Les polysaccharides sont des retardateurs de prise qui confèrent au mortier une excellente rétention d'eau et une augmentation de la durée de maniabilité. Dans le but de rationaliser l'emploi de ces adjuvants dans les mortiers industriels, nous avons étudié l'effet de leur introduction sur l'hydratation du ciment afin d'élucider les mécanismes d'interaction.<br />Compte tenu du peu d'informations disponibles sur ces adjuvants et du constat que les propriétés du mortier sont fortement dépendantes du polysaccharide introduit, nous avons tout d'abord réalisé une étude des matières premières. Nous avons aussi rassemblé des données structurales sur les adjuvants (nature du substituant, masse moléculaire moyenne).<br />L'étude de l'hydratation du ciment adjuvanté en milieu dilué (EC=20) permet de proposer des mécanismes. Les polysaccharides n'agissent ni sur la dissolution du ciment, ni sur la germination-croissance des premiers hydrates. Le mécanisme prépondérant semble être l'adsorption sur les premiers hydrates ralentissant ou bloquant ainsi l'hydratation.<br />L'étude en milieu concentré (EC<0,5) se rapproche des conditions réelles d'utilisation. La détermination des teneurs en hydrates montre que parmi les adjuvants, l'éther d'amidon et la dextrine AM2 sont les retardateurs les plus forts. Pour ces adjuvants, d'une part l'ettringite est stabilisée et d'autre part les formations des CSH et de la portlandite sont retardées.<br />Une discussion des différents mécanismes d'interaction possibles est abordée.

L'eau est présente aujourd'hui sur Mars sous forme de glace, de vapeur et d'hydratation du sol. L'hydratation, constituée d'eau adsorbée sur les minéraux ou emprisonnée dans leur structure, peut influencer le cycle de l'eau et favoriser des processus d'exobiologie ou d'altération. Cette thèse porte sur l'étude globale et saisonnière de cette hydratation grâce aux données de l'imageur spectral visible et proche-infrarouge OMEGA, en utilisant une forte bande d'absorption à 3 µm. Première étude systématique sur la voie L (grandes longueurs d'onde) d'OMEGA, cette thèse a développé un algorithme rapide pour en calculer les spectres de réflectance, nécessitant d'estimer l'émission thermique sur les données. La réponse photométrique de la voie L étant fortement variable, nous avons proposé un nouvel étalonnage adapté pour obtenir une couverture spatiale et saisonnière représentative. Notre étude révèle que l'hydratation est présente partout sur Mars, pour des teneurs massiques en eau entre 3 et 12%, preuve de l'omniprésence de l'eau adsorbée mais aussi d'une altération générale. La dépendance de l'hydratation avec la pression et la température est conforme aux mesures de laboratoire, et la composition influe sur la force d'adsorption. Les sols clairs semblent plus hydratés. L'influence sur le cycle de l'eau est prouvée par l'observation de variations saisonnières et d'une teneur en eau élevée là où le sous-sol est glacé. Enfin, les carbonates sont un produit d'altération attendu en présence d'eau adsorbée, mais notre recherche systématique sur leur bande à 3.4 µm prouve leur absence globale. Ce résultat est primordial pour les scénarios de l'histoire de l'atmosphère.

La cimentation est le procédé le plus couramment utilisé par l'industrie nucléaire pour conditionner ses déchets de faible et moyenne activité. Les espèces contenues dans ces déchets peuvent influer fortement sur la réactivité des pâtes de ciment, c'est notamment le cas des ions ortho-phosphate que l'on retrouve dans certains concentrats d'évaporation. Notre travail a consisté à déterminer l'influence particulière de ces ions sur l'hydratation et les propriétés rhéologiques des pâtes de ciment au jeune âge ainsi que sur les propriétés mécaniques et physiques du matériau durci.

L'objectif de ce travail a été d'évaluer la NF en tant qu'étape de purification au sein d'un procédé de production d'acide lactique. Une étude bibliographique a tout d'abord permis d'identifier différents niveaux potentiels d'intégration. Ceux-ci ont été évalués à partir d'une étude expérimentale réalisée pour une membrane donnée (Desal DK, Ge Water) avec des solutions de complexité croissante contenant en proportions variables l'espèce cible (acide lactique / lactate de sodium) et une impureté (glucose). Les rétentions intrinsèques de chaque soluté ont dans tous les cas été déterminées. Il est montré en particulier que la rétention du sucre diminue en présence d'une espèce dissociée (sel). Cet effet, dépendant à la fois de la nature et de la concentration du sel, provient vraisemblablement d'une diminution du rayon apparent du glucose dû au phénomène de "salting-out". L'ampleur de cette diminution a pu être quantifiée à partir de modèles de transport spécifiques.

Les ciments silico-calciques sont largement utilisés pour le conditionnement des déchets nucléaires de faible activité. Cependant, les interactions existant entre certains constituants du déchet et les phases cimentaires peuvent perturber l'hydratation de ces dernières. Ainsi, le zinc ZnII, fréquemment rencontré sous forme de sel chloré dans les cendres d'incinération de déchets alpha contenant du PVC ou du néoprène, est connu pour inhiber la prise du ciment Portland. Une solution à ce problème serait d'utiliser un liant de chimie différente, qui présenterait une meilleure compatibilité avec le déchet à conditionner tout en conservant les qualités d'une matrice cimentaire (coût modeste, mise en oeuvre aisée, hydratation avec l'eau apportée par les déchets...). Le potentiel des ciments sulfo-alumineux bélitiques pour le conditionnement du zinc ZnII a donc été évalué. Quatre aspects ont été abordés : le déroulement de l'hydratation, les propriétés des liants hydratés, les mécanismes assurant la rétention du zinc et la durabilité des matériaux obtenus (lixiviation et modélisation à l'aide d'un code de transport réactif). Les influences du dosage en gypse, de l'échauffement induit par l'hydratation de pièces massives, et de la teneur en chlorure de zinc ont été déterminées. Il en résulte que les matériaux à base de ciment sulfo-alumineux gypsé à hauteur de 20 % sont de bons candidats pour le conditionnement du zinc : pas de retard d'hydratation, assemblage minéralogique robuste vis-à-vis de la température (dans la gamme 20 - 85°C), bonne résistance mécanique, stabilité dimensionnelle et très bonne rétention du zinc, même lors d'une lixiviation prolongée par l'eau pure.

Dans l'industrie du second œuvre, les mortiers additionnés de latex sont largement utilisés. Cependant, à côté des améliorations d'usage qu'ils confèrent aux formulations, ils sont à l'origine de temps d'hydratation des pâtes plus importants. L'objectif de cette thèse est d'expliquer l'origine de cette augmentation des temps d'hydratation et de déterminer ses répercussions sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des composites ciment/latex. Pour cela, l'étude de l'interaction de quatre familles de latex avec un ciment gris ordinaire a été menée. Il en ressort que les charges présentes dans le système de stabilisation du latex et les molécules hydrosolubles présentes dans la phase aqueuse du latex ont une forte influence sur l'hydratation du ciment. Cette forte influence ne se retrouve cependant pas sur les propriétés rhéologiques et mécaniques de la pâte.

Le mouillage d'un substrat soluble est une situation couramment rencontrée dans la vie de tous les jours les jours. Par exemple, les motivations pratiques de cette étude concernent la préparation de boissons à partir de poudres déshydratées, constituées de substances solubles dans l'eau telles que les glucides. Les modèles hydrodynamiques décrivant le mouillage sur un substrat non soluble ne peuvent pas expliquer les observations expérimentales dans le cas d'un liquide s'étalant sur un substrat soluble. Tay et al.(1) ont émis l'hypothèse que la fraction d'eau à la ligne de contact contrôle la valeur de l'angle de contact et ils ont montré l'importance du processus d'évaporation/condensation du solvant lors du mouillage. Dans cette étude, nous montrons que d'autres transferts de matière doivent être considérés pour améliorer la compréhension du processus de mouillage d'une couche soluble; ainsi la diffusion dans le polymère de l'eau condensée, ou directement depuis la goutte sont des processus qui contribuent à hydrater le substrat et modifier l'angle de contact de la goutte. Nous avons utilisé l'approche suivante pour réaliser cette étude: (i) pour prendre en compte la diffusion dans le substrat, nous avons réalisé des simulations en éléments finis qui permettent de valider nos arguments théoriques, (ii) des expériences d'étalement de goutte sur des couches minces de maltodextrine ont été réalisées afin d'étudier le mouillage et l'hydratation en avant de la ligne de contact. Ce travail nous permet de mettre en avant l'influence de la diffusion dans la couche qui complexifie les profils d'hydratation en avant de la ligne de contact, avec notamment l'apparition d'une région de diffusion où de l'évaporation est observée. Un diagramme de mouillage épaisseur-vitesse (e − U) avec différents régimes est établi. Nous validons ces régimes expérimentalement et plus particulièrement un régime où l'angle de contact est une fonction du produit eU. Par ailleurs, nous montrons l'influence de la transition vitreuse du polymère sur l'angle de contact et l'hydratation. Enfin, une étude préliminaire est réalisée pour comprendre l'influence de la dissolution du polymère lors du mouillage.

Cette thèse présente la conception, la caractérisation et l'utilisation d'un microsystème intégrant des fonctions terahertz (THz) guidées. L'interprétation des mesures conduit à la définition d'une métrologie des liquides aux fréquences THz. Ceci est possible par le développement de systèmes robustes, versatiles et sensibles couplant circuits microfluidiques et guides d'ondes THz intégrés. La création d'un procédé technologique compatible avec les processus microélectroniques de fabrication en "salle blanche", et le choix d'une filière silicium/polymère/verre ont permis d'obtenir une résistance à des pressions de plus de 35bar dans des canaux de 50mm de large. De plus, l'assemblage des substrats en amont de la gravure des canaux permet une conception indépendante des circuits électromagnétique et fluidique avec une définition de motifs inégalée pour ce type de microsystèmes. Les mesures réalisées avec ce dispositif ont permis d'atteindre une sensibilité aux protéines de l'ordre de 5mg/mL, état de l'art des dispositifs THz conventionnels, améliorant notablement les performances des dispositifs microfluidiques THz. Cette sensibilité a permis la caractérisation de l'hydratation de protéines en solution. Les calibrations in-situ, assurant l'obtention de mesures quantitatives, permettent d'atteindre leur nombre d'hydratation. Le couplage des mesures avec des techniques de chimiométrie conduit à l'analyse plus fondamentale de la structure et la dynamique de la couche d'hydratation, confrontée avec succès à des modèles numériques. Nous aboutissons à la définition d'un laboratoire sur puce, couplant modélisation, mesures calibrées et interprétation statistique dans le spectre THz, qui par ses caractéristiques propres, contribue à la compréhension des phénomènes d'hydratation. Le véritable apport de cette technologie réside dans ses perspectives pour le suivi des interactions dynamiques nécessaire à une meilleure compréhension du vivant.

Cette recherche est consacrée à l'étude des interactions entre les fillers et le ciment. Ces interactions peuvent avoir une origine physique et/ou chimique. L'utilisation d'un filler de référence, inerte chimiquement (une zircone), permet de séparer les deux effets. Nous montrons que les fillers (calcaire et zircon) de par leur activité chimique peuvent agir favorablement sur les propriétés mécaniques des pâtes pures et des mortiers. Ils ont un effet accélérateur et participent à la formation des espèces hydratées. Une partie importante de l'étude concerne l'interaction du filler calcaire avec le constituant principal du ciment, à savoir: le silicate tricalcique. L'activité chimique des fillers varie suivant leurs origines et les traitements qu'ils subissent. Le broyage peut être à l'origine de la création de défauts planaires, linéaires et ponctuels. Ceux-ci déterminent la réactivité du filler. Il existe une relation entre cette activité chimique et les propriétés mécaniques des pâtes pures. Cette corrélation nous permet de préconiser un test de sélection des fillers calcaires.

L'hydratation des trications lanthanide (Ln3+) est simulée par dynamique moléculaire classique traitant explicitement de la polarisation suivant une méthode qui diminue de manière considérable le temps de calculs par rapport à la résolution auto-cohérente habituelle. Différents potentiels d'interaction La3+/OH2 sont testés, conduisant au choix d'un potentiel de type Buckingham paramétré à partir de calculs ab initio (MP2). Ce potentiel est, ensuite, extrapolé aux autres lanthanides en se basant sur la variation des rayons ioniques au sein de la série. Les résultats de simulations permettent de reproduire les résultats expérimentaux fiables (distances EXAFS) et la variation, de type sigmoïde (en S), du nombre de coordination, passant de 9 pour La3+ à 8 pour Lu3+. Cette variation s'explique par la variation linéaire du DrG0 (9,298) en fonction du numéro atomique . Quelques résultats sont abordés sur Co2+, des simulations de dynamique moléculaire Car-Parrinello, la reconstruction de spectres EXAFS à partir de résultats de simulations de dynamique<br />moléculaire, et la complexation de La3+ par OH− en solution aqueuse.