L'objectif de ce travail est d'anticiper l'accès à la ressource granulats au-delà des schémas actuels à long terme en France. Cette thèse, qui s'inscrit dans le cadre du projet ANR " ANTAG ", a principalement pour but la création et l'exploitation d'un système d'aide à la décision pour le marché national des granulats permettant de simuler les effets à l'échelle de 30 ans de décisions liées à l'approvisionnement des granulats et au développement de la consommation et du transport. L'approche suivie s'appuie sur un modèle de type top-down, macro-économique et il est fondé sur le principe de modélisation System Dynamics. L'apport principal est le mécanisme qui décrit l'équilibre du marché entre les sources d'approvisionnement par distribution de la surcapacité sur les sources d'approvisionnement et qui permet de modéliser et de piloter la compétition entre les acteurs. Un scénario de base, construit à partir de données historiques, sert à concevoir sept scénarios provoqués par des " actions de rupture " qui sont analysés en termes d'évolution des variables clés économiques et environnementales. La puissance du modèle réside dans sa capacité à s'enrichir de nouvelles fonctionnalités permettant d'introduire de nouveaux mécanismes secondaires.

Ce travail de recherche doctorale interroge les modes de construction et l'accessibilité financière à l'habitat. Il est centré sur une recherche prospective de nouveaux modes de production d'un habitat économique qui valorisent les ressources du territoire, en l'occurrence celui de la Saône-et-Loire, et privilégient un développement local. À une époque où les enjeux d'attractivité d'un territoire sont autant liés à l'emploi qu'à la qualité de vie que l'on peut y trouver, la question de l'habitat est majeure. Le développement d'un habitat attractif, économiquement accessible et qui favorise les filières locales, en plus de réduire l'empreinte écologique du secteur de la construction, participerait au développement économique du territoire. Ceci oblige à explorer de nouvelles solutions, notamment en termes de modes de production et d'utilisation des ressources locales. Dans un premier temps, l'analyse des enjeux, potentiels et freins du territoire s'est fondée sur des enquêtes de terrain menées auprès d'acteurs et d'entreprises locales, croisées avec des références extérieures. Au regard de cette phase exploratoire, la deuxième étape s'est fondée sur une réflexion prospective. Il s'agissait de comprendre et éclairer les possibles, de faire émerger des pistes pour d'autres formes et d'autres modes de production de l'habitat. Ces pistes se traduisent en propositions de principes organisationnels, architecturaux et constructifs. En termes de valorisation, plusieurs étapes de ce travail ont fait l'objet d'expositions et de conférences dont l'objectif était double. Il s'agissait, d'une part, de communiquer avec les acteurs locaux sur l'avancement de la recherche et de diffuser auprès du grand public des exemples de réalisations architecturales remettant en question la conception traditionnelle de l'habitat, tout en valorisant les ressources locales, et, d'autre part, d'amorcer une discussion, un débat avec les acteurs locaux afin d'affiner l'analyse et les propositions avancées en intégrant leurs apports à la réflexion, dans une démarche itérative.

Ce travail de recherche doctorale interroge les modes de construction et l'accessibilité financière à l'habitat. Il est centré sur une recherche prospective de nouveaux modes de production d'un habitat économique qui valorisent les ressources du territoire, en l'occurrence celui de la Saône-et-Loire, et privilégient un développement local. À une époque où les enjeux d'attractivité d'un territoire sont autant liés à l'emploi qu'à la qualité de vie que l'on peut y trouver, la question de l'habitat est majeure. Le développement d'un habitat attractif, économiquement accessible et qui favorise les filières locales, en plus de réduire l'empreinte écologique du secteur de la construction, participerait au développement économique du territoire. Ceci oblige à explorer de nouvelles solutions, notamment en termes de modes de production et d'utilisation des ressources locales. Dans un premier temps, l'analyse des enjeux, potentiels et freins du territoire s'est fondée sur des enquêtes de terrain menées auprès d'acteurs et d'entreprises locales, croisées avec des références extérieures. Au regard de cette phase exploratoire, la deuxième étape s'est fondée sur une réflexion prospective. Il s'agissait de comprendre et éclairer les possibles, de faire émerger des pistes pour d'autres formes et d'autres modes de production de l'habitat. Ces pistes se traduisent en propositions de principes organisationnels, architecturaux et constructifs. En termes de valorisation, plusieurs étapes de ce travail ont fait l'objet d'expositions et de conférences dont l'objectif était double. Il s'agissait, d'une part, de communiquer avec les acteurs locaux sur l'avancement de la recherche et de diffuser auprès du grand public des exemples de réalisations architecturales remettant en question la conception traditionnelle de l'habitat, tout en valorisant les ressources locales, et, d'autre part, d'amorcer une discussion, un débat avec les acteurs locaux afin d'affiner l'analyse et les propositions avancées en intégrant leurs apports à la réflexion, dans une démarche itérative. / This PhD research is questioning construction modes and financial accessibility to housing. It focuses on a prospective research for new production modes for low-cost housing that are valorising territorial resources of Saône-et-Loire and giving priority to a local development. In a time where stakes for territorial attraction are together linked with employment and quality of life, the question of habitat plays a key role. The development of an attractive habitat, economically accessible and favouring the local branches, while reducing the ecological footprint of the construction sector, would contribute to the economical development of the territory. Such a challenge requires an exploration of new solutions in terms of production modes and use of local resources. Firstly, the analysis of the stakes, potentials and brakes of the territory, is based on field enquiries that have been carried out nearby local actors and contractors, and then crossed with outer references. With regard to this exploratory phase, the second step was founded on a prospective reflection. It consisted in understanding and enlightening all possible trends and let emerging paths for developing other kinds and modes of habitat production. These trends are presented in terms of organizational, architectural and construction proposals. In terms of enhancement, several steps of this work were valorised through exhibitions and conferences with a twin objective. On one hand, it consisted in communicating with local actors on the research progresses and to disseminate nearby the great public some examples of architectural achievements that were questioning the traditional design of the habitat, while valorising the local resources, and, secondly, to revive a debate with local stakeholders in order to refine the advanced proposals while integrating their inputs in the reflection, within an iterative approach.

Les résidus miniers représentent les sous-produits minéraux finement broyés issus des procédés de traitement et d’enrichissement des minerais. Durant l’exploitation d’une mine, ces rejets sont habituellement transportés sous formes de pulpes et entreposés en surface dans des aires d’accumulation appelées parcs à résidus. Ces derniers sont des ouvrages, le plus souvent, difficiles à gérer et coûteux à restaurer. Ils sont à l’origine d’une multitude d’impacts environnementaux qui dépendent principalement de leur potentiel polluant, de leur mode de gestion, de la stabilité physique des infrastructures de confinement et des conditions climatiques spécifiques au site d’entreposage. Dans ce contexte, plusieurs études ont été entreprises afin de développer de nouvelles techniques qui permettraient une gestion effective et durable de ces sous-produits minéraux. Des voies de valorisation dans le domaine du BTP ont ainsi été explorées. Les résultats ont montré la possibilité de réutilisation de certains rejets miniers comme matériaux cimentaires et additifs pour mortiers ou béton. Toutefois, la majorité des formulations proposées n’ont pas dépassé le stade du laboratoire. De plus, l’utilisation des rejets miniers comme matériaux de construction est encore sujet à des difficultés en matière d’acceptabilité sociale et à d’innombrables préoccupations, notamment leur stabilité physico-chimique et leur éco-compatibilité. En parallèle, l’utilisation artisanale et non contrôlée des rejets miniers à faibles teneurs en sulfures comme matériaux de construction est en pleine croissance dans quelques pays tel que le Maroc. En effet, à proximité de quelques sites miniers abandonnés, ces rejets sont considérés comme des sables naturels et sont utilisés pour la confection de mortier de finition et de surfaçage des murs d’habitations. Ce recyclage artisanal peut constituer des risques mécaniques et environnementaux liés surtout à la non-conformité mécanique de ces matériaux et à la présence de concentrations non négligeables de métaux résiduels dans les rejets miniers. L’objectif de ce travail de recherche est donc d’évaluer l’impact de l’utilisation actuelle de deux rejets miniers marocains (Zeida et Mibladen), communément utilisés comme agrégats dans la région de la haute-Moulouya, sur les propriétés physico-chimiques des mortiers de finition et d’étudier, sur le long terme, le relargage des métaux lourds en scénario de lixiviation. Ce travail se donne aussi comme objectif spécifique, d’étudier la faisabilité technique d’utilisation des rejets miniers à faible teneur en sulfures comme substituant au sable conventionnel pour la confection de mortiers d’enduit et de maçonnerie. / Mine tailings represent the finely ground industrial by products generated throw beneficiation of ore minerals. During mine exploitation, these tailings are generally transported in slurry form to large storage facilities, called tailings ponds or impoundments. These facilities are, in most cases, difficult to manage and expensive to rehabilitate. They are responsible for the generation of important environmental impacts and significant ecological disruptions, depending on their pollution potential, management technique, physical stability and the climate conditions. In this context, numerous studies have been conducted to develop new techniques for a sustainable management of mine tailings. The feasibility of reusing some tailings in the construction sector as cementing materials and additives for mortars or concretes were successfully achieved. However, the majority of the conducted studies are still at laboratory stages. Moreover the reuse of tailings as construction material is yet subject of numerous difficulties in term of social acceptance. Various parameters are also of concern, especially the physical and chemical stability of tailings as well as their eco-compatibility. In parallel, the uncontrolled reuse of low sulfide tailings as construction material is increasing in some developing countries (e.g. Morocco). In fact, nearby some abandoned mine sites, these tailings are considered as natural sands and are used for the manufacture of surface finishing mortars. This traditional recycling may constitute mechanical and environmental risks, principally related to tailings mechanical unconformity and to their non-negligible residual metal concentrations. Therefore, the aim of the current research is to evaluate the actual impact of two Moroccan mine tailings (named Zeida and Mibladen), commonly used as aggregates in the Upper-Moulouya region, on the mechanical properties of mortars and on their long term environmental behavior. This work has also as specific aim, to study the technical feasibility of using low sulfide tailings as sand substitute for the manufacture of rendering and masonry mortars. To attain this aim, a thorough characterization of the physical, chemical and mineralogical properties as well as the geochemical behavior of mine tailings was carried out. Mechanical properties of tailings-based mortars were then measured and compared to reference samples (sand-based mortars) using different tests such as setting time, entrained air volume and compressive strength. In parallel, mortars durability and hydration products were evaluated by mean of durability tests (wetting drying cycles, sulfate attack and acid rain simulation) and analytical methods (scanning electron microscopy, X-ray diffraction and thermo-gravimetric analysis). Finally, mortar samples were submitted to various leaching tests to evaluate the pollution potential of these matrices.

Les matériaux de construction de type romain ont souvent éveillé un intérêt croissant par leur présence dans des contextes précoces, parfois bien antérieurs avant la Guerre des Gaules. Façonnés à partir de ressources naturelles, leur forme finale répond de plus à des contraintes anthropiques et culturelles. Pourtant, sans pour autant être négligés lors des opérations archéologiques, les matériaux de construction tiennent un rôle annexe dans la compréhension des sites. Les aspects économiques, techniques et architecturaux sont régulièrement évoqués, participant à la modélisation d’un « paysage » exploité autour des sites considérés, mais la question des matériaux comme marqueurs culturels témoignant des relations interculturelles entre Rome et les divers peuples gaulois n’a jamais été réellement abordée. Le récolement exhaustif des données archéologiques pour le Nord-Est de la Gaule met en évidence des rythmes distincts dans l’appropriation des nouveaux modes de construction, qui se caractérisent par des agencements de matériaux particuliers se calquant sur les limites administratives romaines. De plus, la diversité des matériaux employés est fonction de la disponibilité locale ou non des ressources nécessaires pour leur fabrication. À plus large échelle, deux groupes se définissent par des modalités opposées : des peuples pour lesquels la production des matériaux de construction se restreint aux ressources locales nécessaires et ceux pour lesquels intervient un transport relativement important de ces matériaux, parfois sur de grandes distances. Ces éléments permettent de discuter la question des identités, civiques et provinciales, qui peuvent être à l’origine de ces différences. Dans le même temps, l’espace géographique concerné par notre analyse multiscalaire montre des situations administratives, sociétales et culturelles diverses qui témoignent des relations complexes avec Rome et la romanité. / Roman building materials often arose a growing interest through their presence in early contexts, sometimes way before Gallic Wars. Made from natural resources, their final shape corresponds to anthropogenic and cultural constraints. However, even if building materials are not neglected during archaeological excavations, so far they have been considered as playing a minor part in understanding ancient sites. Economical, technical and architectural aspects are regularly mentioned, creating the picture of an exploited « landscape » around the studied areas, but the question of materials as cultural markers witnessing intercultural relations between Rome and Gallic tribes has never really been considered. The forensic listing of archaeological data for the North-Eastern Gaul highlights distinct rythms for the adoption of new construction habits, which are characterized by peculiar material arrangements echoing Roman administrative limits. Moreover, the diversity of the materials used is linked to the local presence or absence of the required resources for their production. On a wider scale, two groups can be defined by opposed terms : Gallic tribes only concerned by local natural resources for the production of building materials and those who transport them, sometimes over great distances. These elements allow us to discuss the issue about the double aspect of identities (civic and provincial) which can be the source of these discrepancies. In the same time, the geographical area concerned by our multi-scale analysis shows various administrative, social and cultural situations testifying of complex relations maintained with Rome and the Roman culture.

Les transferts d’humidité dans les matériaux de construction ont une influenceimportante sur leur durabilité et sur les performances hygriques et thermiques desbâtiments. De nombreux mécanismes d’endommagement chimiques et physiquesde ces matériaux sont en effet dus à l’infiltration d’eau. En conséquence, leur structureporeuse peut évoluer au cours du temps, et des fissures microscopiques commemacroscopiques peuvent s’y développer. La description des matériaux à l’échelle microscopiqueest cependant une source d’erreur importante dans les codes de simulationactuels des transferts d’humidité et de chaleur, notamment en raison du faitque lesmilieux sont considérés comme homogènes, et que les effets du vieillissementdes matériaux sont négligés. Il importe donc de trouver un moyen d’inclure les effetsde l’endommagement dans les simulations de transferts d’humidité et de chaleurà l’échelle du bâtiment. Des méthodes existent pour la prédiction du comportementde milieux soumis à des sollicitations hygriques et mécaniques, mais supposent quel’ensemble des facteurs extérieurs influant sur l’endommagement soient connus toutau long des simulations.Une nouvelleméthodologie est proposée ici pour compléter ces approches prédictives,en combinant des mesures expérimentales d’endommagement avec la simulationde transferts couplés d’humidité et de chaleur. Une étude préliminaire a d’abordété menée, consistant à mesurer la perméabilité vapeur équivalente d’éprouvettes demortier multi-fissurées. Cette démarche a permis d’identifier les besoins expérimentauxet numériques de la suite du travail, visant à modéliser les écoulements dans unréseau discret de fissures sur la base de leur caractérisation. Une méthodologie expérimentalecombinant corrélation d’images numériques et émissions acoustiques aensuite été développée, permettant de disposer de cartographies d’endommagementet de proposer une démarche pour lamesure de réseaux de fissures dans lesmatériauxde construction en place. La méthode optique, associée à une procédure de traitementd’images, a permis de disposer de données précises de la géométrie de réseauxde fissures. De plus, une méthode a été proposée pour permettre l’interprétation desmesures d’émissions acoustiques en termes de quantification, localisation et identificationdes phénomènes d’endommagement.Un code de simulation a ensuite été écrit, permettant d’intégrer ces mesures defissuration dans la modélisation des écoulements couplés d’humidité et de chaleuren milieu poreux. Ce modèle a été validé sur la base de mesures expérimentales : lacorrélation d’images numériques a été appliquée durant la fracturation d’éprouvettesde béton, dans lesquelles l’infiltration d’eau a ensuite été suivie par radiographie auxrayons X. Les résultats numériques obtenus sont en bonne conformité avec lesmesuresexpérimentales en termes de prédiction de la concentration d’eau en deux dimensions.Enfin, laméthodologie a été appliquée à une série de cas test, dans le but demodéliserles performances hygrothermiques de parois multi-couches, incluant des matériauxendommagés, soumises à des conditions climatiques réelles. On a ainsi pu estimer les conséquences potentielles de l’endommagement sur l’accumulation d’eau dans desparois, sur l’amplitude des cycles de sorption et de séchage, ainsi que sur les transfertsthermiques. / An importantmatter in the field of building physics is the questioning of how wellbuildings sustain ageing, and how their overall efficiency evolves over their lifetime.Many causes for degradation are carried by moisture transfer through these porousmaterials. Indeed, infiltratedwatermay transport chemicals, altermechanical properties,and cause freeze thaw damage or mould development. It may also affect thermalproperties and energetic efficiency, as well as the health and comfort of the occupants.The understanding of how moisture transfer properties evolve during the lifespan ofbuildingmaterials is however far fromcomplete. The pore structure of amaterial itselfmay change over time, or be altered by cracks and defects caused bymechanical loadingand aggravated bymoisture-induced degradation. All sizes of fracturesmay have astrong impact on heat and moisture flow in the building envelope, and their influenceis to be accounted for in any long-termperformance assessment, not only of buildingand building components,but of any built structure in general. A considerable amountof work has already been performed in order to allow predicting the hygrothermal behaviourof buildings over longer periods of time. However, an accurate prediction of allranges of damage in a building component, from microscopic to macroscopic cracks,supposes an extensive knowledge of all damage-inducing, time-varying boundary conditionsof the problem during the simulation time. This also implies high computationalcosts, as well as important needs formaterial characterisation.As a complement to these predictive methods, a new approach was undertaken,combining experimental characterisation of crack patterns and numerical simulationsof coupled heat and moisture transfer. First, a preliminary study was conducted, consistingof measurements of the water vapour permeability of diffusely damaged constructionmaterials.This allowed identifying the experimental and numerical requirementsof the remainder of the work, which aimed at providing measurements of fracturenetwork geometries for their explicitmodelling in heat andmoisture transfer simulations.Digital image correlation and acoustic emission monitoring were then performedduring the degradation of cementitiousmaterials, in order to obtain quantitativedata on crack pattern geometries, and to assess the possibilities for damagemonitoringat the building scale. The optical technique, along with an appropriate imageprocessing procedure, was found suitable for providing precisemeasurements of fracturenetworks. Amethodwas also proposed for the interpretation of acoustic emissionrecordings in terms of damage quantification, localisation and identification.Then, a newmodel for coupled heat andmoisturemodelling in cracked porousmediawas developed, that allows including such measurements of fracture patterns intoa finite element mesh, and simulating flow accordingly. This model was validated onthe basis of experimentalmeasurements: digital image correlationwas performed duringthe fracturing of concrete samples, in which moisture uptake was then monitoredusing X-ray radiography. A good accordance was found between experimental and numericalresults in terms of 2-dimensional moisture concentration distributions. The validated code was then used for the simulation of test cases, in order to assess the hygrothermalperformance of damagedmulti-layered building components subjected toreal climatic conditions. The consequences of fractures on themoisture accumulationin walls, on the amplitude of sorption/desorption cycles and on the thermal performance,were observed.

La construction en terre crue constitue une alternative écologique aux bétons de ciment. Afin de promouvoir son usage, la présente étude s’intéresse à la mise au point de bétons de terre coulables permettant une mise en œuvre analogue à celle des bétons usuels. Dans cette optique, il est nécessaire de conférer au matériau une solidification à court terme (24 h) sans attendre son séchage, afin de permettre un débanchage rapide. La voie explorée pour répondre à cette problématique s’inspire de la technique du Gelcasting utilisée dans le domaine des céramiques techniques. Celle-ci s’appuie sur la gélification de polymères préalablement introduits dans une barbotine céramique pour induire une transition liquide-solide rapide et homogène. Une étude bibliographique complétée par des essais préliminaires a mené à la sélection de l’alginate, un polymère biosourcé non toxique et gélifiant à température ambiante sous l’action de cations multivalents tels que le calcium. Ce polymère s’est révélé très prometteur. Il a permis la réalisation d’éprouvettes de mortier démoulables 24 h après coulage et présentant une résistance en compression de l’ordre de 0,1 MPa, théoriquement suffisante à un mur de 3 m de haut pour tenir sous son propre poids. Une preuve de concept à l’échelle du béton a par ailleurs pu être réalisée sous la forme d’un muret de 40 cm de haut coulé et vibré à partir d’une consistance fluide puis décoffrable en 24 h. Les performances mécaniques et hygrothermiques du matériau sec ont été validées, et la présence du polymère gélifié pourrait améliorer la résistance à l’érosion. De premiers essais ont montré que le procédé pouvait être adaptable à des terres moins calcaires que celle utilisée tout au long de l’étude. / Developing raw earthen construction is nowadays a major environmental issue, due to its low embodied energy compared to Portland cement. A solution would be to use a similar process as cement-based concrete, by casting into formworks. Nevertheless, this is limited by technical difficulties, owing to the fact that earth is not a hydraulic binder. In that perspective, this work focuses on inducing a liquid-solid transition to an earth suspension without waiting for drying, similar to cement-based materials. The approach explored to meet this challenge is inspired by the technique of Gelcasting used in the field of technical ceramics. This relies on the gelation of polymers previously introduced into a ceramic slurry to induce a rapid and homogeneous liquid-solid transition. A bibliographic study supplemented by preliminary tests led to the selection of alginate, a biosourced polymer that is non-toxic. Its gelation is allowed at ambient temperature, via addition of multivalent cations such as calcium ions. This polymer proved to be very promising. It made it possible to produce mortar specimens which could be unmoulded 24 hours after casting. A wet compressive strength close to 0.1 MPa could be reached, theoretically sufficient for a wall of 3 meters high to stand under its own weight. A proof of concept at the concrete scale was then realized as a low wall of 40 cm high casted and vibrated and then unmoulded in 24 hours. Mechanical and hygrothermal performances of the dry material were validated, and the presence of the gelled polymer could improve the resistance to erosion. Initial trials showed that the process could be adapted to low calcareous soils.

La réduction de la consommation énergétique dans le secteur de bâtiments présente aujourd’hui une priorité primordiale dans les politiques des pays industrialisés. En France, le secteur du bâtiment consomme environ 43 % de l’énergie finale et contribue pour près d’un quart aux émissions nationales de gaz à effet de serre [ADEME]. Il se positionne comme un acteur clé pour parvenir à résoudre les inquiétants défis environnementaux auxquels nous devons faire face. Face à ces véritables défis, l’augmentation des niveaux d’exigence des réglementations thermiques s’est poursuivie et intensifiée pendant les 40 dernières années, jusqu’à la naissance de la réglementation thermique 2012, qui a permis de construire des bâtiments basse consommation (BBC) qui équivaut à 50 kWh/m².an. Cette nouvelle réglementation plus exigeante constitue une incitation forte à l'innovation des matériaux, produits et systèmes d'enveloppe. Dans ces conditions, l’amélioration des performances hygrothermiques des matériaux de construction aura des retombées économiques et environnementales conséquentes. C’est dans ce contexte que ce travail a été mené. Il vise à étudier et à améliorer les performances des produits de l’entreprise Briqueteries du Nord (BdN). Il est réparti sur deux axes principaux : le premier consiste à l’étude de l’inertie thermique et du pouvoir hygroscopique des briques en terre crue. Le second axe vise à élaborer des solutions possibles concernant l’amélioration de la résistance thermique des briques en terre cuite. Ce travail de recherche a été réalisé au laboratoire de l’Ecole Centrale de Lille avec une étroite collaboration avec l’université d’Artois et l’entreprise (BdN) / Nowadays, the reduction of energy consumption in buildings industry represents a major issue in industrialized countries’ policies. In France, the building sector consumes about 43% of final energy and accounts for nearly a quarter of the national emissions of greenhouse gas emissions [ADEME]. It is considered as a key factor to overcome the environmental challenges we have to face.In front of these significant challenges, the thermal regulations requirements were seriously intensified during the last 40 years until the notification of the thermal regulation 2012. This latter enable the construction of low energy buildings (BBC) whose consumption is equivalent to 50 kWh/m² per year on average. This new regulation provides a strong incentive for innovation of materials, products and envelope systems. Under these conditions, improving hygrothermal performance of building materials will allow a substantial economic and environmental benefits. This work was conducted in this context. It aims to study and improve the performance of the company Briqueteries du Nord (BdN) products. It is divided in two main axis: the first consists on studying the thermal inertia and hygroscopic capacity of unfired clay bricks. However, the second axis aims to develop possible solutions for improving the thermal resistance of fired clay bricks. This research was conducted in the laboratory of the Ecole Centrale de Lille with close collaboration with the University of Artois and the BdN company

Les transferts d'humidité dans les matériaux de construction ont une influence importante sur leur durabilité et sur les performances hygriques et thermiques des bâtiments. De nombreux mécanismes d'endommagement chimiques et physiques de ces matériaux sont en effet dus à l'infiltration d'eau. En conséquence, leur structure poreuse peut évoluer au cours du temps, et des fissures microscopiques comme macroscopiques peuvent s'y développer. La description des matériaux à l'échelle microscopique est cependant une source d'erreur importante dans les codes de simulation actuels des transferts d'humidité et de chaleur, notamment en raison du fait que les milieux sont considérés comme homogènes, et que les effets du vieillissement des matériaux sont négligés. Il importe donc de trouver un moyen d'inclure les effets de l'endommagement dans les simulations de transferts d'humidité et de chaleur à l'échelle du bâtiment. Des méthodes existent pour la prédiction du comportement de milieux soumis à des sollicitations hygriques et mécaniques, mais supposent que l'ensemble des facteurs extérieurs influant sur l'endommagement soient connus tout au long des simulations. Une nouvelle méthodologie a été proposée pour compléter ces approches prédictives, en combinant des mesures expérimentales d'endommagement avec la simulation de transferts couplés d'humidité et de chaleur. Une étude préliminaire a d'abord été menée, consistant à mesurer la perméabilité vapeur équivalente d'éprouvettes de mortier multi-fissurées. Cette démarche a permis d'identifier les besoins expérimentaux et numériques de la suite du travail, visant à modéliser les écoulements dans un réseau discret de fissures sur la base de leur caractérisation. Une méthodologie expérimentale combinant corrélation d'images numériques et émissions acoustiques a ensuite été développée, permettant de disposer de cartographies d'endommagement et de proposer une démarche pour la mesure de réseaux de fissures dans les matériaux de construction en place. La méthode optique, associée à une procédure de traitement d'images, a permis de disposer de données précises de la géométrie de réseaux de fissures. De plus, une méthode a été proposée pour permettre l'interprétation des mesures d'émissions acoustiques en termes de quantification, localisation et identification des phénomènes d'endommagement. Un code de simulation a ensuite été écrit, permettant d'intégrer ces mesures de fissuration dans la modélisation des écoulements couplés d'humidité et de chaleur en milieu poreux. Ce modèle a été validé sur la base de mesures expérimentales : la corrélation d'images numériques a été appliquée durant la fracturation d'éprouvettes de béton, dans lesquelles l'infiltration d'eau a ensuite été suivie par radiographie aux rayons X. Les résultats numériques obtenus sont en bonne conformité avec les mesures expérimentales en termes de prédiction de la concentration d'eau en deux dimensions. Enfin, la méthodologie a été appliquée à une série de cas test, dans le but de modéliser les performances hygrothermiques de parois multi-couches, incluant des matériaux endommagés, soumises à des conditions climatiques réelles. On a ainsi pu estimer les conséquences potentielles de l'endommagement sur l'accumulation d'eau dans des parois, sur l'amplitude des cycles de sorption et de séchage, ainsi que sur les transferts thermiques.

Cette recherche s'intéresse aux matériaux de construction et aux architectes. Elle explore les circuits le long desquels circulent les matériaux et étudie les dispositifs dont ils sont munis pour rendre cette circulation possible. Elle se penche sur les rôles que jouent et sur ceux que pourraient jouer les concepteurs au sein de ces circuits et en regard de ces dispositifs.<p>Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une réflexion sur les pratiques de l'aménagement de l'espace bâti. Au cours de son trajet entre son site de production et celui de sa mise en œuvre (c'est-à-dire le chantier de construction) – et même au-delà, lorsqu'une transformation libère des éléments constructifs – un matériau passe par de nombreuses étapes. Parmi toutes celles-ci, le passage par le moment de la conception est un élément central de cette recherche (même si d'autres étapes seront également explorées au fil de pages de ce travail). Quels rôles les concepteurs jouent-ils au sein de ces vastes assemblages d'acteurs et de dispositifs qui se déploient le long des trajectoires des matériaux de construction ? Comment les concepteurs sont-ils affectés par ces assemblages et comment peuvent-ils les affecter en retour ?<p>Répondre à ces questions engage une exploration des principales trajectoires des matériaux de construction et un examen attentif des dispositifs dont ils sont munis au fil de ce processus. C'est ce à quoi s'attache la première partie de cette recherche, dont la portée est plutôt descriptive. Mais elle ne s'arrête pas à ce stade. Elle comporte également une seconde partie, plus prospective et critique. Cette recherche propose en effet d'explorer certaines pistes de reconfiguration au sein de ces assemblages. Elle examine plusieurs questions touchant aux limites des circuits de l'économie matérielle : par quelles modifications faudrait-il en passer pour que des matériaux actuellement exclus des circuits les plus courants de l'économie matérielle puissent malgré tout y circuler ? D'autres arrière-plans axiologiques pourraient-ils être mis en jeu dans les circuits de l'économie matérielle ?<p>La présente recherche repose sur l'hypothèse que les concepteurs peuvent effectivement contribuer à la transformation progressive des circuits de l'économie matérielle. Ils ont vraisemblablement un rôle à jouer dans la possibilité d'ouvrir ces circuits à de nouveaux matériaux, et de contribuer ainsi à établir des pratiques plus à même de répondre aux enjeux écologiques et politiques auxquels sont confrontés notre planète et ses habitants. Bien sûr, les concepteurs n'ont pas l'exclusivité de tels changements. D'autres acteurs peuvent, et même doivent, participer à de tels efforts. Ce sont pourtant principalement les concepteurs qui retiendront l'attention de cette recherche. Il s'agit dans ce cadre d'explorer les conditions d'un tel changement, et ce tant d'un point de vue méthodologique que d'un point de vue pratique.<p>/<p>This research investigates the relation between construction materials and architects. It examines the circuits along which the materials circulates and it studies the devices that are embedded in the materials in order to render this circulation feasible. It looks into the roles that are played, and those that could be played, by the designers within these circuits and in regard with these devices.<p>This work is part of a reflection on the practices of designing and constructing the built environment. During its journey between its production site and that of its implementation (i.e. the construction site) – and even beyond, when a transformation frees again constructive elements – a construction material travels through many steps. Among all these, the passage through the design process is a key element. What role do the designers perform within these networks of actors and devices? How are they affected by these assemblages and how can they affect them in return?<p>Answering these questions undertakes an exploration of the main trajectories of construction materials and of the devices that are embedded throughout these processes. This is the topic of the first part of the research. At this point, the scope is mainly descriptive. But the research goes further: it also involves a more critical and prospective dimension. It proposes indeed to discuss several possible reconfigurations within these assemblages. What would be necessary in order to include new materials that are currently excluded from the main circuits of material economy? Could other axiological backgrounds be represented within these circuits?<p>This research is based on the assumption that designers can effectively contribute to the gradual transformation of the circuits of material economy. They can probably help alternative materials to circulate in more standard circuits, and thus help to establish new practices that are more likely to respond to environmental and social issues. Of course, the designers do not have a monopoly on such changes. Other actors may, and even must, participate in such efforts. Yet, the main focus of this research is the designer. It explores the conditions of such a change, both from a methodological and practical perspective. / Doctorat en Art de bâtir et urbanisme / info:eu-repo/semantics/nonPublished