Ce travail de recherche est axé sur la compréhension du comportement en flexion, statique et instantané, des structures multimatériaux acier-béton collées du génie civil. La première étape consiste à mener une analyse expérimentale et numérique par éléments finis non linéaire sur la caractérisation de la connexion. L’essai Push-Out a été retenu : deux dallettes de béton C25/30 sont connectées à un profilé métallique. Nous faisons varier la géométrie des dallettes et du joint de colle. La ruine est cohésive dans le béton proche de l’interface par cisaillement. Un effet favorable du frottement entre dallette et presse peut se développer et induire le développement de contraintes de compression et augmenter la contrainte de cisaillement moyenne à l’interface. Les dimensions des éprouvettes et du joint de colle influent sur la charge de ruine. Ainsi, l’essai Push-Out est, dans l’état actuel de connaissances, difficile à utiliser pour la caractérisation de la connexion collée acier-béton en vue du dimensionnement de structures. La seconde partie est consacrée à l’analyse du comportement de poutres mixtes acier béton collées. Un essai sur poutre constituée de prédalles et d’une dalle de compression confirme que le collage est une alternative aux connexions traditionnelles. Nous développons aussi un modèle de calcul en variables généralisées et en variables locales en 3D non linéaire. La modélisation par éléments finis apporte plus de précisions, notamment sur l’état de contraintes à proximité de l’interface et à l’approche de la ruine. Les dimensions du joint de colle et la plastification du profilé influent sur la zone de rupture dans le béton. / This PhD thesis investigates the connection of steel-flexural members by bonding and focuseson static and instantaneous behavior. First, experimental and numerical analyses are performed. A push out test is used : two concrete blocks are connected to steel members. The influence of the concrete blocks and bonding joint geometry is examined. Cohesive shear failure appears in concrete near the interface. Failure can occur when the average shear strain is twice the tension limit of concrete, which can be explained by favorable slipping between the concrete block and the support. In this case, the bonding joint is not only solicited in shear but also in compression. Results depend on the length of bonding joint and concrete blocks geometry. So, push out test cannot be now used to characterize the bonding connection between steel and concrete in order to design structures. The second is about the analysis of the behavior of steel concrete composite beams. A precast beam with compressive concrete was tested. Results show that a bonding connection can be an alternativesolution regardless of the slab manufacturing. We develop two numerical models. The first one is based on multi-layer beam modeling and the second one is a nonlinear 3D finite element model. The stress distribution close to the interface and near failure is more accurate with the finite element model than with the generalized model. Bonding joint geometry and plastification of steel girder have an influence on the failure region in the concrete.

Ce travail porte sur la compréhension du comportement en flexion, statique instantané, en fatigue et en fluage des structures multi matériaux du génie civil, constituées d'acier et de béton et assemblées par un adhésif de type époxy. L'analyse et la résolution du problème posé se feront à deux échelles : au niveau de l'interface et à l'échelle d'un élément de structure. De plus, l'attention sera tout particulièrement portée sur le comportement au cours du temps (fluage, relaxation, retrait…), la fatigue et la durabilité sous différents environnements. La première étape consiste à mener une analyse expérimentale sur la caractérisation de la connexion acier-béton, à l'échelle de l'interface, en vue de repérer les principaux facteurs influençant leur comportement mécanique. Pour cela, L'essai push out, analogue à celui utilisé pour caractériser les connecteurs des ponts mixtes, a été plus particulièrement utilisé. Des essais de vieillissement accéléré par immersion dans un bain d'eau chaude ont été réalisés. Ils n'ont pas diminué la contrainte de cisaillement moyenne à rupture de façon significative mais ont en revanche modifié le mode de ruine qui devient mixte (adhésif et cohésif dans la colle). Cette modification est à la fois due au primaire et à l'adhésif lui-même dont les performances intrinsèques diminuent avec le vieillissement. A l'échelle d'un élément de structure, nous avons enrichi les données expérimentales existantes sur le comportement instantané des poutres mixtes acier-béton collées avec la réalisation de 7 essais de flexion avec deux modes de sollicitation (flexion 3 et 4 points). Ces essais nous donnent une base solide pour nos essais en fatigue et sous fluage. On constate que le mode de ruine est mieux prédit en se basant sur une comparaison entre la contrainte de cisaillement dans les poutres avec les contraintes de cisaillement limite déduites des essais push-out. Cette conclusion montre la pertinence des essais push-out dans l'objectif de les prendre comme critère de dimensionnement. Aussi, et contrairement aux travaux antérieurs, nous pouvons conclure que la contrainte moyenne de cisaillement à l'interface entre le béton et l'acier est supérieure à la résistance en traction du béton utilisé. Pour le comportement à long terme, trois poutres ont été testées sous charge cyclique pour plus de 2 million de cycles et à plusieurs niveaux de charge. Une autre poutre a subi une charge constante pendant 7 mois pour étudier l'influence de fluage sur ce type de structure. Après les essais de fatigue et fluage, le comportement des poutres est analogue à celui des poutres de référence. Nous avons toujours une ruine par rotule plastique et non par cisaillement du joint de colle ce qui confirme sa bonne résistance vis-à-vis ces deux phénomènes / This PhD thesis focuses on understanding the static, fatigue and creep behavior of composite-flexural members made of steel and concrete and assembled by adhesive epoxy. The analysis and resolution of the problem will be carried out at two levels: the interface and the structural element. In addition, attention will be particularly focused on the time-dependent behavior (creep, relaxation, shrinkage ...), fatigue and durability in various environments. The first step is to conduct an experimental analysis on the characterization of the steel-concrete connection in order to identify the main factors influencing their mechanical behavior. To do this, a Push-out test, similar to that used to characterize a steel-concrete element with studs, was especially used. An accelerated aging test, by immersion in a hot water bath, has been made. They have not decreased significantly τu but changed the failure mode which becomes mixed (adhesive and cohesive in the adhesive). This change is due to a decrease of the intrinsic performance of the primary and the adhesive with aging. From a structural point of view, we have improved the existing experimental data on the instantaneous behavior of steel-concrete bonded beams by performing seven beam tests with two modes of loading (3 and 4 point bending test). These tests give us a solid foundation for our fatigue and creep tests. It is found that the failure mode is better predicted based on a comparison between the shear stress in beams with shear limit provided by push-out tests. This finding indicates the relevance of the push-out tests as a design criterion. Also, unlike previous work, we can conclude that the average shear stress at the interface between the concrete and steel is greater than the tensile strength of the concrete used.For the long-term behavior, three beams were tested under cyclic loading for over 2 million cycles with several load levels. Another beam has been test with a constant load for 7 months to investigate the influence of creep on this type of structure. After fatigue and creep tests, the behavior of the beam is similar to that of reference beams. We have always a failure with plastic hinge and not a shear failure which confirms the good resistance of the adhesive joint in case of creep or fatigue

[EN] Several efforts have been made in experimental and theoretical research about shear to understand all the variables that influence the phenomenon. Nowadays, however, due to its complexity, the shear performance of structural concrete elements, especially those without any traditional transversal reinforcement, continue with no clear explanation of the problem. Uncertainty about the problem grows when new variables like fibres are incorporated into the shear study. Research works have demonstrated the effectiveness of steel fibre in improving the mechanical properties of concrete elements. Experimental results reveal that steel fibres have proven effective in improving shear resistance, and they confer some concrete elements more ductility. In adequate amounts, steel fibres can completely or partially substitute traditional shear reinforcements. This is why international codes have included some requirements to take into account the action of fibres on the shear response of concrete elements. However, most recommendations and requirements for steel fibre-reinforced concrete (SFRC) were originally created. New fibres with different materials properties and shapes, such as macrosynthetic fibres, are now available on the market. These fibres, some of which are made of polypropylene, are an alternative in the construction industry given their properties and final cost. Initially, polypropylene fibres were used to control shrinkage cracking. Nevertheless, in the last decade the chemical industry has created larger fibres with better surface shapes, which allows polypropylene fibres to meet the requirements of international codes so they can be used in structural elements. Within this framework, the present PhD thesis aims to contribute to knowledge about fibre reinforced concrete (FRC), especially to study the effectiveness of polypropylene fibres when used as shear reinforcement. For this purpose, a literature review of the material, polypropylene fibre-reinforced concrete (PFRC) and its structural applications is first carried out. This study also discusses the parameters that affect the shear behaviour of traditional concrete and FRC. In order to evaluate the effectiveness of polypropylene fibres in shear, three experimental campaigns are presented. Each campaign represents a different level of study. The first corresponds to the material level, where the shear behaviour of PFRC is evaluated by push-off specimens. The second level involves studying shear in real scale elements. For this purpose, shear critical slender beams were manufactured and tested. The last level corresponds to real application of polypropylene fibres to act as shear reinforcement. In this campaign, deep hollow core slabs, with real sections and supports conditions, were tested. At each level, the shear behaviour of PFRC was evaluated against control reinforced concrete specimens, which were also tested during each campaign. / [ES] Varias investigaciones experimentales y teóricas han sido realizadas para entender el comportamiento a cortante de elementos de hormigón y sus variables. Sin embargo, hoy en día debido a la complejidad del tema, el comportamiento a cortante de elementos de hormigón armado y en especial aquellos que no tienen refuerzo transversal, continúan sin tener una explicación clara. Por otro lado, esta complejidad del cortante aumenta cuando nuevas variables, como las fibras, se incorporan al estudio. Investigaciones han demostrado la efectividad de las fibras de acero para mejorar las propiedades mecánicas de hormigón. Según resultados experimentales, la fibra de acero mejora la resistencia cortante y ductilidad de ciertos elementos. Y en cantidades adecuadas, la fibra puede sustituir total o parcialmente los refuerzos tradicionales de cortante. Es así que varios códigos internacionales han incluido requisitos para tener a las fibras en la respuesta estructural de elementos de hormigón. Sin embargo, estos requerimientos se han creado originalmente para el hormigón reforzado con fibra de acero (Steel fibre-reinforced concrete -SFRC). Nuevas fibras con diferentes materiales y formas, como las fibras macro-sintéticas, han sido introducidas en el mercado. Estas fibras, también llamadas fibras de polipropileno o poliolefina, son una alternativa en la construcción debido a su propiedades y costo final. Inicialmente, las fibras de polipropileno eran usadas únicamente en el hormigón para controlar la fisuración por retracción. Sin embargo, en la última década la industria química ha desarrollado fibras más grandes y con mejores prestaciones de adherencia, que permiten a estas fibras cumplir con requisitos para ser utilizadas estructuralmente. En este contexto, la presente tesis pretende ser una contribución al conocimiento sobre el hormigón reforzado con fibras (Fibre-reinforced concrete - FRC), especialmente en la efectividad de las fibras de polipropileno como refuerzo a cortante. Para esto, primero se realiza un estudio bibliográfico del hormigón reforzado con fibra de polipropileno (PFRC) como material y sus aplicaciones estructurales. Este estudio también tratará sobre los parámetros que afectan el comportamiento a cortante del hormigón tradicional y hormigón reforzado con fibras. Para evaluar la efectividad de las fibras de polipropileno en el cortante, se realizarán tres campañas experimentales. Cada campaña representa un nivel de estudio diferente. El primero es a nivel material en donde se evalúa el comportamiento a cortante a través de especímenes tipo Push-off. El segundo nivel, corresponde al estudio del cortante en elementos a escala real. Para esto se fabrican y ensayan vigas esbeltas críticas a cortante. El último nivel corresponde a una aplicación real de fibras de polipropileno actuando como refuerzo cortante. En esta campaña, se fabrican y ensayan placas alveolares de gran canto con secciones y condiciones de apoyos reales. / [CA] Diverses investigacions experimentals i teòriques han estat realitzades per entendre el comportament a tallant d'elements de formigó i les seues variables. No obstant això, hui en dia a causa de la complexitat del tema, el comportament a tallant d'elements de formigó armat i especialment aquells que no tenen reforç transversal, continuen sense tindre una explicació clara. D'altra banda, aquesta complexitat del tallant augmenta quan noves variables, com les fibres, s'incorporen a l'estudi. Investigacions han demostrat l'efectivitat de les fibres d'acer per a millorar les propietats mecàniques del formigó. Segons resultats experimentals, les fibres d'acer milloren la resistència a tallant i la ductilitat de certs elements. A més, en quantitats adequades, les fibres poden substituir total o parcialment els reforços tradicionals de tallant. És així que diversos codis internacionals han inclòs requisits per a tindre amb compte la resposta estructural de les fibres en els elements de formigó. No obstant això, aquests requeriments s'han creat originalment per al formigó reforçat amb fibres d'acer (Steel fibre-reinforced concrete -SFRC). Noves fibres amb diferents materials i formes, com les fibres macro-sintètiques, han estat introduïdes al mercat. Aquestes fibres, també anomenades fibres de polipropilè o poliolefina, són una alternativa a la construcció a causa de les seues propietats i cost final. Inicialment, les fibres de polipropilè eren usades únicament en el formigó per controlar la fissuració per retracció. No obstant això, en l'última dècada, la industria química ha desenvolupat fibres més grans i amb millors prestacions d'adherència, que permeten a aquestes fibres complir amb requisits per a ser utilitzades estructuralment. En aquest context, la present tesi pretén ser una contribució al coneixement sobre el formigó reforçat amb fibres (Fibre-reinforced concrete - FRC), especialment en l'efectivitat de les fibres de polipropilè com a reforç a tallant. Per això, primer es realitza un estudi bibliogràfic del formigó reforçat amb fibres de polipropilè (PFRC) com a material i les seues plicacions estructurals. Aquest estudi també tractarà sobre els paràmetres que afecten el comportament a tallant del formigó tradicional i del formigó reforçat amb fibres. Per avaluar l'efectivitat de les fibres de polipropilè en el tallant, es realitzaran tres campanyes experimentals. Cada campanya representa un nivell d'estudi diferent. El primer és a nivell material on s'avalua el comportament a tallant a través d'espècimens tipus Push-off. El segon nivell, correspon a l'estudi del tallant en elements a escala real. Per això es fabriquen i assagen bigues esveltes crítiques a tallant. L'últim nivell correspon a una aplicació real de fibres de polipropilè actuant com a reforç a tallant. En aquesta campanya, es fabriquen i assagen plaques alveolars de gran cantell amb seccions i condicions de suports reals. / Ortiz Navas, FR. (2020). Effectiveness of polypropylene fibres as shear reinforcement in structural elements [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/153147

Ce travail porte sur l'étude des comportements en flexion à court et long termes des poutres hybrides collées constituées d'un profilé pultrudé GFRP et d'une dalle en béton, assemblés par un joint de colle époxy. L'utilisation du collage dans des structures réelles se heurte encore à la réticence des concepteurs en raison du manque de garanties sur la durabilité à long terme et de l'absence d'outils de modélisation donnant la durée de vie en service des assemblages collés. La présente étude constitue donc un jalon dans cette démarche de compréhension du comportement à long terme de ces structures collées. Elle s'appuie sur analyse multi-échelles qui permet d'aborder le problème à l'échelle locale de l'interface (essai pushout) et à l'échelle globale de l'élément de structure (essai de flexion sur des poutres). Des essais de vieillissement accéléré ont tout d'abord été conduits pour étudier les effets de l'humidité et de la température sur l'adhésif seul et sur l'assemblage structural et il en ressort que l'eau, et notamment une immersion prolongée, s'avère particulièrement néfaste à la résistance au cisaillement des éprouvettes et modifie leur mode de ruine. La réponse instantanée de l'assemblage pultrudé-béton a ensuite été plus amplement étudiée. Grâce à une étude paramétrique expérimentale, une géométrie et une méthode de fabrication des éprouvettes ont été définies pour assurer la reproductibilité des résultats et limiter leur dispersion. De plus, un modèle numérique 3D a été développé dans le code d'éléments finis Cast3m et montre une distribution de contraintes, notamment de cisaillement, non uniforme le long de la surface de collage avec une concentration aux extrémités du joint. Une analyse paramétrique numérique a permis d'identifier les dimensions des dallettes et du joint de colle comme des paramètres influents sur la résistance des éprouvettes. Enfin, le comportement en fluage d'une poutre hybride est étudié. Sous l'effet d'un vieillissement naturel, seul, le joint d'adhésif ne s'avère pas impacté. Des essais de fluage en flexion 3-points ont été effectués pour étudier les réponses à long terme du profilé seul et de la poutre hybride. Ils montrent une augmentation considérable du déplacement des poutres en raison du fluage et du retrait du béton et du fluage du profilé. Des modèles 3D en variables locales, dans le cadre de la viscoélasticité linéaire, sont développés dans Cast3m et permettent de fidèlement restituer l'évolution des déplacements et des états de déformation au cours du temps pour les différentes poutres testée / This dissertation focuses on the short- and long-term responses of bonded hybrid beams consisting of a GFRP-pultruded profile bonded by an epoxy adhesive joint to a reinforced concrete-slab. The problems related to the durability and the long-term response of these structures still represent an open issue. The present study is meant to increase the knowledge and understanding of these hybrid structures in this context. Firstly, different accelerated ageing tests were carried out to evaluate the effects of some environmental agents such as water, moisture and freeze thaw cycles in the behaviour of GFRP/concrete bonded assemblies. Mechanical characterizations were carried out on control and exposed of both materials and push-out specimens to quantify the degradation and damage of the mechanical resistance of each material and of the adhesive bond properties. The water effect on the adhesion of the joints was found to be significant, especially at longer immersion times. The second part was directed at characterizing the push-out test. An experimental parametric study was performed to elaborate a methodology of fabrication of the push-out specimens that can reduce the dispersion of results and give an accurate prediction of the shear strength on a limited set of specimens. Also, a 3D finite-element model was developed using the finite-element code Cast3m. This model showed that the stress components, especially peel and shear stresses, are not constants across the bonding area and peaking near the free edges (stress concentrations). A numerical parametric study allowed to conclude that the most effective geometrical parameters influencing bond between GFRP and concrete were the bonded length and the dimensions of the concrete substrate. Last part deals with experimental and numerical investigations carried out to study the short- and long-term flexural behaviour of full-scale hybrid beams. All experiments showed considerable increase in beam deflection over time due to concrete creep and shrinkage and GFRP creep. Finally, 3D-finite-element models, realized with Cast3m, are developed based on the incremental formulation of the linear-viscoelasticity theory. The proposed models allow evaluation of the long-term deflection of the pultruded and hybrid beams. Using the proposed model, evolution with time of stresses, strains and displacements in different location of the hybrid beam are obtained

L'effet de l'hétérogénéité du milieu physique sur le transport de solutés dans les eaux souterraines est bien connu, mais le couplage avec les processus biochimiques en milieu hétérogène est un problème plus complexe générant des processus non linéaires dépendants de la nature du milieu et des cinétiques de réactions. Certaines réactions telles que la dénitrification font intervenir une activité biologique pour laquelle l'influence des conditions de transport reste peu connue. Cette étude cherche à caractériser l'influence des vitesses d'écoulement sur la réactivité. Les mécanismes contrôlant les processus biogéochimiques sont dépendants de l'échelle d'étude. A l'échelle d'un tube de diamètre 2 mm, où une réaction de dénitrification s'opère sous différentes contraintes d'écoulement, les expériences montrent tout d'abord un contrôle biologique de la réactivité qui devient par la suite un contrôle physique pouvant s'expliquer par des phénomènes de diffusion au sein du biofilm formé. A l'échelle d'un milieu poreux ces travaux ont permis d'identifier une réaction de dénitrification incluant de la biotite comme donneur d'électron. A l'échelle du site des essais de push-pull ont permis de quantifier les cinétiques de dégradation des nitrates ainsi que les cinétiques de production des sous produits de réaction tels que le protoxyde d'azote. Ces informations permettent d'estimer l'influence de cette réaction à l'échelle du site. Ces travaux permettent d'améliorer des connaissances sur la réactivité dans les aquifères à différentes échelles.

Les travaux de cette thèse ont pour objectif d’améliorer la connaissance du comportement desbâtiments en béton armé. Ce comportement est notamment lié à celui de la liaison entre l’acier etle béton, qui permet de transférer les efforts entre les deux matériaux. La connaissance de cetteinterface conduit ainsi à l’amélioration de la conception des structures. Le cas spécifique desenceintes de confinement de réacteurs nucléaires induit une sollicitation particulière de la liaisonpar rapport aux sollicitations habituelles (comme la présence de traction en fibre inférieure d’unepoutre). Afin d’étudier cet état de contraintes, un essai push-in, peu étudié dans la littérature,est mis en place. Une instrumentation par fibres optiques innovante, précise et peu intrusive, estinsérée dans le béton et l’acier, permettant d’accéder aux déformations locales des deux milieux.De nombreuses données sont ainsi obtenues à différents stades du comportement de la liaisonacier-béton. Les essais réalisés font varier la longueur d’interface, menant à l’observation deplusieurs modes de rupture de l’éprouvette qui sont comparés entre eux. Celui correspondant auglissement de l’interface est plus particulièrement étudié. Le comportement précédent la rupture,souvent qualifié de linéaire, est également investigué. L’étude est complétée par la réalisation demesures post-mortem non destructives de perméabilité et par rayons X. Des phénomènes connuset nouveaux sont observés et permettent d’affiner les connaissances sur le comportement de laliaison acier-béton. Ces travaux pourront conduire à améliorer la précision de la modélisation ducomportement des structures en béton armé. De plus, les marges d’incertitude utilisées dans lescodes d’ingénierie sont susceptibles d’être diminuées. / This research aims at improving the knowledge about the behavior of reinforced concretebuildings. This behavior relies in particular on the steel-concrete link one, allowing to transferstresses between the two materials. Knowing the bond behavior leads to optimise the structuredesign. The specific case of confinement vessels of nuclear structures induces a special link sol-licitation compared to the usual sollicitations (such as presence of traction in the beam lowerfiber). In order to study this stress state, a push-in test, less studied according to the litterature,is set up. A new, precise and less-intrusive instrumentation by optic fiber is set up inside theconcrete and the steel, giving access to local strains of both mediums. Much data is obtainedat different steps of the steel-concrete interface behavior. Different interface lengths are used,leading to several rupture modes that are compared one to each other. The interface sliding oneis more particularly studied. The behavior before the rupture, sometimes qualified as linear, isinvestigated as well. Post-mortem non destructive measurements (permeability and X-ray to-mography) are finally performed. Known and new phenomena are observed and allow to refinethe knowledge regarding the steel-concrete link. This reasearch could lead to improve the mo-deling accuracy of reinforced concrete behaviors. Moreover, the uncertainty margins used in theengineering codes are likely to decrease.

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Les processus microbiens ont une importance déterminante dans la dynamique des processus réactifs dans les eaux souterraines. La compréhension de la variabilité spatiale et temporelle de ces phénomènes, et le développement de méthodes expérimentales de terrain, ouvrent de nouveaux champs de recherches et d'applications allant de la remédiation des aquifères contaminés à la compréhension des grands cycles biogéochimiques naturels. Dans le premier volet de cette thèse nous présentons des observations de terrain permettant de comprendre le rôle des fractures sur la formation d'un ''hotspot'' d'activité microbienne en profondeur. Du fait de leur forte réactivité, ces ''hotspots'' peuvent dominer la dynamique biogéochimique des milieux souterrains, malgré leur faible extension spatiale. Nous avons ainsi analyser les conditions de formation d'un tapis microbien par des bactéries ferro-oxydantes à 60 mètres de profondeur sur l'observatoire de Ploemeur (réseau H+) alors que ces phénomènes ont été observé jusqu'à présent en surface. Les résultats de cette étude montrent que des circulations hétérogènes, liées à la structure des milieux fracturés, créent des zones mélanges entre des eaux riches en fer et des eaux oxygénées, à l'origine de ce hotspot microbien. Le deuxième volet de ce travail de thèse a été consacré au développement d'une méthode innovante pour la mesure en continu de l'activité microbienne dans les eaux souterraines. La méthode est basée sur l'utilisation de la Fluoréscéine DiAcétate (FDA) dont le produit de réaction peut être mesuré en continu par un fluorimètre de terrain. Après avoir testé et validé les protocoles sur des solutions enzymatiques et des eaux naturelles en laboratoire, nous avons mis en œuvre cette technique sur le terrain au cours d'expériences de traçages réactifs. Un modèle cinétique nous a permis d'approcher les résultats obtenus en laboratoire, et de comparer nos résultats de terrain aux calibrations effectuées in vitro. Cette méthode ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour la caractérisation des processus biogéochimiques sur le terrain. / Microbial processes play a key role in controlling biogeochemical reactivity in groundwater. The understanding of the spatial and temporal variability of these phenomena and the development of novel experimental field methods, has opened new fields of research and applications, ranging from groundwater remediation to understanding of global biochemical cycles. In the first part of this thesis, we present field observations providing new insights on the role of fractures in the formation of a hotspot of microbial activity. Because of their large reactivity, these hotspots can dominate the biogeochemical dynamics of subsurface systems, despite their small spatial extent. We have thus analyzed the conditions for the formation of a microbial mat composed of iron-oxidizing bacteria at 60 meters depth in the Ploemeur fractured rock observatory (H+ network) while these phenomena are usually observed at the surface. These results show that heterogeneous flowpaths, linked to the structure of fractured media, create mixing zones between iron rich water and oxygen rich water, at the origin of the microbial hotspot. The second part of this work was devoted to the development of a novel method for a continuous measurement of microbial activity in groundwater. The method is based on the use of Fluorescein DiAcetate (FDA) whose product of reaction can be measured continuously by a field fluorimeter. After testing and validating protocols in the lab on enzymatic solutions and natural water, we have implemented this technic in the field in reactive tracer test experiments. A kinetic model allowed us to interpret the lab results, and to compare them to the field kinetics. This method thus opens new perspectives for the characterization of biogeochemical processes in the field.

The presented dissertation thesis is focused on analysis of alternative test method for determination of mechanical parameters of cement based composites. A disk shaped specimen with diameter 150 mm, thickness 60 mm was analysed and its modification for use on compact tension test (CT). Such a test is hereinafter referred to as modified compact tension (shortly MCT or MDCT)). This test configuration was chosen for testing the static and fatigue properties of cement based composites precisely because of its traditional use for fatigue testing of metallic materials. Specimens with a different cross-sections can also be used for MCT, but the work is exclusively focused on circular specimen, for example because it could be easily cut from drill core taken directly from the existing structure, on which the properties are more relevant to the age of the used concrete of the controlled structure. The modified compact tension test was firstly calibrated by numerical simulations involved the tuning of the shape of the numerical model and used material models of concrete and steel. Then the laboratory testing of modified compact tension on several levels were performed. The adequacy of the numerical model was verified against the pilot laboratory testing of the MCT test. Furthermore, the comparison of the modified compact tension test and its suitability for determining of fracture mechanical parameters of cement based composites with the three point bending test, which is the standardized test configuration for these purposes was performed. Another laboratory testing was focused of determining of fracture mechanical parameters of concrete mixture classified in strength class C30/37 and the pilot study of fatigue parameters of the same strength class of the concrete mix. The work was also presented numerical simulations of the push-out test, focused on the connection of concrete and steel with epoxy adhesive.

The dissertation thesis deals with the preparation and characterisation of a-CSi:H and a CSiO:H thin films prepared using the process of plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD). Tetravinylsilane (TVS) and its mixtures with argon and oxygen were used to deposit films on both planar substrates and fibre bundles. Main characterisation techniques were employed to study the topography of films, namely atomic force microscopy (AFM). Their mechanical properties were studied through nanoindentation; the nanoscratch test was used to assess the film adhesion to the substrate. Other analysed properties were internal stress and friction coefficient. The particular attention was paid to the work of adhesion and its determination. This knowledge was further applied to the preparation of surface treatments of glass fibres and, subsequently, polymer composites. Those were tested using the push-out test and the short beam shear test. Based on the results, the effects of deposition conditions and the relationships between the studied properties and quantities were determined.