Ce travail de thèse est consacré à la caractérisation des propriétés mécaniques de l’interphase pâte de ciment-granulat au cours de l’hydratation et au cours de la dégradation chimique par lixiviation. La microstructure de l'interphase entre la pâte de ciment et les granulats est caractérisée par une porosité supérieure à celle de la pâte de ciment. Cette zone constitue un point de fragilité dans le béton et ses propriétés affectent fortement le comportement mécanique du béton à l’échelle macroscopique et à l’échelle de la structure. Dans ce travail, la résistance de l’interphase pâte de ciment-granulat est analysée expérimentalement à l'échelle locale. Des essais expérimentaux sont réalisés sur des composites constitués de granulats liés par une pâte de ciment portland préparée avec un rapport Eau/Ciment de 0,5. Des dispositifs expérimentaux dédiés ont été conçus et réalisés de manière à être adaptés à la taille et à la forme des échantillons. La forme des échantillons utilisés et les outils expérimentaux développés permettent de solliciter directement l’interphase. A différents stades de l'hydratation, des échantillons de pâte de ciment seule et des composites sont soumis à des essais de compression, de traction et de cisaillement direct. L’étude des propriétés mécaniques de l’interphase pâte de ciment-granulat révèle une faiblesse de cette zone en termes de propriétés mécaniques..Le protocole expérimental mis au point a permis d’étudier les effets du mécanisme de lixiviation du calcium au niveau de l’interphase sur les propriétés mécaniques du béton à l’échelle locale. Compte tenu du temps caractéristique long du phénomène de lixiviation, la mise en situation expérimentale au laboratoire est accélérée en remplaçant l’eau par une solution de nitrate d'ammonium. Afin de quantifier le développement et la cinétique de dégradation au niveau de la liaison cimentée, les fronts de lixiviation du béton sont caractérisés à différents degrés de dégradation en utilisant la phénolphtaléine comme traceur. Des essais mécaniques locaux (compression, traction et cisaillement) sont réalisés sur les composites et sur la pâte de ciment à différents temps de dégradation. L’étude de l’effet de la lixiviation à l’échelle locale montre le rôle important de l’interphase pâte de ciment-granulat lors du processus de dégradation chimique sur les propriétés mécaniques du composite. / In this work, we presents an experimental study to characterize the mechanical properties at the local scale of the cement paste-aggregate interface during hydration and during chemical degradation by leaching.It is generally accepted that the microstructure of the interface between the aggregates and the cement paste is characterized by a higher porosity than that of cement paste. This makes this zone a weak point in the concrete. The particular properties of this zone strongly influence the mechanical behavior of concrete. In this work, the mechanical properties of the cement paste-aggregate composite, are experimentally studied. The experimental tests are performed on composites at classical aggregate scale (one centimeter of section). These composite are composed by and Portland cement paste and aggregate. The cement paste is prepared with a water/cement ratio of 0.5. The shape of the prepared composites makes them convenient for direct tensile and shear tests. At different stages of hydration, we performed direct tensile and shear tests on the composites by means of specific devices. The same tests were carried out on the cement paste in order to compare with composites results. The shape of the prepared composites makes them convenient to characterize the cement paste-aggregate interface. At different stages of hydration, the composites are subjected to compression tests, direct tensile tests or shear tests. The study of the mechanical properties of the cement-aggregates interface revealed that the cement paste-aggregate interface is the weakest zone in the composite.An experimental protocol was developed to study the effects of calcium leaching mechanism at the cement paste-aggregate interface on the mechanical properties of the concrete. As the process of leaching with the deionised water occurs very slowly, the experimental study in the laboratory is accelerated by replacing the water by ammonium nitrate solution. To quantify the development and kinetics of degradation at the cemented bond, the concrete leaching fronts are characterized at different levels of degradation by using phenolphthalein. Local mechanical tests (compression, tensile and shear) are performed on composite and cement paste at different stages of degradation. The experimental results show that there is a leaching effect on the alteration of the mechanical properties at the cement paste-aggregate interface.

Les minéraux argileux gonflants tels que les smectites sont omniprésents à la surface de la Terre et possèdent d'importantes capacités d'hydratation et d'absorption/rétention de contaminants. Ainsi, ces dernières exercent une influence clé sur les transferts d'éléments dans les environnements de surface. Ces propriétés sont particulièrement importantes quand les smectites sont utilisées comme barrières ouvragées ou géologiques pour les installations de contrôle des déchets. Les molécules d'eau dans l'interfoliaire représentent plus de 80% de l'eau en contact avec les smectites, dans des conditions non saturées. La caractérisation de l'organisation et de la dynamique de l'eau dans les smectites est donc essentielle pour prédire la mobilité des contaminants, dont le principal vecteur est l'eau. Dans ce cadre général, les présents travaux décrivent, dans un premier temps, la structuration interfoliaire eau/cations dans des conditions saturées, jusqu'alors méconnue. Puis, dans un second temps, nous avons examiné l'influence des paramètres structuraux (tels que la quantité et l'emplacement des charges, la composition chimique et plus particulièrement la présence de groupements fluors/hydroxyles) sur les propriétés d'hydratation des smectites. Une série d'échantillons couvrant toute la gamme de composition des smectites a donc été synthétisée et caractérisée structurellement. Une attention particulière a été accordée à la détermination du montant (isothermes vapeur d'eau de sorption) et la distribution (de diffraction des rayons X) de l'eau dans l'espace interfoliaire. La modélisation moléculaire a permis d'aller plus loin dans la compréhension de l'origine des comportements contrastés observés expérimentalement, et de déterminer l'influence des différents paramètres cristallochimiques sur l'hydratation de la smectite. Cette étape est essentielle pour la prédiction de la réactivité des smectites dans l'environnement sur la base d'un nombre limité de paramètres cristallochimiques. / Swelling clay minerals such as smectites are ubiquitous at the Earth surface and possess major hydration ability and contaminant uptake/retention capacity. As a consequence smectites exert a pivotal influence on elemental transfers in surficial environments. These properties are especially relevant also when smectites are used as sealant in engineered or geological barriers for waste disposal facilities. As interlayer H2O molecules account for more than 80% of smectite water in undersaturated conditions, characterization of H2O organization and dynamics in smectites interlayers is essential to determining the geometrical and dynamical properties of clay barriers for waste disposal and to predicting the mobility of contaminant whose principal vector is water. Within this general framework, the present works describe, in a first time, the structuration of interlayer water/cations in saturated conditions. Then, in a second time, review the influence of structural parameters such as the amount and location of layer charge deficit and the chemical composition (and more especially the presence of structural fluorine/hydroxyl) on smectite hydration properties. A set of samples covering the whole compositional range of swelling phyllosilicates has thus been synthesized and characterized chemically and structurally. Special attention was paid to determining the amount (water vapor sorption isotherms) and the distribution (X-ray diffraction) of interlayer water. Molecular modeling allowed unraveling the origin of the contrasting behaviors observed experimentally and to determine the influence of the different crystal-chemical parameters on smectite hydration. This step is essential for the prediction of smectite reactivity in the environment from a limited number of crystal-chemical parameters. Molecular modeling allowed unraveling the origin of the contrasting behaviors observed experimentally and to determine the influence of the different crystal-chemical parameters on smectite hydration. This step is essential for the prediction of smectite reactivity in the environment from a limited number of crystal-chemical parameters.

Orientador: Armando Lopes Moreno Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-13T18:03:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_AdrianaAparecidaAmbrosiode_M.pdf: 1895866 bytes, checksum: 56c9d86c8b6077c4a8e742e4b5060552 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho trata da influência do tipo de agregado nas propriedades mecânicas do concreto não armado, quando submetido a temperaturas elevadas, avaliando as prováveis alterações na resistência à compressão, resistência à tração e no módulo de elasticidade. Apresenta-se um estudo experimental da influência dos três agregados escolhidos, argila expandida, basalto e calcário no comportamento do concreto submetido às temperaturas de 300°C e 600°C. Moldaram-se corpos-de-prova com os agregados escolhidos, utilizando misturas usuais da região de Campinas - SP, de dimensões 10cm x 20cm, onde procurou-se manter como parâmetro fixo a relação água/cimento para as três misturas. Através das propriedades mecânicas procurou-se avaliar o efeito do resfriamento rápido e lento após aquecimento, e a provável recuperação das mesmas pelo processo de reidratação do concreto. A reidratação foi feita com parte dos corpos-de-prova imersos em água, parte envolvida em filme plástico e parte exposta à temperatura e a umidade ambiente. Os ensaios para avaliar a resistência à compressão, a resistência à tração e o módulo de elasticidade, foram realizados para as idades de 7, 28, 56 e 112 dias. Os resultados obtidos, de maneira geral, comprovaram o decréscimo nas propriedades mecânicas avaliadas, indicado por normatização internacional em situação de incêndio. Foi comprovado o efeito prejudicial do resfriamento rápido e, por outro lado, foi quantificada a recuperação nas propriedades mecânicas avaliadas, provenientes da reidratação. Os resultados desta pesquisa, em sua grande maioria, são inéditos e serão de grande valia ao meio técnico nacional, carente de informações deste tipo. / Abstract: This work deals with aggregate types influence in mechanical properties of the concrete submitted to high temperatures, evaluating the probable alterations to compression and tension resistances and elasticity module. An experimental study of the three chosen aggregates influence is presented, expanded clay, basalt and limestone in the concrete behavior submitted to 300°C and 600°C temperatures. Samples were molded with the chosen aggregates, using usual mixtures in the region of Campinas -SP - Brazil with 10cm x 20cm dimensions, where it was maintained as a fixed parameter, the water-cement relation for the three mixtures. Through mechanical properties, the effect of quick and slow cooling after the heating, and their probable recuperation by the concrete re-hydratation process is evaluated. The re-hydratation was done with part of samples immersed in water, and part of it evolved in plastic and the other part exposed to room temperature and moisture. The tests to evaluate mechanical properties were accomplished for the ages of 7, 28, 56 and 112 days. The results proved the decrease in mechanical properties, tensile strength, compressive strength and modulus of elasticity, indicated in international standards to concrete behavior under fire effect. It was showed the injurious effect of cooled rapdly and on the other hand, it was evaluated the re-hydratation contribution in residual mechanical properties. The results of this study are previously unpublished and they will be important for means of technical, lacking of these informations. / Mestrado / Edificações / Mestre em Engenharia Civil

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:42:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Gilberto_Arcanjo_Fagundes.pdf: 1306737 bytes, checksum: 8cb03c49262afdcafc469a68823e8112 (MD5) Previous issue date: 2010-09-22 / Rice, second most produced cereal in the world, it s important to Brazil, where it is consumed by over 90% of Brazilians. In parboiling process occurs migration of nutrients from germ and peripheral layers inside the caryopsis, higher incomes industrial, shelf life and nutritional value of grain. In the lipid fraction is found - oryzanol, a nutraceutical compound with high antioxidant activity and pharmaceutical applications, cosmetic and food industry. Significant increase in parboiled rice consumption contributes to the search for knowledge about parboiling process and benefits conferred by him. The aim of this study was to evaluate effects from industrial processing and hydratation time in parboiling on technological parameters, evaluation of nutritional quality, sensory attributes, lipid profile and -oryzanol. Were used long thin class grains, produced in the irrigation system. The oil samples were derivatized using BF3-MeOH and analyzed by gas chromatography. The -oryzanol fraction was analyzed by mass spectrometry with electronebulization (ESI). The data were analyzed by variance analysis and means compared by Tukey test at 5% significance level. The results show that parboiling causes changes in the attributes sensory, increase whole grains yields, concentrations of protein, fiber, oil and ashes in the polished grains, and firmness, chewiness and gumminess of cooked rice grains, with reduction of adhesiveness and profile whiteness. The increase of hydratation time does not change -oryzanol fraction nor lipid profile of rice oil, but promotes changes in attributes sensory, as increase in the adhesiveness and reduction in the chewiness, gumminess and firmness of cooked grains and at whiteness profile. / O arroz, segundo cereal mais produzido no mundo, é importante para o Brasil, onde é consumido por mais de 90% dos brasileiros. No processo de parboilização há migração de nutrientes do gérmen e das camadas periféricas para o interior da cariopse, aumento dos rendimentos industriais, da vida de prateleira e do valor nutritivo do grão. Na fração lipídica é encontrado o -orizanol, um composto nutracêutico de alta atividade antioxidante e com aplicações farmacológicas, cosméticas e alimentícias. O expressivo aumento no consumo de arroz parboilizado tem contribuído para a busca de conhecimentos sobre o processo de parboilização e os benefícios conferidos por ele. Objetivou-se, com o trabalho, avaliar efeitos do beneficiamento industrial e do tempo de encharcamento na parboilização sobre parâmetros tecnológicos, avaliação de qualidade nutricional, atributos sensoriais, perfil lipídico e -orizanol. Foram utilizados grãos da classe longo fino, produzidos em sistema irrigado. As amostras de óleos foram derivatizadas com BF3-MeOH e analisadas por cromatografia gasosa. A fração -orizanol foi analisada em espectrômetro de massa com ionização por eletronebulização (ESI). Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de significância. Os resultados mostram que a parboilização promove alterações nos atributos sensoriais, aumentos de rendimentos de grãos inteiros, das concentrações dos teores de proteínas, fibras, óleo e minerais nos grãos polidos, e da firmeza, da gomosidade e da mastigabilidade dos grãos cozidos, com reduções da adesividade e dos parâmetros do perfil branquimétrico dos grãos. O aumento do tempo de hidratação não altera o perfil da fração -orizanol e nem o perfil lipídico do óleo de arroz, mas promove alterações nos atributos sensoriais, como aumento na adesividade e reduções na mastigabilidade, na gomosidade e na firmeza dos grãos cozidos e nos parâmetros do perfil branquimétrico.

L’utilisation de ciment à haute teneur en laitier est envisagée dans le cadre du conditionnement des déchets nucléaires. Dans ce contexte, il est nécessaire de connaître les propriétés structurales et de transport des gaz formés par la radiolyse de l’eau contenue dans cette matrice. Selon la littérature, ces propriétés sont impactées par l’ajout de laitier de haut-fourneau. L’objectif de cette thèse est de relier les processus d’hydratation des ciments au laitier aux propriétés de transport des gaz. La première partie de cette étude est consacrée à l’étude de l’hydratation des ciments au laitier. La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) du silicium et de l’aluminium a été utilisée pour suivre l’évolution de la quantité des différentes phases anhydres du clinker (C3S, C2S, C3A et C4AF) et des principaux oxydes de la phase vitreuse du laitier (SiO2, Al2O3, MgO et SO3). La quantité de calcium dissoute provenant du laitier a, quant à elle, été déduite en comparant la quantité de portlandite [Ca(OH)2] mesurée par ATG avec celle calculée par un logiciel de spéciation chimique (Phreeqc). Cette approche a permis de déterminer l’évolution du degré d’hydratation des principaux oxydes de la phase vitreuse du laitier dont une dissolution progressive (comparé au clinker) et incongruente (la vitesse de dissolution des différents oxydes et différente) a ainsi pu être mise en évidence. Cette plus faible réactivité du laitier a pu être mise en relation, pour un temps donné, avec la diminution de la quantité d’eau liée au ciment, de la contraction chimique et de la chaleur dégagée. La prise en compte quantitative de la dissolution des phases du clinker et des oxydes du laitier permet une description plus précise de la minéralogie. La deuxième partie de ce travail porte sur l’évolution de la microstructure et de son influence sur les propriétés de transport en phase gazeuse (diffusion et perméabilité). L’évolution du coefficient de diffusion effectif à l’hélium et à l’azote et de la perméabilité intrinsèque a été suivie au cours du temps et comparée à l’évolution de certaines grandeurs, telles que la porosité globale, le diamètre d’entrée critique, la surface spécifique et le degré de connectivité des pores. Les résultats montrent une diminution du coefficient de diffusion effectif et de la perméabilité au cours du temps, ce qui a pu être relié, pour un même matériau, à la diminution de la porosité totale. Une réduction de ces propriétés avec la teneur croissante de laitier a également été observée. Cette baisse est liée à une diminution de la porosité capillaire et à une augmentation de la nanoporosité, due à une modification de la microstructure des C-S-H. La dernière partie de ce projet concerne la relation entre les processus d’hydratation, la microstructure et les propriétés de transport. Dans ce but, des bilans volumiques des réactions d’hydratation ont été réalisés en considérant de façon indifférenciée ou séparée chaque phase du ciment. La prise en compte séparée des différentes phases du ciment permet d’évaluer avec une précision de 10 % la porosité totale, la teneur en eau liée et le volume de contraction chimique. Cette description permet d’expliquer les variations des propriétés de transport d’un même matériau dans la durée. Pour établir ce lien au cours du temps et pour tous les ciments, le volume apparent des C-S-H a été recalculé pour rendre compte de la microstructure de ces hydrates. / Cements with high slag content are currently studied as possible candidate for nuclear waste containment materials. In this context it is important to know their microstructure and the transport properties (permeability and diffusion) of the gases that are formed by the radiolysis of the water present in this material. According to literature, these properties are strongly impacted by the addition of blast furnace slag. The aim of this work is to correlate the hydration processes of slag blended cements with their transport properties. In the first part of this work, the hydration of the slag blended cements, for which only few results have been reported to date, has been studied. Silicon-29 and aluminium-27 Magic-Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance (MAS NMR) were used to follow the variations of anhydrous phases of clinker (C3S, C2S, C3A and C4AF) and of the main oxides of the slag (SiO2, Al2O3, CaO, MgO and SO3). The quantity of calcium dissolved from slag was deduced by fitting the quantity of portlandite [Ca(OH)2] calculated by a geochemical software (PHREEQC - coupled to a thermodynamic database) with TGA measurements. Our approach enabled the evolution of the hydration degree (percentage of reacted material) of various oxides of slag to be determined. A progressive and an incongruent dissolution (the rate of dissolution of the oxides is different) of the slag is observed. The low reactivity of slag could be linked, at a hydration time, to a lower content of bound water, chemical shrinkage and heat of hydration. Quantitatively accounting for the dissolution of clinker and oxide of slag yields a more accurate description of the hydration process. The second part of this work is focused on the microstructure evolution and its influence on the transport properties (diffusion and permeability). Time-evolution of the diffusion coefficients and the intrinsic permeability could be monitored and were then compared to that of the microstructure (global porosity, pore entry size distribution, specific surface area and the degree of connectivity). The results showed a decrease in the diffusion coefficient and permeability over time which is due to the progressive filling of the porosity. A decrease of these parameters with the slag content increasing was also observed. This is a consequence of the diminution of the capillary porosity and augmentation of the nanoporosity resulting from changes in the microstructure of C-S-H. The last part concerns the relation between the hydration processes, the microstructure and the transport properties. To this aim, volumetric balances of reactions involved in the hydration processes were made by considering globally or specifically the hydration of the different phases. Accounting for the hydration of each phase of the cement allowed us to determine the global porosity, the bound water content and the chemical shrinkage with accuracy of the order of 10 %. This description allows the understanding of the transport properties variations in time for a same material To establish this time evolutions for all the cements, the apparent volume of C-S-H was recalculated to account for the microstructure of these hydrates

En réponse à un stress nutritif, les espèces du genre Bacillus sont susceptibles de former desspores métaboliquement dormantes résistantes à d’autres formes de stress. Ces spores peuventse retrouver à forte concentration dans beaucoup d’aliments secs, ce qui peut provoquer desintoxications alimentaires ou dégrader les aliments lorsqu’ils sont réhydratés. Comme leurdestruction est très difficile, la plupart des méthodes couramment utilisées pour décontaminerles aliments secs sont peu efficaces. L’objectif de ce travail est de comprendre l’influence del’hydratation de la spore sur l’inactivation des spores sèches de B. subtilis. Une étudefondamentale a été menée en soumettant les spores placées dans les capsules d’AnalyseEnthalpique Différentielle à différent traitements thermiques et en associant simultanémentles thermogrammes obtenus à la viabilité des spores traitées. Les résultats montrent lapersistance d’une teneur en eau relativement élevée dans le protoplaste des spores équilibréesà faible aw (0,13). De plus, une relation forte a été mise en évidence entre la teneur en eau duprotoplaste de la spore et sa sensibilité thermique. La spectroscopie IR à transformée deFourier a montré que cette sensibilité est fortement reliée à la dénaturation/agrégation desprotéines et à la libération de l’acide dipicolinique. Ces résultats ont finalement permis dedévelopper un procédé d’inactivation thermique sous pression (entre 2 et 7 bar) des sporessèches. Le maintien d’une pression d’azote dans le réacteur chauffé permet d’empêcherl’évaporation de l’eau du protoplaste des spores et donc de favoriser leur inactivation. A termeet après développement, ce procédé peut être un moyen original de décontaminationd’aliments secs. / In response to starvation, species from the genre Bacillus are able to form metabolicallydormant spores which are very resistant to multiple forms of stress. They are found in quitehigh concentrations in some dried foods which, upon rehydration, may lead to food deterioration or food-borne diseases. Moreover, their destruction is rather difficult and mostof the techniques commonly used to treat dry foods result in a very low spore inactivation.The aim of this work is to better understand the role spore hydration in the inactivation ofdried Bacillus subtilis spores. A fundamental study was conducted using DifferentialScanning Calorimetry pans as reactors to perform a heat treatment in dried spores andsimultaneously relate the thermograms to spore viability. Results show the persistence of arelatively high water concentration in the core of extremely dry spores. Besides, a strongrelation between this core water concentration and spore thermal sensitivity wasdemonstrated. This destruction was found to be highly related to proteindenaturation/aggregation and dipicolinic acid release through Fourier Transform InfraredSpectroscopy analysis. From this fundamental study, a procedure for the inactivation of driedspores using low pressures (2-7 bar) and high temperature was developed. The systemconsisted of a heated reactor in which gaseous nitrogen was compressed to prevent theevaporation of water from the spores and so favor spore inactivation (> 5 log10). This methodof inactivation could be an interesting new way to optimize the decontamination of driedfoods.

L’altération chimique et l’érosion physique de la croûte continentale mobilisent de grandes quantités de matière sous formes solide et dissoute. Première productrice de sédiments sur le globe, la chaîne Himalayenne délivre ~1 Gt/a de sédiments aux océans. L'importance des différents facteurs qui contrôlent les flux érodés et celle des processus d’érosion (glaciers, glissements de terrain, sols) sont pourtant encore mal définies. Il en va ainsi des facteurs climatiques, en particulier de leur impact au cours des transitions climatiques. Afin de répondre à ces questions, ce travail s’attache à comparer la composition géochimique des produits de l’érosion à celles des sédiments actuels de rivière et des archives sédimentaires de la plaine du Gange. Un premier bilan des processus d’érosion a été établi petite échelle dans le bassin Haut-Himalayan de la Khudi. L’érosion actuelle conséquente de ce bassin de ~3mm/a se produit lors de la mousson, correspond pour l'essentiel à l’érosion des sols et surtout à l'intense activité d'une zone de glissement de terrain. Grâce au développement d'une nouvelle méthode de destruction de la matière organique, la mesure de l’hydratation des silicates a pu être utilisée comme traceur inédit des sols. Sur cette base, l’inversion des compositions des sédiments de la rivière démontre que l’érosion physique est dominée à ~80% par le glissement de terrain, l’érosion de sols étant mineure et comparable aux taux d’érosion des autres bassins alentours. L’érosion chimique qui conduit à un flux d'éléments dissous de 7.9 kt/a (soit une érosion équivalente de 0.02 mm/a) semble dériver de l’altération profonde du substrat rocheux. Néanmoins les flux d'éléments dissous dessinent également une relation marquée avec les flux particulaires durant la mousson, suggérant une altération additionnelle des sédiments au cours du transport fluvial. Une approche similaire a ensuite été menée à l’échelle plus vaste du bassin de la Narayani drainant l’ensemble du Népal central. Grâce à des mesures de courant par ADCP combinées à l’échantillonnage de sédiments en profondeur, un modèle de transport sédimentaire a été utilisé pour intégrer les flux sédimentaires en profondeur et ainsi réviser le taux d’érosion moyen sur le bassin versant à une valeur de ~1.7 mm/a, proche des taux d'érosion long-terme. Un système géochimique associant la mesure du δD des silicates associée aux concentrations en carbonate s’est révélé un traceur diagnostique de l’érosion glaciaire dans le Nord du bassin, tandis que la teneur en matière organique du sédiment a pu être utilisée comme traceur des sols. L’analyse temporelle des flux de sédiments, de leur composition et du signal granulométrique, a ainsi permis d’établir que seule une faible fraction des sédiments (<20%) provenait de l’érosion par les glaciers et les sols. À l'échelle du Népal central, l’érosion physique semble donc également dominée par les glissements déclenchés lors de la période de mousson. Le grand cône alluvial de la Narayani-Gandak, situé au débouché de cette rivière dans la plaine du Ganges, a enregistré l’histoire récente de l’érosion du Népal central. Trois forages réalisés dans ce méga-cône permettent ainsi d'étudier l'évolution de l'altération et de l'érosion en Himalaya au cours du tardi-Pléistocène. Ces dépôts sédimentaires révèlent une étonnante stabilité depuis ~45 ka de la géochimie, des provenances et du degré d’altération des sédiments. Seule l’intensité de l’érosion mesurée par isotopes cosmogéniques semble augmenter au cours de l’Holocène. Par contraste, l’évolution très récente de la distribution de l’érosion dans la chaîne est marquée par un accroissement (x3) de la proportion de matériel des régions basses et plus peuplées de l'Himalaya, montrant que les activités anthropiques, via notamment une forte croissance du réseau routier durant la dernière décennie, [...] / Chemical weathering and physical erosion of the continental crust mobilise huge amounts of both solid and dissolved material. As the first sediment generator on the Earth, the Himalayan range releases around 1 Gt/y of sediment into the ocean. The relative influence of the different factors that control the eroded fluxes and the importance of the erosion processes (such as landslides, glaciers, soils) are as yet poorly understood. The same is true of the climatic factors, especially regarding their impact during climatic transition periods. In order to address those questions, this work focuses on comparing the geochemical composition of erosion products to the composition of present river sediment and of sedimentary records in the Ganga Plain. A first budget of the erosion processes was done on a small scale in the Khudi catchment of Higher Himalaya. The total present-day erosion is considerable, at around 3 mm/y and takes place during the monsoon. It is mainly linked to the soils erosion and more importantly to the intense activity of a landsliding area. The development of a new method for the destruction of organic matter enabled the use of silicates hydration as a tracer for soils. Based on this method, a mathematical inversion of the sediment compositions was performed. It highlights that the landslide is responsible for ~80% of the overall physical erosion. The soil erosion is minor and is comparable to the erosion rates measured in the neighbouring catchments. The chemical erosion leads to a dissolved flux of 7.9 kt/y (corresponding to an erosion rate of 0.02mm/y) and seems to come from the bedrock deep weathering. Nevertheless, the dissolved fluxes also appear to be linked with the particles fluxes during the monsoon. This suggests an additional weathering of the sediment during the fluvial transport. A similar approach was used on a larger scale in the Narayani catchment that drains the whole of Central Nepal. Through ADCP-based current measurements combined with deep sediment sampling, a model for sedimentary transport was used to integrate the deep sediment fluxes. The average catchment-scale erosion rate was then corrected to a value of ~1.7 mm/y, close to the long-term erosion rates. A geochemical system that combines the measurement of the δD of silicates and the concentrations of carbonates was found to be a diagnosis tracer for glacial erosion in the northern part of the catchment. The organic matter ratio was used as a tracer for soils. The temporal analysis of sediment fluxes, as well as the sediment composition and granulometry showed that only a small fraction (< 20%) of the sediment comes from glacial and soils erosion. Over the whole Central Nepal, the physical erosion seems also to be dominated by the landslides that are triggered during the monsoon. The large Narayani-Gandak alluvial fan is located at the river mouth and can be used as a record of the recent history of Central Nepal erosion. Three drillings were done in this fan to enable the study of the evolution of Himalayan weathering and erosion during the Late Pleistocene. The sedimentary deposits display a surprising stability in their geochemistry, their sources and their weathering stage for the last ~45 ky. The erosion intensity derived from cosmogenic nuclides is the only feature that seems to have risen during Holocene. However, the very recent evolution of the erosion distribution in the range is characterised by an increase (x3) of the proportion of products coming from the lower, more densely populated areas. This shows that the anthropogenic activities have had a larger impact on the erosion than the last Pleistocene-Holocene transition, especially through the rapid growth of the road network during the last decade.

La valorisation, comme granulats, des matériaux issus du recyclage du béton de démolition contribueà diminuer les surfaces dédiées au stockage des déchets et à limiter le recours systématique auxressources naturelles. L’emploi de fines recyclées à partir de béton de déconstruction s’inscrit danscette démarche et permet par ailleurs, quand la fine est utilisée en substitution partielle du cimentlors de la fabrication de nouveaux matériaux cimentaires, de réduire l’impact sur l’environnement deces matériaux.Cet usage conduit à mettre en présence dans la pâte à l’état frais du ciment anhydre et du cimenthydraté, ce qui pose la question de l’impact de cette situation sur le matériau. Pour y répondre enpartie, les travaux de recherche présentés dans cette thèse ont pour objectifs principaux d’étudier leprocessus d’hydratation d’une phase anhydre en présence d’autres phases hydratées, et d’analyserl’influence des conditions thermo-hydriques de conservation (HR et T°) sur les cinétiquesd’hydratation des matériaux cimentaires.Pour ce faire, une campagne expérimentale a été menée sur des mortiers et leurs pâtes de cimentéquivalentes fabriqués en remplaçant une partie de leur ciment Portland par une fine issue durecyclage d’une pâte de ciment durcie et bien hydratée. Un suivi au cours du temps des teneurs enPortlandite, de la porosité totale, de la résistance à la compression ainsi que de la résistance à lacarbonatation accélérée des matériaux a été réalisé. Les résultats obtenus montrent qu’il est possiblede fabriquer des mortiers en substituant le ciment par une fine obtenue uniquement par concassageet broyage d’une pâte de ciment durcie. Cependant, l’augmentation du taux de substitution massiquedu ciment par la fine recyclée s’accompagne d’une altération des propriétés et performances desmortiers. Les résultats du suivi d’hydratation couplés aux résultats d’analyse de la microstructure ontmontré que l’effet des conditions thermo-hydriques de conservation sur les cinétiques d’hydratationdes différentes pâtes de ciment dépend de leurs propriétés intrinsèques (microstructure). Celapourrait expliquer l’absence de consensus dans la littérature sur la valeur de l’humidité relativeambiante conduisant à l’arrêt de l’hydratation.En parallèle à l’étude expérimentale, une étude numérique de l’influence des conditions thermohydriquesde conservation sur l’hydratation des pâtes de ciment a été menée. Pour les besoins del’étude, une réadaptation du code de calcul utilisé, CEMHYD3D, a été nécessaire. Les résultatsobtenus montrent que, lors de l’hydratation, la Portlandite initialement présente dans le matériau(apportée par la fine recyclée) se dissout au contact de l’eau alors que la phase encore anhydre enproduit. Cette étude a également permis de conforter les résultats expérimentaux quant à l’influencede l’humidité relative ambiante sur l’hydratation. / The use, as aggregates, of recycled materials from demolished concrete contributes to limit landfill and the systematic use of natural resources. Using recycled fines from the deconstruction concrete is an extension of this approach. When used as a partial substitution for cement in cementitious materials, it may also be a solution to reduce the environmental impact of these materials.This specific use induces the presence of anhydrous cement particles and hydrated cement phases in the fresh material. This raises the question whether and how it can impact the hydration process. With the aim to answer, at least partially, to this question, the thesis presents a study of the hydration process of an anhydrous phase in the presence of other hydrated phases, and analyzes the influence of the conservation conditions (RH and T°) on the hydration kinetics of cementitious materials.An experimental campaign was conducted on mortars and their equivalent cement pastes designed by replacing a part of their Portland cement by a recycled cement paste fine. The monitoring of the Portlandite content, the total porosity, the compressive strength and the accelerated carbonation of the materials was achieved. The obtained results show that it is possible to design mortars by substituting their cement by a fine obtained only from crushing and grinding of a hardened cement paste. However, increasing the substitution ratio of the cement by the recycled fine was find to be accompanied by a deterioration of the mortars properties and performances. The results of the hydration monitoring coupled to investigations of the microstructure showed that the effect of conservation conditions on the hydration kinetics of the different cement pastes depends on their intrinsic properties (microstructure). This could explain the lack of consensus in the literature on the drying conditions under which hydration kinetics are strongly affected.In parallel to the experimental study, a numerical study of the influence of the conservation conditions on the hydration of cement pastes was conducted. Readjustments of the parameters of the used code (CEMHYD3D) were necessary. The obtained results show that, during hydration, the Portlandite originally present in the material (provided by the recycled fine) dissolves in contact with water, while the anhydrous phase produces new Portlandite. This study consolidated moreover the experimental results on the influence of the ambient relative humidity on hydration.

La littérature des dernières décennies regorge de références concernant les bienfaits des acides gras oméga 3, tels que l’EPA (C20:5 n-3) et le DHA (C22:6 n-3) qui jouent un rôle essentiel dans la prévention de nombreuses pathologies comme les maladies neurodégénératives (type Alzheimer). Les sources majeures d’EPA et DHA sont celles d’origine marine. C’est dans ce contexte que cette étude a choisi de s’intéresser aux phospholipides provenant de têtes de saumon. L’objectif était de les extraire, de purifier la phosphatidylcholine (PC) issue du mélange de lipides et d’en déterminer ses propriétés d’auto-assemblage en bicouches. Une approche expérimentale par la caractérisation physico-chimique de ce PC a été complétée par une étude théorique du même composé en utilisant les techniques de simulation par dynamique moléculaire qui a permis une caractérisation à l’échelle moléculaire des bicouches lipidiques. La caractérisation a permis d’aboutir au profil détaillé de la composition du mélange PC saumon, d’élaborer le diagramme de phase PC –eau, de déterminer les propriétés d’empaquetage d’hydratation de ce lipide. Les paramètres choisis pour l’étude en dynamique moléculaire ont permis de reproduire de manière fidèle les résultats expérimentaux, validant ainsi le modèle et les conditions de simulations déterminés au préalable. La caractérisation des propriétés structurales de la PC de saumon sous forme de multicouches a permis d’approfondir la compréhension des mécanismes d’interactions à l’échelle moléculaire existant entre les lipides insaturés eux-mêmes. / The literature of recent decades is replete with references regarding the benefits of omega 3 fatty acids such as EPA (C20:5 n-3) and DHA (C22:6 n-3) which play an essential role in preventing many diseases such as neurodegenerative diseases (Alzheimer's type). The major sources of EPA and DHA are those of marine origin. It is within this context that this study chose to deal with phospholipids from salmon heads. The objective was to extract, purify phosphatidylcholine (PC) derived from the mixture of lipids and determine its properties of self-assembly into bilayers. An experimental approach by the physicochemical characterization of this PC was supplemented by a theoretical study of the same compound using the techniques of molecular dynamics simulation that allowed a molecular-scale characterization of lipid bilayers. The characterization resulted in detailed profile of the mixture composition of salmon PC, to draw up the phase diagram of PC-water, to determine the packing and hydration properties of this lipid. The parameters chosen for the study of molecular dynamics have faithfully reproduced the experimental results, thus validating the model and simulation conditions determined in advance. The characterization of structural properties of the PC as a multilayer salmon has deepened the understanding of interaction mechanisms at the molecular level between unsaturated lipids themselves.

Lors du forage des puits d'hydrocarbure, une pâte de ciment est coulée dans l'espace annulaire entre le cuvelage en acier et les formations géologiques traversées. Pompée à l'état liquide, cette pâte de ciment fait sa prise le long du puits sous différentes conditions de température et de pression. La gaine de ciment ainsi mise en place a pour principales fonctions de promouvoir l'étanchéité pour protéger le casing contre la corrosion, de fournir le support mécanique pour assurer la stabilité du puits et d'isoler les différents fluides dans les couches traversées. Au cours de sa vie dans le puits, depuis le forage à la complétion et de la production à l'abandon, la gaine de ciment est soumise à différentes sollicitations mécaniques et thermiques qui peuvent l'endommager et altérer ses principales fonctions. La réponse de la pâte de ciment soumis à ces sollicitations dépend non seulement des conditions d'hydratation mais aussi de l'histoire des chargements précédemment appliqués. La prédiction du comportement de la gaine de ciment doit donc se faire à l'aide d'une modélisation numérique qui nécessite une loi de comportement pour la pâte de ciment. Le but de cette thèse est d'établir une loi de comportement de la pâte de ciment en cours d'hydratation pendant le jeune-âge (les 144 premières heures). Pour ce faire, des essais calorimétriques, de mesures de vitesse des ondes et des essais œdométriques ont été réalisés sur une pâte de ciment pétrolier classe G (w/c = 0,44) en cours de prise. Les conditions d'hydratation explorées vont de 7 à 30°C pour les températures et de 0,3 à 45MPa pour les pressions. Les résultats expérimentaux ont montré que les déformations volumiques de la pâte de ciment dues à son hydratation (retrait macroscopique) sont considérablement influencées par la contrainte sous laquelle la pâte de ciment s'hydrate. Plus la contrainte d'hydratation est élevée, plus élevé est le retrait macroscopique à 144 heures. Inversement, les déformations irréversibles dues à un cycle de chargement mécanique à cet âge sont moins importantes pour les contraintes plus élevées. Les résultats ont également montrés qu'au cours de la prise du ciment, il existe un temps critique à partir duquel l'application des cycles de chargement mécanique crée des déformations résiduelles dans la pâte de ciment. Ce temps critique arrive à un degré d'hydratation relativement constant, compris entre 0,18 et 0,20. Le modèle « Boundary Nucleation and Growth » a été utilisé pour étudier la dépendance de ce temps critique à la pression et à la température. Pour la modélisation du retrait macroscopique et de la réponse contrainte – déformation de la pâte de ciment, un modèle élasto-plastique chemo-poro-mécanique couplé, prenant en compte la désaturation du milieu, a été développé. Ce modèle utilise une surface de charge fermée de type Cam-Clay et une loi plastique associée. La loi d'écrouissage dépend des déformations volumiques plastiques et du degré d'hydratation. Les paramètres du modèle ont été évalués pour simuler le retrait macroscopique de la pâte de ciment hydratée sous différentes contraintes et températures. A un degré d'hydratation donnée, le modèle permet également de simuler la réponse contrainte-déformation due à un chargement mécanique / When drilling oil & gas well, cement slurry is pumped between the casing and the rock formation. This cement slurry sets at different conditions of temperature and pressure. The role of this cement sheath is to provide zonal isolation of different fluid along the well, to protect the casing against corrosion and to provide mechanical support. During the life of the well, from drilling to completion, production and P&A (plug and abandonment), the cement sheath is submitted to various mechanical and thermal loading that can potentially damage its properties and alter its performance. The behavior of cement paste submitted to theses solicitations depends both on the hydration condition and the loadings previously applied on the cement paste. The prediction of cement sheath behavior should be done by numerical modeling, which needs a constitutive law for cement paste. The purpose of the present work is to establish a constitutive law of cement paste during its hydration at early age (first 144 hours). The approach is based on combined calorimetric, wave velocities and oedometric tests on an oil-well class G cement paste with water-to-cement ratio equals 0.44. The hydration conditions explored are 7 to 30°C for temperature and 0.3 to 45MPa for pressure. The experimental results showed that the volumetric strain due to cement hydration (macroscopic shrinkage) depends considerably on the hydration pressure. At 144 hours of hydration, the macroscopic shrinkage increases with the hydration pressure increase. But, the residual strain due to application of mechanical cycle at this age is less for cement hydrated under higher pressure. The experimental results revealed that during the hydration there is a critical time after which, the application of mechanical loading can potentially induce residual strain in cement paste. This time is reached at constant hydration degree between 0.18 and 0.20. The Boundary Nucleation and Growth model was used to model the pressure and temperature dependence of this critical time. A coupled elasto-plastic chemo-poro-mechanical model is developed to simulate the macroscopic shrinkage of cement paste hydrated at different conditions of temperature and pressure. A modified Cam-Clay type yield surface with associate flow rule is used. The hardening law depends both on the degree of hydration and on the plastic volumetric strain. At constant degree of hydration, the developed model permits to simulate the stress – strain behavior of cement paste due to the mechanical loading