Près de la moitié des réparations réalisées sur les ouvrages en béton se concluent par un échec prématuré. Cela se traduit principalement par le décollement de la couche réparatrice, dû à un manque d'adhérence de cette couche sur le support dégradé, et par la corrosion des armatures métalliques de la structure. C'est ainsi que l'Europe consacre la moitié du budget alloué à la construction à la réhabilitation des ouvrages. Deux types de produits de réparation sont principalement proposés sur le marché, les mortiers hydrauliques et les mortiers modifiés par des polymères. Les propriétés intrinsèques de ces produits sont connues mais peu d'études portent sur l'évolution de ces propriétés à long terme, notamment lorsque les matériaux sont appliqués sur un support en béton dégradé. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre l'influence de la présence de polymère dans les mortiers sur la durabilité des réparations des ouvrages d'art en béton. Pour mener à bien cette étude, des mortiers modifiés de formulation connue et contrôlée ont été préparés en laboratoire à partir de l'analyse de la composition de plusieurs produits de réparation commerciaux. Les propriétés intrinsèques à l'état frais et durci de ces deux types de matériaux ont été analysées, en s'intéressant notamment à l'influence de la nature et de la teneur en polymères et à l'influence de la cure appliquée sur ces matériaux. L'augmentation de la quantité de polymère entraîne l'accroissement des propriétés mécaniques des mortiers. Cet effet est surtout visible en flexion car les polymères viennent renforcer l'interface granulat-liant. La cure des mortiers à 40°C permet d'améliorer leurs performances mécaniques et de diminuer leur porosité car dans ces conditions, la formation de films de polymère entremêlés aux hydrates de ciment est favorisée. Un essai a également été développé pour mesurer l'adhérence des mortiers sur un support représentant le béton à réparer. L'influence de la présence de polymère et de l'état de surface du support sur l'adhérence a été analysée, ainsi que l'évolution de l'adhérence pendant la conservation des éprouvettes dans des environnements différents. Ces essais ont permis de montrer que l'addition de polymère permettait d'augmenter l'adhérence des mortiers contenant des polymères par rapport aux mortiers non-modifiés. Après trois mois de durcissement, l'adhérence maximale est obtenue à partir de 10% de polymère. L'augmentation de la rugosité et la saturation en eau du support n'ont pas entraîné d'augmentation de l'adhérence par rapport aux surfaces sèches et planes. Comme pour les propriétés intrinsèques des mortiers modifiés, une cure à 40°C permet d'améliorer l'adhérence alors qu'une immersion dans l'eau est défavorable. Enfin, le risque de corrosion des armatures enrobées de mortiers modifiés a été étudié en caractérisant les propriétés électrochimiques des aciers ainsi que les propriétés de transfert d'espèces agressives dans les mortiers. L'addition de polymères dans les mortiers renforce la protection des armatures métalliques grâce à leurs propriétés d'isolant électrique. Dans la plupart des cas, ils limitent également la diffusion du CO2 et des ions chlorure dans le matériau / About half of the repairs carried out on concrete structures conclude with a premature failure. This is mainly due to the debonding of the repair layer, caused by a lack of adhesion on the degraded concrete surface, and by the corrosion of steel rebars in concrete. It is estimated that over 50% of Europe's annual construction budget is spent on the rehabilitation of existing structures. Two types of repair products are mainly offered on the market, hydraulic mortars and polymer-modified mortars. The intrinsic properties of these products have been studied, but few works have been conducted to assess the evolution of these properties, especially when they are applied on a degraded concrete surface. The aim of this work is to better understand the influence of the presence of polymer in mortars on durability of the repair of concrete structures. To carry out this study, polymer-modified mortars were prepared with a controlled formulation based on the analysis of the composition of several commercial products. The intrinsic properties of these mortars were studied at the fresh and hardened state, focusing in particular on the influence of the nature and content of polymers and of the curing applied to these materials. Increasing the quantity of polymer leads to the increase of the mechanical properties of mortars. This effect is especially noticeable in flexion because polymers reinforce the aggregate-binder interface. The curing of mortars at 40°C improves their mechanical performances and reduce their porosity because in these conditions, the formation of polymer films intertwined with cement hydrates is favored. A test has also been developed to measure the adhesion of mortars on a support representing the concrete surface to be repaired. The influence of the presence of polymer and of the surface state of the support on the adhesion was analyzed, as well as the evolution of adhesion during the storage of specimens in different environments. These tests have shown that the addition of polymer can increase the adhesion of polymer-modified mortars comparing to unmodified mortars. After three months of curing, the adhesion is maximum from 10% of polymer. The increase of the roughness and saturation with water of the support did not induce any increase of the adherence comparing to flat and dry surfaces. As for the intrinsic properties of polymer-modified mortars, the curing at 40°C improves the adherence while an immersion in water is unfavorable. Finally, the risk of corrosion of a steel bar embedded in the mortar was studied by characterizing the electrochemical properties of steel and the transfer properties of aggressive species in mortars. The addition of polymers in mortars enhances the protection of rebar thanks to their electrical insulation properties. In most cases, they also limit the diffusion of CO2 and chloride ions in the material

Les bactéries lactiques (BL), communément employées en industrie agroalimentaire, font à présent l’objet d’études visant à les utiliser pour de nouvelles applications telles que le développement de vaccins vivants ou la délivrance de molécules d’intérêt biothérapeutique chez l’hôte. Dans cette optique, différents systèmes de présentation de protéines à la surface des bactéries à Gram positif ont été développés. L’un d’entre eux est basé sur l’activité d’enzymes, les sortases, liant de façon covalente les protéines à la paroi bactérienne. Nous avons utilisé la BL modèle, Lactococcus lactis, afin d’étudier les sortases, jusqu’alors étudiées essentiellement chez les bactéries pathogènes. La sortase A (SrtA) est responsable de l’ancrage d’au moins cinq protéines à motif LPxTG à la surface. Une seconde sortase, de classe C (SrtC), a été identifiée et caractérisée. Nous avons mis en évidence la capacité de L. lactis à produire des pili à sa surface qui sont polymérisés par SrtC et ancrés à la paroi par SrtA. Ces pili résultent de la polymérisation de la piline majeure YhgE qui peut être surplombée par la piline mineure de coiffe YhgD. La production de pili chez L. lactis entraîne un changement de comportement des cellules résultant à des phénotypes particuliers. Nous avons pu l’associer à l’auto-agrégation des cellules en culture liquide, à la formation de biofilms hétérogènes et aériens, et à l’adhésion à la mucine gastrique de porc. Plus précisément, YhgE a été impliquée dans l’auto-agrégation et les biofilms atypiques, et une troisième piline, dont l’appartenance au pilus n’a pas été démontrée, semble aussi impliquée dans la production de biofilms atypiques. / Lactic acid bacteria (LAB), which are commonly used in food industry, are now being studied for their use in new applications such as biotherapeutic molecule delivery vehicules in human host or as live vaccines. Recently, surface protein delivery systems have been developed in Gram positive bacteria and one of them is based on enzymes, the sortases which covalently bind proteins to the cell wall. We used the LAB model, Lactococcus lactis, in order to study the sortases of these non-pathogenic bacteria. This work has functionally characterized the sortase A (SrtA) responsible for cell wall anchoring of at least five LPxTG proteins. A second sortase, from class C (SrtC), has been identified and characterized. We demonstrated the ability of L. lactis to produce pili on its surface that are polymerized by SrtC and cell wall anchored by SrtA. These pili result from polymerization of the YhgE major pilin and can be topped by the YhgD tip minor pilin. Pili production in L. lactis leads a change in cell behavior resulting in individual phenotypes. We were able to associate it with the self-aggregation of cells in liquid cultures, heterogeneous and aerial biofilm formation and bacterial adhesion onto pig gastric mucin. Specifically, YhgE was involved in both self-aggregation and atypical biofilm formation, while a third pilin, whose pilus membership has not been established, was also involved in the production of atypical biofilms.

Les matériaux cellulaires font l'objet de beaucoup de recherches du fait de leurs remarquables propriétés. Celles-ci proviennent de la structure interne du matériau, dans lequel des inclusions cellulaires sont compactées dans une matrice solide. Comprendre et contrôler l'organisation des cellules dans la phase continue est donc primordial pour pouvoir contrôler les propriétés finales du solide poreux. L'influence des propriétés d'objets sur leur organisation dans un volume a souvent été étudiée pour des systèmes granulaires durs monodisperses, où la friction entre deux grains implique que l'arrangement global sera désorganisé, ou pour des systèmes mous comme les bulles dans les mousses aqueuses, où la très faible friction aux interfaces conduit à un empilement organisé et compact de sphères. Une question importante est de comprendre comment s'empilent des objets déformables présentant de la friction à l'interface. Pour répondre à cela, nous nous intéressons ici à un système modèle de gouttes de PEG (polyéthylèneglycol) dispersées dans une phase continue de PDMS (polydiméthylsiloxane). La coalescence entre les gouttes est empêchée grâce à une réaction à l'interface qui crée un gel de polymère à la surface des gouttes au contact avec le PDMS. Cette peau de polymères induit de la friction et de l'adhésion entre les gouttes. Pour étudier l'influence des propriétés de la peau sur la sédimentation des gouttes, nous caractérisons la fraction volumique finale sous gravité grâce à la tomographie sous rayons X. Nous montrons que la présence de friction et d'adhésion à l'interface induit une organisation non-conventionnelle des gouttes en comparaison avec celle d'émulsions stabilisées par des tensioactifs. Nous examinons ensuite les propriétés mécaniques et adhésives des émulsions solides, composées de gouttes liquides dans une matrice solide, avec un test de probe-tack. Nous étudions l'impact de la taille ainsi que de la densité de gouttes sur l'augmentation des dissipations d'énergie dans le volume. / Macro-cellular polymers are highly searched-for materials thanks to their rich physical properties. These arise from the internal structuration of the material, in which discrete cells of gas or liquid are tightly packed within a continuous polymeric solid. The size and organization of these cells have an important influence on the overall material properties. The influence of the properties of spheres on their final packing morphology has led to numerous studies usually dealing with either hard frictional or soft frictionless grains, which are the two extremes of the spectrum of possible systems. An important question remains as to what happens for systems which are in-between these extremes, i.e. highly deformable grains presenting a frictional surface. To tackle this problem, we work with a model system of ultra-stable emulsions which consist of PEG (polyethyleneglycol) drops which are dispersed in a continuous phase of PDMS (polydimethylsiloxane). Coalescence of the drops is prohibited by a reactive blending approach which creates a solid-like skin around the PEG drops upon contact with the PDMS. This skin creates adhesion and friction between the drops. To study the influence of the skin properties on the sedimentation of the drops, we characterize the final drop packing under gravity using absorption contrast X-Ray. We show that the presence of friction and adhesion at the interface makes the liquid drops pack unconventionally regarding density and organization compared to classic surfactant stabilized emulsions. We then investigated the adhesive properties of the solid emulsions i.e. elastomers containing liquid drops in their substructure, using a probe-tack test. We studied the impact of the drop size and density on the increase of the bulk's dissipations of energy which enhance the adhesive properties of the material.

Avec l’évolution de la microélectronique et la miniaturisation des différents composants à l’échelle nanométrique, la taille des particules critiques à éliminer lors du procédé de fabrication a été drastiquement réduite. En effet, cette taille critique est actuellement de l’ordre de 10nm. Les procédés de nettoyage doivent donc être capables de retirer ces particules sans endommager les surfaces. Afin de répondre à ce challenge, deux méthodes sont étudiées dans ce travail : l’utilisation d’un spray et l’application conjointe d’une couche de polymère et d’un spray.Le spray est utilisé depuis de nombreuses années dans le domaine de la microélectronique. Cependant, le mécanisme de détachement des particules par cette méthode n’est toujours pas assimilé. Le but de cette étude est de mieux le comprendre. Ainsi, différents paramètres vont être étudiés aboutissant à l’élaboration d’un modèle de détachement, faisant apparaître de nouvelles variables liées au procédé de nettoyage, à la contamination (nature et taille des particules) ou encore aux conditions de stockage des surfaces.De son côté, le procédé par utilisation conjointe de couche polymère et de spray est en plein essor mais peu d’informations sont aujourd’hui disponibles. Néanmoins de premières études ont démontré sa capacité à nettoyer des surfaces présentant des motifs et son efficacité quel que soit la taille de la contamination. Dans ce travail, différents procédés de retrait de la couche polymère seront comparés ainsi que certaines propriétés physico-chimiques propres à celle-ci. L’objectif étant de déceler des paramètres clefs influençant le retrait particulaire et de proposer une prémisse d’élucidation des mécanismes physiques mis en jeu. / With the evolution of microelectronics and the miniaturization of the various components at the nanoscale, the size of the critical particles to be removed during the manufacturing process has been drastically reduced. Indeed, this critical size is currently of the order of 10 nm. Cleaning processes must therefore be able to remove these particles without surfaces damage. In order to answer this challenge, two methods are studied in this work: the use of a spray and the joint application of a polymer layer and a spray.The spray has been used for many years in the microelectronics field. However, the mechanism of particles detachment by this method is still not assimilated. The purpose of this study is to better understand it. Thus, different parameters will be studied leading to the development of a detachment model, showing new variables related to the cleaning process, contamination (nature and particle size) or the storage conditions of surfaces.For its part, the process by using a combination of polymer layer and spray is in full development, but little information is available today. Nevertheless, early studies have demonstrated its ability to clean surfaces with patterns and its effectiveness regardless of the size of the contamination. In this work, different methods of the polymer layer removal will be compared as well as some physicochemical properties specific to it. The objective is to detect key parameters influencing particle removal and to propose a premise of elucidation of the physical mechanisms involved.

Objectifs : Le but de travail est d'étudier les possibles variations des propriétés physiques et chimiques en rapport avec l’usinage et les effets de l’irradiation avec des lasers CO2 et Nd:YAP. Il s’agit d’évaluer l’étanchéité de cet assemblage par micro-infiltration d’un biofilm mono bactérien par une technique FISH. Méthodes : Les tests d’évaluation ont été : la micro dureté, le cisaillement, la rugosité, la mouillabilité et l’EDS. 60 échantillons de 2 céramiques (les disilicates de Lithium et les Zircones) ont été soumises aux différents test. Pour le test d’étanchéité : Six couronnes de chacune des céramiques ont été exposées à biofilm de Streptococcus Salivarius pendant 10j. FISH a été appliquée pour marquer les infiltrations bactériennes observées en microscopie confocale. La résistance au cisaillement (p.=0,014 S) est significativement différente entre les échantillons irradiés et non irradiés. La mouillabilité superficielle partielle est bonne pour les 2 types de céramique. Les surfaces irradiées au Laser CO2 sont plus rugueuses pour les deux céramiques. La micro dureté de Li irradiée au CO2 a augmenté (6,32 GPa). Aucune élévation notable de température sur les 2 types de céramique. Le test d’étanchéité s’est avéré positif à la jonction cervicale couronne /dent. Conclusion : Les lasers CO2 et Nd: YAP modifient les forces de cisaillement et les surfaces des céramiques sans en modifier la composition chimique. L'irradiation au laser CO2 semble augmenter la résistance au cisaillement, la rugosité de la surface, la micro dureté et la mouillabilité des 2 types de céramique. L'irradiation des couronnes usinées au laser CO2 semble amélioré l’étanchéité de l’assemblage collé. / The purpose is to study the physical and chemical properties of CAD/CAM ceramics irradiated with CO2 and Nd:YAP lasers and to evaluate surface adhesion of ceramic crowns by microleakage test with a mono bacterial biofilm and a FISH technique. Methods : Evaluations tests were: Micro hardness, roughness, surface wettability, shear bond strength and EDS. 60 samples Two ceramics used: lithium disilicate and zirconia ceramics were prepared for different test. For microleakage test:Six ceramics crowns of different ceramics were contaminated with a Streptococcus salivarius biofilm for 10 d. Fluorescence in situ hybridization technique was applied samples were examined with confocal laser microscope. Results: Shear bond test showed significant difference between irradiated and non irradiated (p. value= 0,014 S). Partial superficial wettability was observed for the two ceramics. In micro hardness test, CO2 at 5 W increased micro hardness of lithium disilicate ceramics with significant value (6,32 GPa). SEM showed rough surface in all groups. EDS did not modify the chemical composition of tested ceramics. No significant rise in temperature could be recorded on both types of ceramic.The micro leakage test of a mono-bacterial biofilm was positive at the crown / tooth cervical junction. Conclusion: CO2 and Nd: YAP lasers modify CAD/CAM ceramic surfaces without chemical composition modifications. CO2 irradiation increase shear bond strength, surface roughness, micro hardness and made CAD/CAM ceramics hydrophilic. Irradiation with CO2 laser seems to improve surface adhesion and decrease bacterial microleakage.

Les performances des matériaux routiers se dégradent dans le temps sous l’effet des sollicitations mécaniques et environnementales. Parmi les facteurs influents, l’eau apparait comme l’un des éléments principaux impliqués dans les mécanismes de dégradation en provoquant une décohésion progressive du matériau. Les essais normalisés disponibles en France et à l’International permettant d’évaluer en laboratoire le comportement du mélange en présence d’eau peinent à prédire son comportement sur site. Il apparait donc nécessaire de comprendre plus fondamentalement l’évolution du matériau en présence d’eau pour prédire et prévenir de l’action de l’eau. A l’inverse du mouillage, le démouillage est défini comme le retrait du film de bitume à la surface du granulat. Il pourrait être à l’origine de la dégradation des matériaux routiers en présence d’eau. Une méthodologie expérimentale a été développée pour caractériser le phénomène de démouillage à partir d’un système modèle bitume/granulat. De plus, des essais normalisés ont été réalisés sur des mélanges foisonnés et compactés. Les protocoles expérimentaux des essais se différencient par le mode de conditionnement et le type de sollicitation mécanique. Les avantages et les limites des différents essais sont exposés. Les différents modes de dégradation identifiés ont été interprétés à la lumière des connaissances acquises lors de l’étude du démouillage de systèmes modèles. Ce travail a également permis de définir le pouvoir discriminant des essais et de sélectionner les plus pertinents pour évaluer l’impact de différents paramètres de formulation sur la durabilité des enrobés bitumineux en présence d’eau et notamment l’additivation chimique du bitume. / Performance of asphalts pavement are lowered under mechanical and environmental loadings. Among influent factors, water appears to be one of the major element leading to deterioration of the material cohesion. Numerous test in the world are available to evaluate moisture damage in laboratory. However, most of them show poor correlation with field performances. A fundamental understanding is still needed to predict and prevent its effects.Contrary to wetting, stripping is defined as the shrinkage of the bitumen on aggregate surface. It could be one of the road pavement materials moisture damage mechanisms in presence of water. An experimental method was used to characterize the stripping kinetic using a model bitumen/aggregate interface. Additionally, standardized laboratory tests were carried out on loose and compacted mixes. Experimental procedures vary from one to another regarding conditioning process and mechanical loading types. Advantages and limits of these test methods are exposed. Different moisture damage mechanism have been identified using the acquired knowledge from the stripping evaluation on model system. This work also allow to evaluate the discriminating power of test methods. It allows to select the most relevant one able to evaluate several parameter influences on material durability in presence of water,in particular the chemical additivation of bitumen.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Il a été démontré que l'installation d'ancrages époxydiques à l'aide de barres d'armatures en acier constitue une méthode efficace de renforcement à l'effort tranchant de dalles épaisses en béton armé. Toutefois, le développement d'une méthode de conception pour ce type de renforcement est actuellement laborieux, puisque très peu de projets de recherche ont étudié l'évolution de d'adhérence de ces ancrages époxydiques lors de l'application d'une charge de traction. Par ailleurs, cette méthode de renforcement a été étudiée, puis testée sur des éléments de béton sain, c'est-à-dire sans endommagement pathologique, ce qui entraine un certain questionnement sur la performance de l'adhérence des ancrages époxydiques de barre d'armature ancrés dans un béton endommagé. Le présent projet de recherche étudie donc, dans un premier temps, la résistance à l'adhérence et le comportement de l'ancrage lors d'un chargement uniaxial en traction des ancrages époxydiques de barre d'armature ainsi que l'effet sur ce comportement de l'endommagement, et ce principalement des fissures créées par le développement de la réaction alcalis-silice (RAS) à l'intérieur de la matrice de béton. La contrainte d'adhérence a été étudiée au moyen d'essais d'arrachement réalisés sur des longueurs d'ancrage de 2d [indice b], 4d [indice b] et 5d [indice b] avec des armatures 15M (d [indice b] = 15,9 mm). Ces essais ont permis de démontrer une chute de la résistance maximale à l'adhérence pour des longueurs d'ancrage plus grandes ou égales à 4d [indice b] lorsque le béton est atteint de RAS. Par ailleurs, le projet révèle que la progression de la RAS, et donc la progression de l'expansion du béton, entraine un confinement de l'ancrage époxydique qui augmente sa résistance à l'adhérence. / Research projects from Université Laval had demonstrated that the installation of epoxy-bonded anchors with steel reinforcing bar is an effective shear strengthening method for existing concrete thick slab structure. However, the development of a design method for this type of reinforcement is currently hazardous, since very few available literatures focus on the bond behaviour of epoxy-bonded anchors. In addition, this method of rehabilitation has largely been studied and tested on sound concrete elements, i.e. without any pathological damage, which raises the question of the bond behaviour on existing damaged elements. This investigation studies the bond behaviour of epoxy-bonded anchors, the influence of alkali-silica reaction (ASR) on the bond behaviour and, finally, the progress of ASR deleterious mechanisms over the capacity of epoxy-bonded anchors. Pull-out tests on epoxy bonded anchors of embedded length 2d [indice b], 4d [indice b] and 5d [indice b] with 15M reinforcing bars (d [indice b] = 15,9 mm) were performed to encounter the previously mentioned objectives. These tests have demonstrated a drop in bond strength for embedded length exceeding 4d [indice b] when concrete is affected by ASR. In addition, the study revealed that the progression of concrete expansion due to ASR, leads to a confinement of the epoxy-bonded anchor and increases the bond strength.

L’utilisation des plasmas dans le domaine du traitement de surface est de plus en plus répandue, en particulier pour améliorer l’adhérence d’un système revêtement-substrat. Après s’être retrouvés chez les polymères synthétiques, les traitements assistés par plasma ont fait progressivement leur apparition dans le domaine du bois afin de répondre aux besoins de l’industrie forestière qui utilise les revêtements et les adhésifs. Bien que plusieurs travaux de recherche ont pu démontrer le potentiel des plasmas pour ces industries, la physique et la chimie gouvernant l’interaction plasma-bois ainsi que son rôle sur les propriétés d’adhérence demeure embryonnaire. Ce projet de maîtrise démontre que les traitements plasmas DBD à la pression atmosphérique modifient la surface du bois selon divers mécanismes tels que le mouvement d’extractibles en surface, la fonctionnalisation chimique ainsi le greffage de radicaux libre.

Ce mémoire présente les résultats de l’étude de l’adhérence entre les barres en polymères renforcés de fibres de Basalte (PRFB) et le béton. Cinquante-quatre cylindres renforcés par des barres en PRFB et dix-huit cylindres renforcés par des barres en polymères renforcés de fibres de fibres de Verre (PRFV) ont été testés par le test d’arrachement. Les paramètres des tests incluent le type de la barre utilisée, le diamètre de la barre, la longueur d’ancrage et le nombre de cycles de gel-dégel (100 et 200 cycles). Les courbes adhérence-glissement des barres en PRFB et PRFV révèlent la même tendance. Les influences des différents paramètres sur l’adhérence ont été analysées. Les modèles analytiques BPE, BPE-modifié et CMR ont été calibrés pour décrire la relation adhérence-glissement des barres en PRFB. Les résultats montrent la capacité des barres en PRFB à remplacer les barres en PRFV dans le renforcement des structures. / This thesis presents the test results of a study on the bond behavior of basalt fiber-reinforced polymers (BFRP) bars in concrete. Forty-five cylinders reinforced with BFRP bars and eighteen cylinders reinforced with glass fiber-reinforced polymer (GFRP) bars were tested in direct pullout conditions. Test parameters included the FRP material, the bar diameter, the bar’s embedment length in concrete and the number of freeze-and-thaw cycles (100 and 200 cycles). Bond-slip curves of BFRP and GFRP bars revealed similar trend. All BFRP specimens failed in a pullout mode at the bar-epoxy interface. The influence of various parameters on the overall bond performance of BFRP bars is analyzed. The BPE, modified-BPE, and CMR analytical models were calibrated to describe the bond-slip relationships of BFRP bars. Results demonstrate the promise of using BFRP bars as an alternative to GFRP bars in reinforcing concrete elements.