Les façades des nouveaux bâtiments et des bâtiments existants sont altérées par la pénétration de l'eau. Afin de protéger les bâtiments et surfaces exposées aux intempéries, des traitements contenant des agents hydrophobes doivent être appliqués. Les traitements utilisés à l’heure actuelle sont des traitements de surface qui se dégradent au cours du temps. L'agent hydrophobe, présent en surface, est soumis à des conditions très rudes telles que des rayonnements ultraviolets, de grandes variations de température, de l'abrasion ..., qui réduisent l’efficacité et la durabilité des traitements. La plupart des traitements aujourd'hui disponibles, fournisse une barrière efficace au passage de l’eau à court terme, mais doivent donc être réappliqués régulièrement. Le projet de recherche, présenté ici, traite de la mise en place d'un traitement de masse de matériaux cimentaires utilisés dans la protection de structures (joints, crépi ...). Ce traitement devrait offrir une protection à long terme, mais ne devrait pas modifier de manière significative les propriétés mécaniques des matériaux. Les avantages d'un traitement de masse sont évidents. Seule une petite partie de l'agent hydrophobe est exposée et dégradée par les conditions climatiques et l'abrasion de surface ne porte pas atteinte à l'intégrité du traitement. Une étude fondamentale a été menée afin d'étudier l'influence de l'incorporation d´agents à base de silicium sur les processus d'hydratation des ciments Portland et de comprendre leur mode d'action. Deux agents (alpha,omega dihydroxypolydimethylsiloxane et n-octyltriethoxysilane) et deux ciments Portland (ordinaire et blanc CEM I 42,5N) ont été choisis et étudiés. Trois modes d´introduction (liquides purs, émulsions et granules) ont été mis en œuvre et comparés. Le but est de déterminer les meilleures conditions pour obtenir un traitement efficace et durable tout en préservant les propriétés mécaniques. Les résultats d'absorption d'eau par capillarité et de perméabilité à la vapeur d’eau sont prometteurs et les essais mécaniques sur mortiers n’ont pas montré de diminutions significatives des résistances mécaniques. La microstructure et la progression de l'hydratation des matrices cimentaires adjuvantées et de référence, ont été caractérisées par calorimétrie à conduction, par calorimétrie différentielle à balayage couplée à la thermogravimétrie, par spectroscopie infra-rouge, par diffraction des rayons X, par porosimétrie au mercure, et par microscopie électronique à balayage. La durabilité des matériaux adjuvantés a été étudiée afin de montrer la pertinence des traitements ainsi que l'évaluation de la progression de l'hydratation. Les performances hydrofuges ainsi que l’évolution de la microstructure, à l’issue des différents vieillissements artificiels et naturels, ont été déterminées. Les mortiers mis en œuvre ont été soumis à des vieillissements artificiels simulant des conditions proches de celles rencontrées en pratique (tels que des cycles rayonnements UV, pluie, sel, gel/dégel…). Une amélioration de la durabilité des mortiers adjuvantés a été observée. Les résultats sont très encourageants et confirment l'intérêt d’un tel traitement dans la masse. /Protection of cement-based materials means above all, moisture protection because water is primarily responsible for inducing damaging physical and chemical processes in building materials. In most cases, water repellents are applied either directly during the construction or insulation process; or as a post-treatment of the exposed surfaces in order to protect the buildings from further decay. A new way is to develop a bulk treatment for cement-based materials which should provide a long term protection without modifying the mechanical properties of the cementitious materials. The advantages of a bulk treatment are obvious i.e. only a small part of the hydrophobic agent is exposed and degraded by the UV. In addition, surface abrasion does not affect the integrity of the treatment. A fundamental study was initiated to investigate the influence of the incorporation of two active silicon-based agents (already used as post-building treatments) on the hydration processes of Portland cements and to understand the involved mechanisms of interaction. Two agents (alpha,omega dihydroxypolydimethylsiloxane and n-octyltriethoxysilane) and two Portland cements (Ordinary and White Portland Cement CEM I 42,5N) were chosen and studied. Three incorporation modes (pure liquids, water emulsions and granules) were investigated. The effects of the three modes were compared. The aim was to determine the best conditions for an efficient and sustainable treatment preserving the mechanical properties of the materials. The results of capillary water penetration and water vapor permeability are promising and are not accompanied by a significant decrease of the mechanical performances The microstructure and progression of hydration of admixtured cement pastes were characterized by conduction calorimetry, differential scanning calorimetry, thermo-gravimetry, infra-red spectroscopy, X-ray diffraction, mercury intrusion porosimetry, and scanning electron microscopy. In addition, the durability of water-repellent additives and of the admixtured cement was studied in order to show the relevance of the treatments as well as the assessment of the progression of hydration and the type of products that were developed. Mortar specimens were submitted to artificial ageing cycles such as freeze-thaw cycles, ultraviolet cycles and rain-sun cycles. The general trend is an improvement of the durability of admixtured mortars. The results are very encouraging and confirm the interest of the bulk mortar treatment.

Cementitious materials will serve as a construction and filler material for the construction of a deep repository of radioactive waste. Therefore, three different materials represented by four samples were studied in the present work. This is CEM II AS 42,5R cement commercially available in Čížkovice, cement CEM III B / 32,5 SV with ash and aggregate used as filler concrete for storage chambers from radioactive waste repository Richard and cement CEM I 42, 5 with fine and coarseraggregate used for fixed radioactive waste (RAW) in Velké Zbytky in the area of ÚJV Řež,as Chemical (silicate analysis) and phase composition (XRD powder diffraction analysis) were determined in the studied materials. Further, the orientation strength of the monolithic samples and their mutual comparison (compression strength measurement) were determined. Percolation leaching experiments were carried out, three columns with CEMII, RICHARD and ÚJV samples were run. The conditions of the experiments were chosen to approach the conditions in the rock environment of a possible deep radioactive waste repository. Synthetic granite water (SGW) was used as the leaching solution. In all column experiments, attempts to observe changesin the concentrations of selectedindicators (Na+ , K+ , OH- ,Ca2+ ,pH, Conductivity, SiO2, Mg2+ and...

Les normes en vigueur de la caractérisation environnementale des déchets s’appuient sur l’analyse de granulats ou réduits en poudre. La modification de propriétés du matériau risque de fausser le relargage d’éléments polluants. L’objectif principal de ce travail de thèse est de mettre au point une méthodologie de lixiviation sur matériau monolithique.Des formulations cimentaires de type mortier ou sous-couche routière incorporant des sédiments traités par le procédé NOVOSOL® (STN) ont été réalisées. Leur caractérisation montre l’augmentation de la porosité et la surface lors de l’ajout de STN. Les caractéristiques mécaniques sont proches de celles des matériaux de type routier.Une longue phase de mise au point a permis de concevoir la cellule d’essai et le protocole permettant de tester des matériaux monolithiques en percolation à débit contrôlé. Un protocole de traçage couplé à une modélisation par un logiciel de transport permet de déterminer les caractéristiques hydrodynamiques des matériaux durant percolation.Les résultats d'essais mettent en évidence la bonne stabilité des métaux lourds contenus dans les STN comparés aux métaux apportés par le liant cimentaire. Ainsi, pour certains métaux, l’introduction de STN tend à diminuer les quantités relarguées, pour d’autres la teneur en polluant des percolats soit stable, soit en augmentation. Même si la complexité des phénomènes mis en jeu nous amène à considérer les données avec précaution, certains résultats tendent à montrer l’existence d’un lien entre surface de contact et relargage. La comparaison des résultats obtenus en laboratoire et des mesures réalisés in situ atteste de la représentativité du test mis au point / The standards of environmental characterisation of wastes recommend the sieving of granular material or the crushing of monolithic material to match a required granulometry. The modification of material characteristics is likely to distort the release of pollutants. The main objective of this thesis is to develop a methodology to test monolithic material by percolation.Various mortar-type and/or under-layer road-type materials incorporating sediment treated by the process NOVOSOL® (STN) designed by the Solvay company have been designed. Their characterization has highlighted the increase of porosity, the decrease of bulk density and the increase of specific area with the addition of STN. The mechanical properties are close to those expected for road type materials.The use of a reference material has allowed designing the test cell and the protocol for testing monolithic materials in percolation with a controlled rate of flow. A breakthrough protocol using an inert salt coupled with a transport modelling software has also been defined, to determine the hydrodynamic characteristics of materials during the percolation.The results of tests showed a good stability of heavy metals contained in the STN compared to metals carried by the cement binder. Thus, for some metals, the introduction of STN tends to reduce the leached quantities, for others, the content of pollutant of leachates either stable or increasing. Despite the complexity of the involved phenomena, some results tend to prove the relation between specific area and heavy metals leaching. Comparison of laboratory results and measurements made in situ demonstrates the representativeness of the test developed

Les façades des nouveaux bâtiments et des bâtiments existants sont altérées par la pénétration de l'eau. Afin de protéger les bâtiments et surfaces exposées aux intempéries, des traitements contenant des agents hydrophobes doivent être appliqués.<p>Les traitements utilisés à l’heure actuelle sont des traitements de surface qui se dégradent au cours du temps. L'agent hydrophobe, présent en surface, est soumis à des conditions très rudes telles que des rayonnements ultraviolets, de grandes variations de température, de l'abrasion .qui réduisent l’efficacité et la durabilité des traitements. La plupart des traitements aujourd'hui disponibles, fournisse une barrière efficace au passage de l’eau à court terme, mais doivent donc être réappliqués régulièrement. <p>Le projet de recherche, présenté ici, traite de la mise en place d'un traitement de masse de matériaux cimentaires utilisés dans la protection de structures (joints, crépi .). Ce traitement devrait offrir une protection à long terme, mais ne devrait pas modifier de manière significative les propriétés mécaniques des matériaux. <p>Les avantages d'un traitement de masse sont évidents. Seule une petite partie de l'agent hydrophobe est exposée et dégradée par les conditions climatiques et l'abrasion de surface ne porte pas atteinte à l'intégrité du traitement.<p>Une étude fondamentale a été menée afin d'étudier l'influence de l'incorporation d´agents à base de silicium sur les processus d'hydratation des ciments Portland et de comprendre leur mode d'action. Deux agents (alpha,omega dihydroxypolydimethylsiloxane et n-octyltriethoxysilane) et deux ciments Portland (ordinaire et blanc CEM I 42,5N) ont été choisis et étudiés. Trois modes d´introduction (liquides purs, émulsions et granules) ont été mis en œuvre et comparés. <p>Le but est de déterminer les meilleures conditions pour obtenir un traitement efficace et durable tout en préservant les propriétés mécaniques. Les résultats d'absorption d'eau par capillarité et de perméabilité à la vapeur d’eau sont prometteurs et les essais mécaniques sur mortiers n’ont pas montré de diminutions significatives des résistances mécaniques. <p><p>La microstructure et la progression de l'hydratation des matrices cimentaires adjuvantées et de référence, ont été caractérisées par calorimétrie à conduction, par calorimétrie différentielle à balayage couplée à la thermogravimétrie, par spectroscopie infra-rouge, par diffraction des rayons X, par porosimétrie au mercure, et par microscopie électronique à balayage.<p><p>La durabilité des matériaux adjuvantés a été étudiée afin de montrer la pertinence des traitements ainsi que l'évaluation de la progression de l'hydratation. Les performances hydrofuges ainsi que l’évolution de la microstructure, à l’issue des différents vieillissements artificiels et naturels, ont été déterminées.<p>Les mortiers mis en œuvre ont été soumis à des vieillissements artificiels simulant des conditions proches de celles rencontrées en pratique (tels que des cycles rayonnements UV, pluie, sel, gel/dégel…). Une amélioration de la durabilité des mortiers adjuvantés a été observée. Les résultats sont très encourageants et confirment l'intérêt d’un tel traitement dans la masse.<p><p>/Protection of cement-based materials means above all, moisture protection because water is primarily responsible for inducing damaging physical and chemical processes in building materials. In most cases, water repellents are applied either directly during the construction or insulation process; or as a post-treatment of the exposed surfaces in order to protect the buildings from further decay. A new way is to develop a bulk treatment for cement-based materials which should provide a long term protection without modifying the mechanical properties of the cementitious materials. <p>The advantages of a bulk treatment are obvious i.e. only a small part of the hydrophobic agent is exposed and degraded by the UV. In addition, surface abrasion does not affect the integrity of the treatment. <p><p>A fundamental study was initiated to investigate the influence of the incorporation of two active silicon-based agents (already used as post-building treatments) on the hydration processes of Portland cements and to understand the involved mechanisms of interaction. <p>Two agents (alpha,omega dihydroxypolydimethylsiloxane and n-octyltriethoxysilane) and two Portland cements (Ordinary and White Portland Cement CEM I 42,5N) were chosen and studied. Three incorporation modes (pure liquids, water emulsions and granules) were investigated. The effects of the three modes were compared.<p>The aim was to determine the best conditions for an efficient and sustainable treatment preserving the mechanical properties of the materials. <p>The results of capillary water penetration and water vapor permeability are promising and are not accompanied by a significant decrease of the mechanical performances<p><p>The microstructure and progression of hydration of admixtured cement pastes were characterized by conduction calorimetry, differential scanning calorimetry, thermo-gravimetry, infra-red spectroscopy, X-ray diffraction, mercury intrusion porosimetry, and scanning electron microscopy. <p>In addition, the durability of water-repellent additives and of the admixtured cement was studied in order to show the relevance of the treatments as well as the assessment of the progression of hydration and the type of products that were developed. <p>Mortar specimens were submitted to artificial ageing cycles such as freeze-thaw cycles, ultraviolet cycles and rain-sun cycles. <p>The general trend is an improvement of the durability of admixtured mortars. <p>The results are very encouraging and confirm the interest of the bulk mortar treatment. <p><p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished