Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Ce travail a un double but : <br />1) Observer et identifier les mécanismes physiques via lesquels, dans les matériaux poreux homogènes, les lois microscopiques du transport par diffusion induisent généralement des lois de transport effectives macroscopiques très simples, quelque soit la complexité du réseaux poreux sous jacent.<br />2) Contribuer à développer le cadre d'interprétation des expériences RMN de Gradient de Champ Pulsé (GCP) pour la mesure de l'autodiffusion dans les fluides confinés dans les systèmes poreux.<br />Nous étudions le cas académique de la diffusion Fickienne sans adsorption. Nous observons le transport à échelle de longueur fixée, en suivant la cinétique avec laquelle "s'affaisse" par diffusion l'amplitude G(q,t) de "profils de concentration sinusoïdaux" de vecteur d'onde q variable. Vis à vis de la RMN cette approche revient à étudier le propagateur de diffusion G(q,t) - grandeur mesurée par l'expérience - de manière non traditionnelle, c'est à dire, à q fixé en fonction du temps t. A q donné, 3 régimes de temps sont mis en évidence : un régime de temps court de diffusion non confinée, un régime de temps intermédiaire renseignant sur la diffusion à l'échelle de longueur 2pi/q, et un régime de temps long sensible à la "dimensionnalité" de l'espace poral.<br />Nous caractérisons la cinétique d'affaissement aux temps intermédiaires par un coefficient e diffusion D(q). Son étude théorique et expérimentale en fonction de q dans des systèmes périodiques et/ou désordonnés simples fait apparaître clairement trois phénomènes lors du passage micro-macro : une première interaction avec l'interface, une différentiation brutale du rôle des différents pores, puis une diffusion anormale due à cette différentialité, susceptible de perdurer aux échelles macroscopiques, et suivie par un retour au régime "Fickien".<br />Une expérience macroscopique de traceur est enfin proposée et développée pour observer ces phénomènes de diffusion anormale dans quelques systèmes modèles.

Cette étude concerne l’ajout de billes de verre de dimension variant de 1 à 50 m dans des matrices cimentaires. Les travaux ont comme objectif dans un premier temps la caractérisation des propriétés physiques et rhéologiques à l’état frais des suspensions cimentaires à deux échelles : la pâte de ciment et le mortier. Puis dans un deuxième temps l’étude de l’influence des microbilles de verre sur les propriétés physiques, mécaniques et durabilité du mortier durci. Des séries d’expériences normalisées ont été faites pour caractériser l’influence des billes de verre sur les indicateurs à l’état frais : la consistance et la prise des pâtes de ciment. Les propriétés mécaniques et de durabilité sont quantifiées au jeune âge (de 3 à 28 jours) et à long terme (de 28 jours à 112 jours). L’étude sur les gels d’hydratation et sur la microstructure du mortier durci a été faite à l’aide de la technique de la microscopie électronique à balayage. Des méthodes de caractérisation complémentaires pour examiner la propagation d’onde, la ségrégation et l’étalement ont également été employées. Les résultats obtenus par l’ensemble des essais évaluent le rôle des microbilles de verre sur les comportements des suspensions de pâtes de ciment et du mortier à l’état frais, et du mortier à l’état durci. Ceci met en évidence l’intérêt rhéologique, mécanique et l’effet sur la durabilité des microbilles de verre dans un matériau cimentaire. / The aim of this work is the valorisation of recycled waste materials in cement paste and mortar in order to reuse these resources for replacing natural aggregates in concrete. Our study concerns the use of a microsphere glass powder (MGP) with a particle size from 1 to 50 m into the cement matrix. This experimental work first focuses on the effect of the MGP on the workability properties of fresh cement paste and fresh mortar and on the physical, mechanical and durability properties of mortar. Many standard tests have been conducted for the characterisation of the behavior of the fresh cement paste i.e the consistency and the setting of fresh cement paste. The durability properties at early age (from 3 to 28 days) and at long time (from 28 days to 112 days) have been also quantified. We employed the scanning electron microscopy for the mortar microstructure analysis. Some supplementary tests like the ultrasonic wave propagation, the segregation and the flow properties on the vibrated table have been also used. The primary results have proved the effect of the MGP on the behaviour of the fresh cement paste, fresh mortar and mortar. The presence of MGP showed interesting modifications on the rheology, mechanical and durability properties of the cement system.