a certain limit it starts to negatively affect the flow because the higher pressure reduces yarn porosity. When the number of yarns in contact with the liquid source per unit area of the fabric plane increases the capillary flow increases. Fabric compactness, which is controlled by yarn diameter and stitch length, is an important fabric parameter that determines these effects the fabric configuration have on the capillary flow. The experiments and the micro-structural analysis revealed that inter-fibre pores within the plain knitted fabric transfer the capillary driven liquid water through the structure at a faster rate. These pores hold the higher percentage of the fabric total air volume. It was also established that both fibre chemical nature and yarn fine structure geometry have critical effects on the apparent contact angle which is a critical factor controling capillary flow of liquid water. The smooth yarn surface made of filament polyester fibre gave a low apparent contact angle in contrast with the constituent filament which showed a high real contact angle. On the contrary, due to the more disorderly fibre arrangement on the yarn surface, yarns made of the staple polyester fibre showed a similar high contact angle to the constituent fibre. The experimental results of capillary flow of liquid water through yarns showed a strong correlation with the estimated results based on the theoretical model derived from the Kozeny-Carman equation. The model provides theoretical basis for understanding the effects of the geometric and material parameters on the capillary flow through the yarn. The model predicts that as the total fibre perimeter within the yarn cross section increases, or yarn porosity decreases, the velocity decreases, however, the eventual distance the water travels through the yarn increases.

Une étude multi-échelle du gonflement d’une smectite en milieu confiné est proposée par une analyse de la pression de gonflement et de la porosité à différentes échelles (inter-agrégat, inter-particulaire, interfoliaire). Un dispositif spécifique, œdo-tomomètre, est conçu pour assurer le suivi couplé de la pression de gonflement et de la porosité inter-agrégat identifiable par microtomographie de rayon X (taille > 5 µm). D’autres analyses par adsorption de gaz et en microscopie permettent de caractériser la porosité à plus petites échelles. Différents types de fluides sont utilisés pour hydrater les éprouvettes afin de contrôler les composantes cristalline et osmotique du gonflement (solutions de NaCl à différentes forces ioniques et solution de méthacrylate de méthyle (MMA)). Les résultats obtenus en comparant notamment les éprouvettes hydratées par des solutions ioniques de NaCl à celles hydratées par du MMA montrent que l’évolution de la pression de gonflement et la réorganisation de la microstructure (diminution en taille de la porosité inter-agrégat, fractionnement possible des particules) sont intimement liées. Par ailleurs, ces résultats comparés à ceux calculés par des modèles phénoménologiques (BExM par exemple, modèle de Barcelone pour les sols gonflants) sont assez bien corrélés / A multi-scale investigation of the swelling behaviour of a purified bentonite under constrained conditions is carried out by a monitoring of the swelling pressure and the porosity evolution at various scales (inter-aggregate, inter-particle, interlayer). A specific oedometer, oedo-tomometer, has been designed to monitor both the swelling pressure and the inter-aggregate porosity evolution deduced from microfocus X-ray computed tomography measurements (size higher than 5 µm). Further investigations of the porosity at lower scale were conducted at various stages of the swelling process by gas adsorption mainly and transmission electron microscopy. Various fluids were used for specimen hydration to control either crystalline swelling or osmotic swelling (NaCl solutions at different ionic strengths and methyl methacrylate (MMA) solution). The results, which combined both swelling pressure measurements and quantification of microstructure evolution upon hydration for the two different solutions, give sound understanding on the development of osmotic and/or crystalline swelling and their relative impact both on the microstructure and on the magnitude of the macroscopic swelling pressure of compacted smectites. Furthermore, these results compared to calculated results (BExM for example) shows similar evolutions