Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire ont porté sur l’essai de migration. Cet essai est utilisé en génie civil pour évaluer les coefficients de diffusion ioniques dans les matériaux cimentaires. Dans le but de contribuer à l’utilisation de l’essai de migration, un protocole a été élaboré afin d’améliorer la compréhension de certains éléments propres aux aspects expérimentaux de l’essai et l’analyse des résultats. Ainsi, à travers cette étude, différents paramètres expérimentaux sont examinés afin de définir une méthodologie expérimentale fiable. Du côté de la méthode d’analyse des résultats expérimentaux, une attention particulière a été apportée à la manifestation de réactions chimiques durant l’essai. Cet aspect est généralement négligé dans les analyses conventionnelles. L’analyse de la pénétration d’ions utilise le logiciel STADIUM® afin d’obtenir les coefficients de diffusion et la tortuosité propre au matériau étudié. Mots clés : Coefficient de diffusion, migration, ions, profil, courant, matériaux cimentaires. / The research presented in this dissertation pertains to the migration test, which is used in civil engineering to evaluate ionic diffusion coefficients of cementious materials. With the objective of contributing to the utilisation of the test, a protocol was elaborated in order to improve the comprehension of certain elements pertaining to the experimental aspects of the test, and data analysis. Through this study, various experimental parameters are examined, in order to define a sound experimental methodology. As for the data analysis portion, particular attention was paid to the presence of chemical reactions during the test. This is an aspect which is often neglected in conventional analyses. Ion penetration analysis is carried out using the modeling software STADIUM® in order to obtain the diffusion, and tortuosity coefficients of the material being studied. Keywords : Diffusion coefficient, analysis, migration, ions, profil, current, cement materials.

Les travaux de recherche effectués au cours de cette thèse ont mené au développement d'un modèle numérique permettant de décrire le déplacement simultané de plusieurs ions dans le réseau poreux de matériaux cimentaires. L'algorithme sépare le transport des ions des réactions chimiques selon une approche SNIA (Sequential Non Iterative Approach). Dans la partie consacrée au transport, le déplacement des ions dans un milieu non saturé est basé sur la résolution de l'équation de Nernst-Planck étendue tenant compte de la diffusion, du couplage électrique entre les ions et de l'activité chimique. Un terme d'advection est ajouté à cette équation afin de considérer le transport des ions sous l'effet du mouvement du fluide dans le réseau poreux en présence de gradients de teneur en eau. Ces équations de transport sont discrétisés dans l'espace par la méthode des éléments finis. Elles sont résolues pou: sept espèces ioniques de manière couplée en utilisant la méthode de Newton-Raphson. Un module d'équilibre chimique corrige ensuite les profils de concentration obtenus à l'étape de transport. Dans ce module chimique, les phases solides considérées sont la portlandite, les C-S-H, les monosulfoaluminates, l'ettringite, le gypse et les chloroaluminates. Certaines de ces phases solides sont soient dissoutes, soient précipitées afin de retrouver l'équilibre entre la pâte de ciment hydraté et la solution dans les pores du matériau. L'effet de la dissolution ou de la précipitation de ces phases solides sur les propriétés de transport du matériau est également considéré, en fonction des variations de porosité. Le modèle donne comme résultats les profils de concentrations en solution et la teneur en tout point du matériau de chacune des phases solides. Les applications présentées à la fin du mémoire montrent l'utilisation du modèle pour des cas d'attaque aux sulfates. Une méthode permettant de déterminer le coefficient de diffusion des ions dans les matériaux cimentaires suite à une analyse des résultats de l'essai de migration a également été développée dans le cadre de ces travaux de recherche.