Les Bétons de Poudre Réactive (BPR) sont connus pour leur résistance très élevée et leur bonne durabilité, mais aussi pour leur prix élevé. L’objectif de cette étude concerne la mise au point d’une formulation de BPR extrudable (BPR). Des essais préliminaires d’écoulement au mini cône d’Abrams ont été réalisés avec des teneurs variées en superplastifiant et en substituant partiellement la fumée de silice par du quartz broyé. Cinq mélanges ont été retenus et caractérisés de façon systématique au microscope électronique à balayage et en diffraction des Rayons X. Une étude complète de retrait au jeune âge, de résistance mécanique et de durabilité face à l’azote et aux ions chlorure a été menée. Un montage expérimental d’extrusion a été mis au point. Un mélange incorporant du quartz broyé en remplacement d’une fraction de la fumée de silice et une composition optimisée en superplastifiant montre des propriétés intéressantes : extrudabilité, très bonne durabilité, performances mécaniques améliorées et retrait diminué. Sur cette composition, l’étude microstructurale met en évidence le rôle que joue le superplastifiant sur la chimie d’hydratation avec une forte consommation en bélite. Ce mélange permet ainsi de diminuer le coût de fabrication pour un BPR en permettant d’économiser la fumée de silice coûteuse et en ne nécessitant aucun traitement thermique. / Reactive Powder Concrete (RPC) is well known for ultra-high mechanical performances and very good durability as well as for a high cost. The aim of this study is to find an extrudable RPC. Abrams cone preliminary tests were made with various contents of superplasticizer and a partial substitution of silica fume by crushed quartz. Then, fives concrete samples were chosen and systematically characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Then, a complete study was made including early-age shrinkage, mechanical strength, gas permeability and chloride diffusion measurements. An experimental extruder was build. Among the five compositions, one of them, where crushed quartz replaces a part of silica fume, exhibits very good properties: good extrudability, very good durability, and better mechanical strength with an improvement of shrinkage. The microstructural study of this composition highlights the effect of the superplasticizer on hydration, with high belite consumption. This composition allows a lower cost of RPC with a decreasing of silica fume content, without thermal treatment.

Le sujet de thèse concerne la maîtrise de la texturation de milieux granulaires par l'étude des dynamiques de structuration et de consolidation et l'application aux poudres céréalières réactives. La démarche s'appuie sur la confrontation d'approches scientifiques complémentaires (physique, physico-chimiques, génie des procédés et technologiques) pour étudier les dynamiques (i.e. évolutions cinétiques sous contraintes mécaniques) de structuration, de croissance, de rétraction et de consolidation. La méthodologie s'appuie sur la mise en œuvre d'une approche multi échelles. (i) À l'échelle des procédés, avec une approche technologique (basée sur une étude paramétrique avec des expérimentations à l'échelle pilote) et avec la construction d'un modèle de description des processus. (ii) À l'échelle des mécanismes pour étudier la génération de contacts (i.e. mécanismes de croissance) et la consolidation des interfaces (i.e. mécanismes de solubilisation & de séchage), avec des approches physico-chimiques expérimentales et le développement de modèles mécanistiques. (iii) À l'échelle de la structure : description de la microstructure interne (distribution de la compacité) et des caractéristiques texturales locales des structures formées. La thèse de doctorat prend en compte la réactivité des poudres pour la construction de modèles mécanistiques de croissance et de consolidation des milieux granulaires. Ces travaux trouvent des applications évidentes pour la filière céréales. / The PhD thesis subject concerns the control of the structures of granular matters, by the study of the dynamics of structuring and consolidation, and the application in reactive cereal powders. The approach leans on the confrontation of complementary scientific approaches (physical, physico-chemical, process engineering and technological) to study the dynamics (i.e. kinetic evolutions under mechanical stresses) of structuring, growth, shrinkage and consolidation. The experimental methodology is based on a multi-scales approach. (i) On the scale of the processes, with a technological approach (based on a parametric study with experiments using pilot scales equipments) and with the construction of a descriptive model of the reactions. (ii) On the scale of mechanisms, to study the generation of contacts (i.e. mechanisms of growth) and the consolidation of the interfaces (i.e. mechanisms of solubilization and drying), with experimental physico-chemical approaches and development of mechanistic models. (iii) On the scale of the structure, with the description of the intern microstructure (distribution of the compactness) and the measurement of local characteristics of the structures. The PhD thesis takes into account the reactivity of powders for the construction of mechanistic models to describe the growth and the consolidation mechanisms of the granular matter. These works find obvious applications for the cereal sector.