Les accidents graves de centrales nucléaires ont une probabilité d’occurrence très faible, mais compte tenu des risques encourus, il est nécessaire de savoir prédire l’évolution de l’accident. Dans le scénario le plus critique, le dégagement de chaleur induit par la désintégration des produits de fission entraînerait la fusion du cœur et la formation d’un magma (« corium ») qui tomberait sur le radier en béton du bâtiment réacteur, provoquant sa fusion. L’objectif des études est d’évaluer la vitesse de fusion du béton. Dans ce contexte, le travail effectué dans cette thèse se situe dans la continuité du modèle de ségrégation de phases développé par Seiler et Froment, et s’appuie sur les résultats expérimentaux des essais ARTEMIS. D’une part, nous avons développé un nouveau modèle de transferts à travers le milieu interfacial. Ce modèle fait intervenir trois mécanismes de transfert : la conduction, la convection et un dégagement de chaleur latente. D’autre part, nous avons revu la modélisation couplée du bain et du milieu interfacial, ce qui a conduit au développement de deux nouveaux modèles : « le modèle liquidus », pour lequel on suppose qu’il n’y a pas de résistance au transfert de soluté, et le « modèle à épaisseur de milieu interfacial constante », pour lequel on suppose qu’il n’y a pas de dissolution du milieu interfacial. Le modèle à épaisseur de milieu interfacial constante permet de prédire correctement les valeurs expérimentales de la vitesse de fusion du béton et de la température du bain, dans les essais 3 et 4 tandis que le modèle liquidus, appliqué aux essais 2 et 6, prédit correctement l’évolution de la vitesse de fusion et de la température du bain / Severe accidents of nuclear power plants are very unlikely to occur, yet it is necessary to be able to predict the evolution of the accident. In some situations, heat generation due to the disintegration of fission products could lead to the melting of the core. If the molten core falls on the floor of the building, it would provoke the melting of the concrete floor. The objective of the studies is to calculate the melting rate of the concrete floor. The work presented in this report is in the continuity of the segregation phase model of Seiler and Froment. It is based on the results of the ARTEMIS experiments. Firstly, we have developed a new model to simulate the transfers within the interfacial area. The new model explains how heat is transmitted to concrete: by conduction, convection and latent heat generation. Secondly, we have modified the coupled modelling of the pool and the interfacial area. We have developed two new models: the first one is the “liquidus model”, whose main hypothesis is that there is no resistance to solute transfer between the pool and the interfacial area. The second one is “the thermal resistance model”, whose main hypothesis is that there is no solute transfer and no dissolution of the interfacial area. The second model is able to predict the evolution of the pool temperature and the melting rate in the tests 3 and 4, with the condition that the obstruction time of the interfacial area is about 105 s. The model is not able to explain precisely the origin of this value. The liquidus model is able to predict correctly the evolution of the pool temperature and the melting rate in the tests 2 and 6

Cette thèse fait partie du projet FLUXOBAT (ANR-PRECODD 2008), qui a pour objectif global de développer une méthodologie robuste et fiable d4estimation des transferts de Composés Organiques Volatils (COV) du milieu souterrain vers l4air intérieur et extérieur. Ce travail concerne l4étude à l4échelle du laboratoire des transferts d4un COV type, le trichloréthylène (TCE), au travers d4un sol modèle (sable) et surtout du béton, en conditions isothermes et pour des milieux secs. Les moyens utilisés sont la modélisation numérique et une série d4expériences en laboratoire. Une étude préliminaire reproduisant des expériences existant dans la littérature dans le sable uniquement, a tout d4abord permis de mettre en place les outils expérimentaux et numériques nécessaires à la modélisation du problème, avant la réalisation de l4étude sur le matériau béton, bien plus complexe. L4étude des transferts dans le béton a été divisée en plusieurs étapes. Dans un premier temps, les transferts dans la pâte de ciment, plus homogène, ont été caractérisés. En particulier, la valeur du coefficient de sorption du TCE dans ce matériau a été obtenue à l4aide du suivi expérimental de la réponse à un « pulse » de polluant. Puis, les paramètres caractéristiques (porosité, perméabilité, ouverture des fissures, coefficient de diffusion effectif) des échantillons tests de « béton complet » ont été mesurés. Un protocole de caractérisation complète des galettes de béton a été mis au point, associé à la création d4un dispositif permettant la mise en place d4expériences de transferts du TCE (composé dont l4étude est complexifiée par son caractère particulièrement agressif) et applicables à tout milieu poreux consolidé. La problématique de l4hétérogénéité du béton, due à la présence de granulats et de fissures, a été traitée afin de proposer des équations de transfert moyennées donnant une meilleure description des transferts. Les conditions d4un cas de pollution « réel » ont été reproduites à l4échelle du laboratoire, sur un modèle réduit, dans une colonne de sable surmontée d4une galette de béton et d4une cavité en dépression représentant un bâtiment, pour étudier les transferts de TCE et valider la caractérisation développée dans l4étude. Les expériences de transferts réalisées sont reproductibles, ont été interprétées numériquement (sous Comsol multiphysics®), et ont permis de confirmer la pertinence de la simulation des transferts à l4aide de la caractérisation développée dans cette étude. Ce travail a permis de mettre, en particulier, en évidence l4importance de la caractérisation fine du béton, dont les propriétés et l4hétérogénéité sont des facteurs très influents sur les transferts, qui ne peuvent pas être décrits correctement avec des modèles analytiques simplifiés. Les résultats comportent l4estimation des paramètres caractérisant les transferts de COV dans le béton, et une compréhension fine des transferts du TCE dans ce matériau. / This thesis is part of the project FLUXOBAT (ANR-PRECODD 2008), which has the overall objective to develop, a robust and reliable methodology for estimating the transfer of Volatile Organic Compounds (VOC) from the soil to the indoor and outdoor air. This work concerns the study, at laboratory scale, of a typical VOC, the Trichlorethylene (TCE), transfer through a model soil (sand) and through the concrete material, under isothermal and dry conditions. Methods used include numerical modeling and a series of laboratory experiments. A preliminary study replicating experiences existing in the literature, with sand only, was first implemented to develop the tools necessary for experimental and numerical modeling of the problem, before the completion of the study with the concrete material, although more complex. The study of transfers in concrete has been divided into several stages. Initially, the transfers in the cement paste, more homogeneous, have been characterized. In particular, the value of the sorption coefficient of TCE in this material was obtained using the experimental response to a "pulse" of pollutant. Then the characteristic parameters (porosity, permeability, crack opening, effective diffusion coefficient) of "complete concrete" test samples were measured. A protocol for complete characterization of concrete slabs has been developed, associated with the creation of a device for the implementation of TCE transfer experiences (compound whose study is complicated by its very aggressive character) and applicable to any consolidated porous medium. The problem of heterogeneity of concrete, due to the presence of aggregates and cracks, has been treated to propose averaged transfer equations, giving a better description of the transfers. The conditions of a "real" pollution incident were reproduced in laboratory, modeled by a sand column topped by a concrete slab and a vacuum cavity representative of a building, in order to study the transfer of TCE and validate the characterization developed in the study. The transfer experiments are reproducible, were numerically interpreted (with COMSOL Multiphysics®), and have confirmed the relevance of the transfer simulation using the characterization developed in this study. This work has enabled, in particular, to highlight the importance of detailed characterization of the concrete, which properties and heterogeneity are exceedingly influential on transfers, and which cannot be described correctly with simplified analytical models. The results include the estimation of parameters characterizing the transfer of VOCs into the concrete, and a keen understanding of transfer of TCE in this material.

Les différents processus de dégradation des structures de génie civil induisent une micro, puis macro- fissuration du béton. Celle-ci génère alors une réduction des propriétés mécaniques de l'ouvrage et, à terme, sa perte d'étanchéité. Il est donc nécessaire de fournir des informations quant à la présence et à la taille de fissures pour procéder aux réparations nécessaires et conserver l'intégrité de l'ouvrage. Dans un premier temps, le contrôle du béton ainsi que la morphologie de la fissure réelle sont présentés. La notion de contacts entre ses lèvres est introduite pour définir la problématique de sa caractérisation. La bibliographie montre que les méthodes acoustiques standards ne sont pas adaptées à la caractérisation d'une fissure dans le béton. Deux pistes sont alors identifiées : les ultrasons diffus et l'acoustique non linéaire. Nous présentons dans un second temps la caractérisation de la fissure par analyse du transport de l'énergie suivant une équation de diffusion. Les paramètres associés (diffusivité et dissipation) sont déterminés expérimentalement sur des éprouvettes fissurées sur différentes profondeurs. Nous introduisons et définissons le temps d'arrivée du maximum de l'énergie (ATME) qui s'avère être le paramètre le plus sensible à la partie ouverte d'une fissure. Son évolution au regard des incertitudes de mesure ne permet toutefois pas de caractériser totalement la partie fermée. Une simulation numérique en différences finies est réalisée. Elle met en évidence le rôle des contacts au sein de la partie fermée de la fissure et confirme les observations expérimentales. / The various processes of deterioration of the building structures lead to a micro and macro-cracking of the concrete. Consequently, the mechanical properties of the structure are reduced and, eventually, the building is no longer airtight. It is therefore necessary to supply information regarding the presence and size of cracks to carry out the necessary repairs and keep the integrity of the structure. First, the control of concrete as well as the morphology of the actual crack are presented. The notion of contacts between its lips is introduced to define the problem of its characterization. The bibliography shows that the standard acoustic methods are not adapted for characterizing of a crack in concrete. Two tracks are then identified: the diffuse ultrasound and the nonlinear acoustics. Subsequently, we present the characterization of the crack by analyzing the transport of the energy with a diffusion equation. The associated parameters (diffusivity and dissipation) are experimentally determined on test tubes cracked at different depths. We introduce and define the arrival time of the maximum energy (ATME), which turns out to be the most sensitive parameter to the open part of a crack. Its evolution with regard to the measurement uncertainties does not allow a full characterization of the closed part. A digital modeling in finite differences is performed. It highlights the role of the contacts within the closed part of the crack and confirms the experimental observations. Then, we present the nonlinear acoustics and the associated methods applied to concrete.

Dans le domaine de la construction, le béton constitue le matériau le plus consommé. Afin de favoriser le remplissage des coffrages in situ, les bétons sont liquéfiés ponctuellement suite à l'insertion successive d'une aiguille vibrante. Malgré l'arrivée sur le marché des bétons très fluides à auto-plaçant, les bétons ordinaires représentent plus de 90% des formulations employés sur les chantiers. Cependant, les recommandations traditionnelles actuelles se basent sur des études établies au cours de la première moitié du siècle dernier. Ainsi, nous choisissons de les revisiter afin d'incorporer les progrès actuels sur la rhéologie des matériaux cimentaires. A partir d'une étude de la littérature, nous établissons les liens entre les caractéristiques mécaniques des matériels vibrants et le comportement en écoulement des bétons. Puis, dans le chapitre deux, nous mettons en évidence pour quelles consistances de matériau la vibration est réellement nécessaire. Par la suite, nous développons un modèle analytique simple afin de prédire le diamètre d'action d'un vibreur et nous le comparons à deux configurations de mises en œuvre. Enfin, nous proposons un temps minimal de vibration nécessaire au compactage du matériau et un temps maximal afin d'assurer un parement de qualité / In the field of construction, concrete is the most used material. In order to facilitate the casting process, concretes are liquefied punctually following the successive insertion of an internal vibrating poker. Despite the introduction of very fluid to self-compacting concrete, ordinary concrete represents more than 90% of the mix-design used on building sites. However, international recommendations are based on studies carried out during the first half of last century. Thus, we choose to investigate theses recommendations in order to incorporate the current progress on the rheology of cementitious materials. From a study of the literature, we establish the relationship between the mechanical properties of vibrating poker and the fresh behavior of concrete. Then, in chapter two, we determine, for which consistency, the vibration is really needed. Thereafter, we develop a simple analytical model to predict the diameter of action of internal poker and we compare two configurations of casting. Finally, we propose a minimum time of vibration required for compaction of the material and a maximum time to ensure a surface quality

Les bâtiments affectent fortement l’environnement à travers les consommations d’énergies et de ressources naturelles. Afin de limiter ces impacts, l’intégration de matériaux bio-sourcés dans la construction, tels que béton de chanvre, apparaît comme une solution pertinente. Les composites à base de chanvre présentent en outre un comportement hygrothermique spécifique conduisant à limiter les besoins énergétiques du bâtiment tout en assurant un bon niveau de confort ressenti. Ce type de matériau non porteur est utilisé en remplissage pourdifférentes applications (Mur, Dalle, Toit) et en enduit isolant. Cette thèse vient en appui du projet ANR « BetonChanvre » visant à optimiser la formulation de tels mélanges en liaison avec les process de fabrication des partenaires industriels et à caractériser les matériaux élaborés. Différents types de chanvre (fibré ou non, traité hydrofuge) et différents liants (chaux, sulfate de calcium) sont utilisés. Les formulations proposées dérivent de formulations de référence produites par les partenaires industriels. Les caractéristiques physiques des différents composites étudiés (masse volumique apparente, masse volumique réelle, porosités ouverte et totale) sont mesurées. Les propriétés hydriques sont quantifiées en régime permanent via la mesure des isothermes de sorption (adsorption/désorption) et de la perméabilité à la vapeur. Les isothermes de sorption sontmesurées selon la méthode discontinue par paliers successifs d’humidité relative croissante puis décroissante. La perméabilité à la vapeur est mesurée selon la méthode de la coupelle. Différents couples d’hygrométrie sont testés pour évaluer l’évolution de la perméabilité en fonction de la teneur en eau. La diffusivité hydrique est calculée à partir de la modélisation des isothermes de sorption et de la perméabilité à la vapeur. Enfinla caractérisation des performances mécaniques repose sur l’identification de la résistance à la compression, des modules de déformation (apparent et élastique) et de la contrainte résiduelle pour une déformation à 15%. L’impact du phénomène de vieillissement/carbonatation sur les caractéristiques hydriques et mécaniques est évalué sur des échantillons carbonatés en incubateur CO2. L’interprétation des résultats permet d’identifier différents principes de formulation en lien avec les performances hydriques et mécaniques finales ciblées pour le composite. Il en ressort que c’est l’association du liant avec le chanvre qui permet d’assurer des performances optimales. Toutefois, les optimum vis à vis des réponses hydrique et mécanique ne sont pas concordants. / Buildings strongly affect environment through energy and raw consumption. In order to reduce these impacts, the use of biobased building materials, like hempconcrete appears as a relevant solution. Hemp based composites lead to specific hygrothermal behavior limiting energy needs of buildings and insuring a good felt comfort level. These non load bearing materials are used as filling material for various applications (Wall, Floor, Roof) and as insulating rendering. This phD Thesis supports the ANR project « BetonChanvre » and concerns the optimization of the formulation in link with manufacturing process of the industrial partners and the characterization ofthese materials. Several kinds of hemp shiv (with and without fibers, with water repellant treatment) and of binders (lime, calcium sulfate) are used. The proposed formulation derives from reference formulations given by industrial partners. The physical characteristics of the studied materials (apparent density, bulk density, total and open porosity) are measured. The hydric properties are quantified under steady-state through sorption isotherms (adsorption/desorption) and water vapor permeability. The sorption curves are measured following the discontinuous method at successive stages of increasing, and then decreasing, relative humidity. The water vapour permeability is measured with the cup method. Several sets of relative humidities are considered in order to study the variation of permeability versus humidity. The hydric diffusivity is calculated from the fitting of the sorption curve and of the water vapor permeability. Finally, the characterization of mechanical performances is given from the compression strength, from the strain modulus (apparent and elastic) and from the residualstrength for 15% of strain. The impact of ageing and carbonation on hydric and mechanical characteristics isestimated on specimens carbonated with CO2 incubator. The data treatment allows identifying several formulations rules for such kind of bio-based composite, in link with the expected hydric and mechanical performances. Results highlight that only the mix of shiv with mineral binder allows to reach the optimalperformances. Despite, the formulations for mechanical or hydric optimum don’t met.N°

Les structures sont parfois soumises à des sollicitations extrêmes telles que des chocs et des séismes, dont les conséquences peuvent être désastreuses. La réduction de la vulnérabilité au séisme du bâti existant est un enjeu de société de première importance. Le renforcement d'éléments structuraux par matériaux composites collés offre une solution intéressante, mais les règles de dimensionnement concernant l'application de tels matériaux pour le renforcement parasismique n'ont pas encore toutes été clairement établies. Le présent travail de thèse se propose de contribuer à l'établissement de ces règles pour le renforcement de poteaux en béton armé, par matériaux composites. Une campagne expérimentale a donc été menée sur plusieurs poteaux en béton armé, d'échelle représentative ; diverses configurations de renforcement ont été appliquées sur ces corps d'épreuve, qui ont ensuite été testés en flexion composée alternée. Ces différents essais nous ont permis d'analyser le comportement des poteaux selon la présence ou non de confinement (tissu de fibres de carbone), de renforcement à la flexion (lamelles), et d'ancrage des lamelles de renfort en matériaux composites. Cette notion d'ancrage des composites a fait l'objet d'une campagne expérimentale complémentaire, visant à caractériser une technique d'ancrage innovante et à en vérifier les performances. Grâce à ces différents essais, les gains en termes d'énergie dissipée apportés par les différentes configurations de renforcement, les gains en termes de ductilité globale de la structure ainsi qu'en termes d'augmentation de la charge portante ont été vérifiés. Outre ces aspects quantitatifs, ce travail a permis de proposer des pistes pour l'établissement de règles de dimensionnement de ces renforts spécifiques à la réhabilitation parasismique, en lien avec les normes actuelles, et notamment l'Eurocode 8 / Structures can be submitted to severe loadings, especially impacts and earthquakes, and reducing the seismic vulnerability of existing structures is thus an important issue. Retrofitting by Fibre-Reinforced Polymer (FRP) is an interesting technical solution but design rules have to be developed concerning their application for seismic strengthening. This thesis aims to contribute to the development of design rules concerning the strengthening of reinforced concrete columns by FRP. For this purpose, an experimental campaign carried out on full-scale reinforced concrete columns has been undertaken. Different strengthening configurations have been applied to columns, which were then tested under combined axial and lateral load. Those tests helped to analyze the behaviour of columns depending on the FRP confinement (carbon FRP jacket), on flexural reinforcement (carbon plates) and on anchorage of FRP. An additional experimental campaign has been undertaken in order to characterize an innovative anchoring system and assess its performance. The purpose of the study was to evaluate the effectiveness of the different strengthening configurations in increasing the dissipated energy and the ductility. In addition to the quantitative aspects, it was made possible to propose design rules for the use of FRP in seismic rehabilitation, linked to current rules, especially Eurocode 8

La dégradation du béton associée à l’exposition en ambiance hivernale rigoureuse est une problématique connue en Amérique du Nord en raison de la sévérité du climat en période hivernale. Un des types de dégradation, la fissuration interne, se manifeste par l'apparition d'une intense microfissuration du béton en surface, mais aussi à l'intérieur de la masse. Celle-ci peut conduire à une perte de cohésion du matériau, réduisant ses caractéristiques mécaniques et sa perméabilité. Dans un souci de développement durable et de recherche performancielle, des liants ternaires, comprenant des ajouts minéraux autre que la fumée de silice ont été développés. Les études scientifiques portant sur l’influence du facteur d’espacement à ce type de dégradation sont peu nombreuses, voire inexistantes. Il est par conséquent important de vérifier si les spécifications actuelles permettent d’assurer la confection d’un matériau durable au gel. Dans ce mémoire, nous avons étudié l’influence du facteur d’espacement, du paramètre E/L, de l’influence du type de superplastifiant et d’un granulat marginal sur la résistance à la fissuration interne des bétons en utilisant l’essai accéléré normalisé ASTM C666, procédure A lors de l’utilisation de liants ternaires. Une grande partie de cette recherche a porté sur l’étude de la relation entre le facteur d’espacement et la tenue aux cycles gel-dégel des bétons. Le projet s’est divisé en 4 phases, la première a permis de déterminer un intervalle contenant le facteur d’espacement critique pour chacun des liants étudiés. Il est ainsi établi qu’il est nécessaire d’avoir un facteur d’espacement inférieur à 340 µm pour assurer la durabilité des bétons V-S formulés à partir de liants ternaires. La deuxième phase a montré que le type de superplastifiant n’influe pas sur le facteur d’espacement critique, mais change les caractéristiques du réseau d’air à l’état frais. La troisième phase a porté sur l’analyse de l’influence d’une variation du rapport E/L sur la durabilité au gel-dégel. Il en résulte qu’une variation dans les limites permises n’a pas d’incidence sur le facteur d’espacement critique tant que les hypothèses restent dans l’intervalle prescrit par le tome VII de la norme 3101. La dernière et quatrième phase a permis de montrer que le granulat marginal sélectionné n’a pas d’incidence particulière sur la résistance au gel-dégel en fissuration interne.

Le laitier EAF inox et le laitier AOD sont les deux principaux laitiers issus de l'élaboration des aciers inoxydables. Aujourd'hui ces laitiers ne sont valorisés qu'en construction routière. Cette utilisation ne permet pas d'assurer une valorisation complète et pérenne de ces laitiers dont une large part reste stockée. Compte tenu des propriétés physiques des laitiers EAF inox et AOD solidifié par stabilisation, leur utilisation comme granulats dans le béton peut être intéressante. L'objectif de cette thèse est d'étudier la faisabilité de cette voie de valorisation. Ces travaux sont réalisés en deux parties.Premièrement les propriétés physico-chimiques et mécaniques des granulats de laitiers EAF inox et AOD stabilisé sont déterminées. La composition minéralogique complète de ces granulats de laitiers issus de l'élaboration d'aciers inoxydables est aussi analysée afin de rechercher la présence éventuelle de minéraux instables et incompatibles à leur utilisation dans le béton. Compte tenue de la fluorescence sous rayons ultra-violet (UV) des laitiers, une nouvelle approche qui associe les UV et les analyses minéralogiques courantes (DRX, MEB, EDS) est développée dans cette étude. Cette étape de caractérisation des granulats des laitiers étudiés fait de ce mémoire de thèse le premier rapport sur la caractérisation physique, chimique et minéralogique des granulats de laitier AOD stabilisé. La deuxième étape de cette étude consiste à réaliser des bétons en substituant, dans des proportions variées, des granulats naturels silico-calcaires d'un béton de référence par des granulats de laitiers EAF inox et AOD stabilisé. Les propriétés physiques et mécaniques de ces bétons à matrice ordinaires et à hautes performances sont évaluées. Une étude de durabilité de ces bétons est aussi effectuée à travers le suivi des propriétés mécaniques des bétons sur 365 jours, l'analyse d'indicateurs de durabilité et la réalisation d'essais de gonflement. Enfin des observations MEB sont faites sont faites les échantillons de béton âgés de 365 jours pour observer et analyser le réseau de fissures à l'interface granulat – matrice cimentaire. Les résultats montrent des propriétés adaptées à une utilisation structurelle, avec une légère amélioration des caractéristiques mécaniques et des propriétés de durabilité acceptables pour les bétons de granulats de laitiers EAF inox et AOD stabilisé. / Electric Arc Furnace (EAF) slag and Argon Oxygen Decarburization (AOD) slag are the two principal slags resulted from stainless steel manufacture. Unlike blast furnace slag, a significant part of these steel slags is not valued and has to be treated as waste. Stainless steel slags are nowadays only used as aggregates in road construction and their future valorisation in concrete for building could be interesting. To our knowledge, that possibility has not yet been studied in the literature. The objective of this work is to study the possibility of using slags from stainless steel process as aggregates in concrete. Moreover, this is the first report on mineral composition and physical properties of stabilized AOD slags from stainless steel process.In this study, physicochemical and mechanical properties of EAF slag and stabilised AOD slag aggregates are firstly determined. Mineralogical composition of these stainless steel slag aggregates is also analysed to verify if they contain mineral phases likely to show expansion reactions. An original method using short and long UV lights was developed for studying the mineralogical composition of slag. Secondly, the natural aggregates of reference concretes are substituted, in different proportions, by stainless steel slag aggregates and several physical and mechanical properties are measured on concrete samples. The evolution of concrete mechanical properties has been followed over the time up to 365 days. Similarly, durability tests and swelling tests are made on concrete samples to assess the impact of EAF and AOD slag aggregates. SEM observations of crack network at the paste-aggregate interface and in concrete samples were carried out. The results show adequate structural properties, with a slight improvement of the mechanical properties for concretes made of stainless steel slag aggregates. The durability and expansion characteristics of these concretes are sufficient for construction use.

Cette thèse vise à développer une méthode d'homogénéisation numérique multi-échelle pour la prédiction des propriétés élastoviscoplastiques d'un béton à haute performance (BHP), où les hétérogénéités microstructurales sont analysées par nanoindentation. La procédure d'homogénéisation a été effectuée en deux niveaux en fonction de la microstructure du BHP : le niveau correspondant à la matrice composée de produits d'hydratation, de clinker et de cendre volante, et le niveau correspondant au mortier qui contient la porosité et les agrégats. Le comportement élasto-viscoplastique des phases microstructurales individuelles de la matrice est identifié à partir des données de nanoindentation. Une méthode inverse est réalisée en utilisant la simulation par éléments finis des tests de nanoindentaion combinée à une procédure d'optimisation numérique. Les résultats micromécaniques sont ensuite utilisés comme paramètres d'entrée pour l'homogénéisation élastoviscoplastique numérique à l'échelle microscopique. Le niveau correspondant au mortier est analysé par homogénéisation numérique en utilisant la simulation par éléments finis pour prédire les propriétés globales du béton. Les résultats sont comparés aux résultats expérimentaux et analytiques macroscopiques issus de la littérature montrant un bon accord. La procéduredéveloppée dans ce travail donne des résultats prometteurs pour la prédiction des propriétés élasto-viscoplastiques du BHP et peut être étendue à d'autres lois de comportement, y compris l’endommagement. La dernière partie de la thèse est consacrée à l'étude expérimentale de deux bétons préparés avec deux adjuvants différents. / This thesis aims at developing a numerical multiscale homogenization method for prediction of elasto-viscoplastic properties of a high performance concrete (HPC) where the microstructural heterogeneities are analyzed with the nanoindentation. The homogenization procedure was separated into two-levels according to the microstructure of the HPC: the matrix level composedof hydration products, clinker and fly-ash and the mortar level which accounts for large air porosity and aggregates. The elastoviscoplastic behavior of individual microstructural phases of the matrix are identified from nanoindentation data. An inverse method is applied by using the finite element simulation of the nanoindentaion tests combined with a numerical optimizationprocedure. The micromechanical results are then used as input parameters for numerical elasto-viscoplastic homogenization at microscale. The mortar level is analyzed with numerical homogenization by using the finite element simulation to predict the overall elasto-viscoplastic high performance concrete properties. The results are compared with macroscopic experimental and analytical results from the literature showing a good agreement. The procedure developed in this work gives promising results for the prediction of HPC properties and can be extended to other constitutive laws including damage. The last part of the thesis is dedicated to the experimental study of two concretes prepared with two different adjuvants.

Les sables issus de la déconstruction du béton (GBR), ontune porosité importante du fait de la présence du mortier résiduel issu du béton primaire. Ceci est un frein à leur recyclage dans le béton, comme cela serait souhaitable dans le cadre d’une économie circulaire de la filière. La carbonatation naturelle par voie aérienne des GBR est connue pour améliorer leurs performances. Par contre elle est très lente et les contraintes de stockage associées ne sont pas acceptables industriellement. Par ailleurs, des bactéries calcifiantes sont utilisées depuis quelques années pour améliorer des sols ou des pierres de monuments. Dans ce contexte, l’objet de cette thèse consiste à développer un procédé de calcification accéléré par dépôt de bactéries à la surface des GBR. La thèse est divisée en 2 phases :- Sélection et adaptation à un pH de 12 de souches bactériennes alcalino-résistantes au cours desquelles leur croissance et leur rendement en CaCO3 ont été évaluées in vitro,en fonction du milieu environnant (pH, présence d’urée, concentration en calcium…) ;- Mise en contact suivant différents procédés avec du sable de béton recyclé (GBR) et des disques de mortier lisses L’efficacité du traitement était évaluée par la diminution de la porosité du matériau A l’issue de ce travail, une souche bactérienne ayant un rendement calcique satisfaisant au contact de GBR a été identifiée. Toutefois la diminution de porosité des GBR traités avec cette bactérie reste limitée. Les observations effectuées montrent que cela est lié à un dépôt hétérogène des produits calciques à la surface des GBR. Des pistes d’amélioration du procédé sont proposées en conclusion du travail. / Sands produced from demolition wastes (RCA) have a significant porosity due to the residual mortar resulting from the primary concrete. This is a brake on their recycling in concrete, as would be desirable to develop the circular economy of the sector. The natural carbonation byair of RCA is known to improve their performance. On the other hand, it is very slow and the associated storage constraints are not industrially acceptable. In addition,calcifying bacteria have been used for years to improve soils or monumental stones. In this context, the object of this thesis is to develop a method of accelerated calcification by deposition of bacteria on the surface of RCA This thesis is divided in 2 phases:- Selection and adaptation to pH12 of alkalophilic bacteria with the study of their growth and theirCaCO3 production yield, in vitro, in different environments (pH, urea or not, calcium concentration…) - RCA and mortar disk treatment with different processes whose efficiency is evaluated by a diminution of the material porosity. At the end of this work, a bacterial strain with a satisfying calcific production in contact with RCA was identified. However, the porosity reduction of the treated RCA porosity remains limited. The observations made show that this is linked to a heterogeneous deposit of calciumproduct on the surface of RCA. To conclude this work,several areas to be explored are proposed to improve the process.