De très grandes quantités de déchets de construction et de démolition sont produites chaque année, en même temps, de grandes quantités de granulats naturels sont nécessaires pour la construction. Jusqu'à présent, seule une petite fraction de ces déchets est réutilisée comme granulats pour la fabrication du béton. Les Granulats Recyclés (GR) sont principalement composés d’un mélange intime de granulats naturels et de pâte de ciment durcie (PCD). La pâte de ciment durcie possède généralement une porosité nettement plus élevée que celle des granulats naturels, la teneur et les propriétés physico-chimiques de la pâte de ciment présente dans les GR a ainsi une forte influence sur leurs propriétés. Les sables recyclés qui contiennent essentiellement du mortier et de la pâte, possèdent généralement un coefficient d’absorption d’eau très élevé, ce qui freine considérablement leur valorisation dans le béton. L'objectif principal de cette étude est de mieux comprendre le rôle joué par la PCD sur les propriétés des GR afin d'améliorer les méthodes de caractérisation de ces matériaux et de les réutiliser dans la fabrication de mortiers ou de bétons. Tout d'abord, une méthode expérimentale basée sur la dissolution de la PCD dans l'acide salicylique est développée et permet de mesurer la teneur en PCD des GR. Les propriétés des GR sont ensuite étudiées en fonction de la teneur en PCD, de la taille des particules et de la composition du béton d'origine. De la relation obtenue entre l'absorption d'eau et la teneur en pâte de ciment, le coefficient d'absorption d'eau de la fraction fine (0/0.63mm) peut être estimé. Différents GR industriels sont ensuite caractérisés afin d’étendre les conclusions précédentes à des GR produits dans des conditions plus réalistes. Par ailleurs, l'influence de la carbonatation sur les propriétés des GR est également étudiée. Enfin, l'influence de l'état saturation des GR sur les propriétés des mortiers frais et durci et sur leur microstructure est explorée. Les mortiers recyclés avec GR sec ont une meilleure résistance à la compression que ceux avec GR saturés. Ces résultats sont confirmés par l'étude des propriétés de l’ITZ. Les propriétés mécaniques de mortiers fabriqués avec des teneurs variables en GR ou avec des fractions de substitution différentes sont étudiées. La fraction fine des GR a une influence plus néfaste sur les propriétés des bétons recyclés que la fraction grossière. / Very large quantities of construction and demolition wastes and especially concrete wastes are produced yearly. At the same time, high amounts of natural aggregates are needed for construction industry. Up to now, only a small fraction of these concrete wastes is re-used as recycled concrete aggregates (RCA) for the manufacture of concrete. RCA are composed of an intimate mix between aggregates and hardened cement paste (HCP). Hardened cement paste is much more porous than the natural aggregates and the properties and proportions of HCP largely influence the properties of RCA. As a consequence, the fine fraction of RCA (FRCA), essentially composed of mortar and cement paste, possesses a large water demand which makes it harder to recycle into concrete.The objective of this research is to better understand the role played by HCP on the properties of RCA in relation with the improvement of the characterization methods of these materials and their reuse in the manufacture of mortar or concrete. Firstly, an experimental method based on salicylic acid dissolution allowing to determine HCP content of FRCA is developed. FRCA properties are then studied as a function of hardened cement paste content, particle sizes and properties/composition of the original concrete. From the obtained relationship between water absorption and cement paste content, the water absorption coefficient of the smaller fraction (0/0.63mm) can be estimated whereas it is difficult to measure. Secondly, different industrial RCA are characterized which allows us to expand the preceding conclusions to “real RCA”, meanwhile, the influence of carbonation on the properties of FRCA is also carried out. Finally, the influence of the saturation state of FRCA on the properties of fresh and hardened mortars and on their microstructure is explored. The recycled mortars with dry FRCA have better compressive strength than that with saturated FRCA, which is confirmed by the study of ITZ properties. The mechanical properties of mortars with different RCA content and replacement fraction are determined. The finer fraction of RCA has a worse influence on the mechanical properties of RAC than the coarser fraction.

Parmi toutes les solutions proposées pour réduire les émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, la séquestration géologique du CO2 reste aujourd'hui l'alternative la plus sûre tant en terme de durée et de capacité de stockage qu'en terme de coût. Ce stockage de CO2 est une solution envisagée par l’industrie pétrolière. Ainsi, l’utilisation des puits de pétrole comme réservoirs géologiques est un nouveau domaine de recherche très important. Pour que la séquestration géologique soit efficace, il faut assurer la durabilité d’un tel type de stockage et vérifier ses risques éventuels à long terme. L’objet principal de cette étude est la caractérisation expérimentale des effets du CO2 et de dégradations chimiques, par fluides acides, sur le comportement mécanique multiaxial et sur les propriétés de transport d’un ciment pétrolier sous température (90°C). Elle s’intègre dans le cadre général du projet de séquestration des gaz acides (type CO2 et H2S) dans des réservoirs pétroliers. Cette action s’articule en particulier au sein du projet REGASEQ de TOTAL. / Among all proposed solutions for reducing the emission of greenhouse effect gases, geological sequestration of CO2 is still the best solution because of its high storage capacity and low cost. This storage of CO2 is an expected solution by oil industry: using the petroleum wells as geological reservoirs is a very important and new research field. Durability of such storage has an importance to be predicted. The main objective of this study is to obtain experimental characterisation of the effect of CO2 and chemical degradation by acid fluids on the multiaxial mechanical behaviour and on transport properties in oilwell cement under high temperature (90°C). This study is integrated in a general project “REGASEQ “ for the sequestration of acid gases (type CO2 and H2S) in oil reservoirs developed by TOTAL E&P.

L’objectif de ce travail de thèse consiste à la modélisation du comportement mécanique des matériaux cimentaires, tel que la pâte de ciment et le béton qui sont soumis à la carbonatation et à la lixiviation. Ces réactions chimiques entre le matériau cimentaire et le milieu agressif environnant entraînent des changements dans la microstructure du matériau et par conséquent sur le comportement mécanique et peut ainsi avoir un impact important sur la durabilité des structures. Pour la caractérisation du comportement mécanique de ces matériaux chimiquement influencés, deux approches différentes sont proposées dans cette thèse: l'approche macroscopique et microscopique. Dans la première partie, une approche macroscopique est utilisée. L'intérêt est d'utiliser un modèle élastoplastique classique pour voir l'influence de la carbonatation et la lixiviation sur les paramètres élastiques et plastiques. Ce modèle est par la suite couplé avec un modèle d’interface pour décrire le comportement mécanique et le processus de rupture des matériaux cimentaires, prenant en compte la localisation des déformations sur une bande de cisaillement. Dans la deuxième partie, en prenant avantage des modèles micro-macro, il est possible de lier explicitement l'évolution de la microstructure durant la dégradation au comportement mécanique du matériau. Deux à trois étapes d’homogénéisations basé sur la méthode sécante modifie sont nécessaires pour aboutir au critère macroscopique. Les capacités prédictives des modèles micro-macro proposés ont été démontrés a travers une large validation expérimentale. / The objective of this thesis is to model the mechanical behavior of cement based materials, such as cement paste and concrete, which are subject to carbonation and leaching. These chemical reactions between the cementitious material and the surrounding aggressive environment lead to changes in the material microstructure and consequently on the mechanical behavior, and can have a significant impact on the durability of structures. To characterize the mechanical behavior of these chemically influenced materials, two different approaches are proposed in this thesis: the macroscopic and microscopic approach. In the first part, a macroscopic approach is used. The interest is to use a classical elastoplastic model to see the effect of carbonation and lixiviation on the elastic and plastic parameters. This model is then coupled with an interface model to describe the mechanical behavior and the failure process of cementitious materials, taking into account the localization of deformations on a shear band. In the second part, by taking advantage of micro-macro models, it is possible to explicitly link the microstructure evolution during the degradation to the mechanical behavior of the material. Two or three homogenization steps based on the modified secant method are needed to reach the macroscopic criterion. The predictive capabilities of micro-macro models proposed here have been demonstrated through a wide experimental validation.

Ce travail de thèse porte sur l'étude d'un procédé d'époxydation et de carbonatation par CO₂ des huiles végétales ce qui permet de valoriser à la fois les huiles et le CO₂ .Un modèle cinétique passant par la formation in situ de l'acide performique est construit pour l'époxydation de l'acide oléique et de l'huile de coton, en couplant les bilans de matière et d'énergie. Une stratégie permettant de réduire le nombre de paramètre à estimer est adoptée. Ce modèle est potentiellement transposable aux autres huiles ayant une structure similaire, car la réactivité de chaque type d'acide gras est déterminée. Pour la réaction de carbonatation, une étude cinétique est réalisée, et la solubilité et le coefficient de transfert de matière du CO₂ dans la phase liquide sont mesurés en tenant compte de la non idéalité des conditions à l'aide de l'équation d'état de Peng-Robinson. L'utilisation du carbonate obtenu est enfin examinée dans la synthèse de polyuréthanes sans isocyanates (NIPUs). / This thesis focuses on the process aspect of the first two steps in the synthesis of non-isocyanates polyurethanes (NIPUs) from vegetable oils, i.e. epoxidation and carbonation reaction. This process adds value to both vegetable oil and CO₂. A kinetic model by using performic acid formed in-situ is built for epoxidation of oleic acid and cottonseed oil, by coupling the mass balance and energy balance. This model is potentially transferable to other oils with similar structure as the reactivity of each type of fatty acid is determined. For the carbonation reaction, a kinetic study is carried out, and the solubility and the CO₂ mass transfer coefficient in the liquid phase is measured under non-ideal condition using the Peng-Robinson equation of state.

L'étude vise à mieux comprendre l'influence du rapport E/C (eau sur ciment), de l'ouverture de la fissure, de l'âge de la fissuration et de la fréquence des mesures sur la cinétique et les mécanismes à l'origine de la formation des produits de cicatrisation dans le volume d'une fissure. Trois types de mortiers (E/C = 0,35, 0,45 et 0,60) ont été soumis à une fissuration contrôlée à 28 jours et à 6 mois, à l'aide d'un coeur expansif. Pour chaque type de mortier, trois catégories de fissures ont été créées (50 [micro]m « 15 [micro]m, 105 [micro]m « 15 [micro]m, 220 [micro]m « 40 [micro]m). La cinétique de l'autocicatrisation est évaluée à l'aide d'une cellule de perméabilité qui permet de mesurer l'évolution, au cours du temps (2 types des mesures : 1, 3 et 5 mois de conservation à 23[degrés]C et 100% H.R. et 5 mois de conservation dans les mêmes conditions), du débit d'air dans le volume d'une seule fissure.L'autocicatrisation a été quantifiée par ses effets sur les débits relatifs et les ouvertures apparentes relatives exprimées en pourcentage des valeurs initiales mesurées immédiatement après la fissuration. Les ouvertures et les débits relatifs baissent très rapidement durant le premier mois, mais la baisse subséquente (entre 1 et 5 mois) est beaucoup plus faible. Les résultats ont montré que le rapport E/C et l'ouverture initiale de fissure avaient un effet relativement faible sur la quantité de produits d'autocicatrisation dans la fissure. Les effets de l'autocicatrisation sur la baisse du débit d'air sont plus marqués pour des petites fissures (< 105 [micro]m).L'âge de la fissuration et la fréquence des mesures ont un effet relativement faible sur la cinétique d'autocicatrisation, à part pour des grosses fissures (>220 [micro]m). Pour ce type de fissure, l'autocicatrisation est plus importante quand l'âge de la fissuration augmente et que la fréquence des mesures diminue. La refissuration de certaines éprouvettes a permis de montrer qu'une fissure autocicatrisée a encore un potentiel de cicatrisation après une deuxième fissuration. Un MEB (microscope électronique à balayage) a été utilisé pour analyser les produits d'autocicatrisation à 5 mois. Les observations au MEB ont montré la présence de calcite, d'ettringite, de chaux et de C-S-H et ont confirmé que la carbonatation était le mécanisme principal de l'autocicatrisation des mortiers étudiés.

Il est communément accepté qu'une stratégie de maintenance préventive efficace est indispensable pour optimiser la durée de vie d'un ouvrage donné. La présent travail de thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR-EVADEOS (Évaluation non destructive des ouvrages pour la prévision des dégradations et l'optimisation de leur suivi) dont l'objectif est de fournir aux gestionnaires d'ouvrages en béton une stratégie de maintenance préventive vis-à-vis de la corrosion des armatures, en tenant compte des aspects physico-chimiques, ainsi que des contraintes et moyens techniques et financiers des gestionnaires. S'agissant d'une démarche préventive, l'utilisation de modèles de prévision des dégradations est nécessaire. L'objectif global de cette etude est d'orienter le gestionnaire d'ouvrage quant au choix du modèle le plus approprié pour sa structure compte tenu des données dont il dispose et de sa stratégie de maintenance souhaitée. Une synthèse des modèles existants a donc été menée. Cependant, cette étude se focalise par la suite sur les modèles simplifiés car ces derniers ont été conçus pour une utilisation en ingénierie et sont plus accessibles pour le gestionnaire d'ouvrage. La quantité de données disponibles est variable d'un ouvrage à l'autre, ce qui impose de faire des inspections lorsque les données sont insuffisantes pour alimenter les modèles prévisionnels. De plus, les modèles simplifiés ne fournissent que des informations en un point de la surface d'une structure mais ne permettent pas la description des dégradations sur l'ensemble d'une surface, chose essentielle dans une stratégie de maintenance. Enfin, les mécanismes de dégradations, les instruments de mesures et la prévision des modèles sont sujets à des incertitudes. La prise en compte de ces dernières est une démarche essentielle pour l'optimisation de la maintenance. Trois critères ont donc été proposées dans le présent travail de thèse pour le choix d'un modèle : (i) l'adéquation des moyens requis pour son utilisation avec les moyens du gestionnaire (ii) sa capacité à propager des incertitudes (iii) sa capacité à reproduire la corrélation spatiale des dégradations. Les résultats mettent en évidence que les moyens disponibles pour l'inspection ont une forte incidence sur le choix du modèle. D'autre part, l'importance des incertitudes a une influence sur la capacité des modèles à reproduire la corrélation spatiale des dégradations. Dans le travail réalisé, un maître d'ouvrage peut trouver une aide à la décision quant au choix du modèle le plus approprié pour sa structure, compte tenu de ses contraintes de gestions. / It is widely accepted that an efficient maintenance strategy is required to optimize life-cycle of a given structure. This thesis was carried out within the ANR-EVADEOS project, which aims to provide such preventive maintenance strategy for building managers, against RC-corrosion. Physicochemical phenomena as well as the management constraints and financial constraints are also taken into account. The prevision could be made using predictive models. The main objective of this work is to setup a decision tool for selecting appropriate model for a given structure with respect to data availability and management constraints. A synthesis of existing models was carried out, however, this study focused in the sequel on simplified models given that these latter are user-friendly for building managers. When available data is not sufficient to provide input parameters of the models, inspection should be carried out. On the other hand simplified models provide assessment of degradation at a given point of the structure but are not able to compute this assessment over all a surface of a structure. Finally, the degradation processes, the instruments used for inspection, and the computation of the models are all subjected to uncertainties. Taking into account these latter is of utter importance for enhancing maintenance strategy. Three criteria was identified for the selection of the models : (i) data availability and resources allocated for maintenance (ii) the ability of the model to transfer uncertainties, and (iii) to transfer spatial correlation. Results show that data availability has significant impact on the model selection. On the other hand when the magnitudes of uncertainties are larger, ability of the models to reproduce the spatial correlation of the degradations is reduced. The tool for models selection proposed in this work could be useful for building managers.

Le stockage géologique de CO2 est une des solutions techniques envisagées pour faire face aux émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Déjà mis en oeuvre aujourd'hui dans quelques sites pilotes, son acceptabilité à grande échelle requiert la démonstration de la tenue à long terme des propriétés de confinement des couvertures sus-jacentes aux réservoirs, et des ouvrages en ciment, particulièrement sensibles, qui constituent notamment les scellements de fond de puits. Pendant la phase d'injection, une bulle de CO2 supercritique se forme, migre vers le sommet du réservoir sous l'effet de la poussée d'Archimède et se solubilise lentement (plusieurs dizaines d'années pour que la solubilisation soit complète). Alors que les réactions de dissolution et de carbonatation en présence d'eau liquide sont largement étudiées et commencent à être bien connues, la réactivité de la bulle de CO2 en phase supercritique ou vapeur est encore mal appréhendée. C'est face à ces incertitudes que nous avons mené une série d'expériences visant à décrire, à comprendre et à quantifier la réactivité d'un matériel minéral en présence d'une phase vapeur riche en CO2. Un minéral a été particulièrement étudié : la portlandite. Il s'agit d'un constituant clef des ciments riches en calcium, et à ce titre, peut, en première approche, être considéré comme un analogue des ciments de scellements de fond de puits. La cinétique de carbonatation de la portlandite a été déterminée à 80, 120 et 200°C, sous une pression de 160 bar et au contact de CO2 initialement anhydre, ou d'un mélange CO2-H2O. Un protocole original a été élaboré : il associe mesures de l'avancement de la réaction (principalement, analyses par DRX du taux de carbonatation de la fraction solide et enregistrement de la consommation de CO2 au cours de la réaction) et modélisation de l'évolution des équilibres de phases et des propriétés volumétriques du fluide réactionnel. D'un point de vue phénoménologique, nous avons montré que l'état de phase du système (vapeur ou biphasique liquide-vapeur) est déterminant. Il contrôle en grande partie le mode de réactivité et l'évolution cinétique de la réaction. Un modèle géochimique prenant en compte les spécificités de notre système réactionnel pauvre en eau a alors été développé pour simuler la carbonatation de la portlandite et à terme celle d'un ciment complet de type "fond de puits".

L'encrassement biologique des revêtements de façade constitue un problème esthétique et économique. Parmi les microorganismes impliqués, les algues sont les plus répandues. Ce travail avait pour but d'étudier expérimentalement l'influence des paramètres intrinsèques (porosité, rugosité et carbonatation) de mortiers à base de ciment sur leur bioréceptivité et de modéliser le développement du biofilm d'algues.Pour étudier l'effet de ces paramètres sur la biodétérioration des mortiers, un essai accéléré de laboratoire a été développé. Les travaux ont été réalisés avec l'algue verte Klebsormidium flaccidum fréquemment identifiée dans les prélèvements réalisés sur des façades colonisées. Les résultats montrent qu'une augmentation de rugosité et une diminution du pH de surface par carbonatation favorisent l'encrassement des mortiers par les algues.Un modèle inspiré de la loi d'Avrami a permis de modéliser le phénomène de colonisation par les algues. Deux processus interviennent dans le mécanisme de colonisation : l'accrochage (ou " germination ") et la croissance des algues. Les paramètres cinétiques représentant ces processus ont été déterminés et révèlent l'importance de la rugosité et de la carbonatation sur la constante de vitesse de " germination ".L'exposition d'échantillons en extérieur a été également réalisée. Les résultats obtenus permettent de retrouver partiellement le comportement des matériaux en laboratoire même si le démarrage de la colonisation semble être affecté par les conditions climatiques.

La carbonatation atmosphérique et la pénétration des ions chlorures sont les principales causes du déclenchement de la corrosion des armatures dans les bétons armés. Chacun de ses mécanismes a fait l'objet de nombreuses études dans la bibliographie. Pourtant les études prenant en compte en même temps les deux types d'agression sont rares. Le couplage des deux phénomènes existe cependant. La carbonatation intervient en effet dans tout ouvrage dès le décoffrage et il suffit que cet ouvrage soit aussi par exemple situé à proximité d'eau de mer pour que les embruns apportent des ions chlorures dans le matériau. L'objectif de cette thèse a été de quantifier les différentes phases de la matrice cimentaire et ses capacités de fixation des ions chlorures par le biais d'isothermes d'interactions pour des matériaux sains et carbonatés. Ces isothermes d'interactions obtenues notamment par la méthode des équilibres ont permis de voir que les matrices partiellement ou totalement carbonatées fixaient moins d'ions chlorures que les matrices saines. L'utilisation de moyens complémentaires d'analyses tels que l'analyse thermogravimétrique (ATG), la diffraction des rayons X (DRX) et la résonance magnétique nucléaire (RMN) a permis de mieux comprendre cette perte de fixation. Une diminution des sels de Friedel et des chlorures fixés par les C-S-H a été ainsi mise en évidence dans les matériaux carbonatés. Ces diminutions qui on été quantifiées sont attribuées à une modification sous carbonatation des phases capables de fixer les ions chlorures (phases aluminates, sulfo-aluminates et C-S-H). Des différences au niveau du réseau poreux ont été également mises en évidence par la porosimétrie par intrusion de mercure (diminution de la macroporosité et de la connectivité en général pour les matrices carbonatées par formation de CaCO3). L'objectif a été aussi de corréler toutes ces modifications observées avec les propriétés de transport des ions qui ont été obtenues par des tests de diffusion et migration des ions chlorures (et/ou sulfates) ainsi que des mesures de résistivité électrique. Les résultats expérimentaux ont montré que le coefficient de diffusion apparent est plus grand dans les matériaux carbonatés. Certaines expériences de diffusion faites en présence à la fois d'ions chlorures et sulfates ont aussi montré la concurrence de ces deux ions pour se fixer à la matrice cimentaire. Les matériaux cimentaires testés (bétons et pâtes) ont été formulés sans ou avec additions minérales (métakaolin, cendres volantes, laitier) et les propriétés de ces matériaux ont été observées à différents âges / Carbonation and chloride ingress are the main causes of reinforced concrete degradation. A lot of studies describe these two phenomena separately but only few studies state a possible coupling. However, the coupling of both phenomena exists. The corrosion of reinforcement due to chloride ions occurs more often in marine environments or in the presence of deicing salts while carbonation occurs systematically, in a more or less high degree depending on environmental conditions (humidity, temperature…). The aim of this thesis was to quantify the different phases of the cement matrix and its chloride binding by means of chloride binding isotherms for carbonated and non-carbonated cement based materials. These chloride binding isotherms, obtained by the equilibrium method, showed that the partially or totally carbonated cement matrix are bound fewer chlorides than the non carbonated ones. Complementary techniques such as the thermogravimetry (TGA), the X-rays diffraction (XRD) and the nuclear magnetic resonance (NMR) analyses were used and allowed to understand why this binding decrease occurs. A decrease of Friedel's salt and chlorides bound in the C-S-H was showed in the carbonated materials. These decreases were quantified and are due to a modification of the phases containing chloride (such as aluminates, sulfo-aluminates and C-S-H phases) during carbonation process. The porous network, was observed by mercury intrusion porosimetry (MIP), was also modified (decrease of the macroporosity and the connectivity for carbonated cement matrix due to formation of calcium carbonate). The other aim was to correlate all these modifications with the ions transport properties. Chloride diffusion and migration tests (with or without sulfates) were obtained as well as the measurements of electric resistivity. The experimental results showed that the apparent chloride diffusion coefficient is higher in the carbonated cement materials. Some diffusion tests were performed in presence of both chlorides and sulfates, which showed the competition of these two ions to bind on the cement matrix. Cement materials (concrete and cement paste) were designed without or with supplementary cementing materials (metakaolin, fly ash, slag) and the properties of these materials were followed at different curing time

Les bétons de chanvre associent un granulat végétal issu du chanvre, appelé « chènevotte », et une matrice minérale. Ce sont des matériaux isolants répondant particulièrement bien aux nouvelles problématiques environnementales du secteur du bâtiment. Pourtant, leur développement est freiné par d'occasionnels désordres de mise en œuvre et des propriétés mécaniques relativement faibles qui pourraient résulter d'interactions complexes développées entre la chènevotte et le liant. Dans ce contexte, l'objectif des travaux a été de préciser la nature de ces interactions et d'identifier par quels mécanismes celles-ci peuvent modifier la prise du liant et les propriétés finales du matériau. Pour cela, l'évolution de mélanges de matières premières (chènevottes et liants) de natures différentes a été étudiée par des techniques de biochimie, de spectroscopie, de physico-chimie et de mécanique. Cette approche multi-échelle a ainsi permis de mettre en évidence le puissant pouvoir retardateur des produits extraits de la chènevotte sur la prise des liants hydrauliques. Ce retard peut conduire à une absence totale de prise du liant, lorsque celui-ci est couplé à des phénomènes de dégradation de la chènevotte, de migration de ces produits dans la matrice et d'évaporation d'eau. En outre, il a été démontré que les caractéristiques de la chènevotte (composition chimique), la nature du liant (ciment pur ou additionné de chaux), ainsi que les conditions de cure (présence ou non de CO2) sont des facteurs pouvant moduler les effets délétères sur la prise et les propriétés mécaniques du matériau formé. Ils constituent donc des paramètres potentiels d'optimisation des bétons de chanvre. / The hemp concretes, combine a plant aggregate, called “shiv” with a mineral binder. They are insulating materials particularly suited to face the new environmental problems of the building sector. However, their development is hampered by the occasional implementation problems and their relatively low mechanical properties that could result from complex interactions between the shiv and the binder. In this context, the objective of the presented work was to clarify the nature of these interactions and to identify the mechanisms by which they can impact the setting of the binder and the final properties of the material. To do so, the evolution of mixtures of the initial components (shiv and binders) differing by their nature was studied by biochemical, spectroscopic, physical chemistry and mechanical techniques. This multi-scale approach enabled us to highlight the powerful set retarding action of shiv-extractable products on hydraulic binders. This delay can even lead to a total failure of the binder setting when this one is coupled to simultaneous degradation of the hemp aggregate, migration of the formed products in the matrix and water evaporation. Finally, it has been demonstrated that the characteristics of the shiv (chemical composition), the nature of the binder (pure cement or lime added), and the curing conditions (presence or absence of CO2) represent factors that may modulate the deleterious effects on the setting and the mechanical properties of the formed material. They hence constitute potential parameters for the optimization of hemp concretes.