La compréhension du comportement des structures en maçonneries exposées au feu et la prédiction de leur résistance au feu, sont des besoins majeurs, exprimes par les industriels de la terre cuite, à cause du manque d'études disponibles. L'objectif de ce travail est de construire des outils numériques qui sont capables de prédire le comportement et la tenue au feu des murs de briques alvéolaires en terre cuite, porteurs ou non porteurs, montes avec joints épais en mortier traditionnel ou avec joints minces en mortier colle. Pour cela, des investigations expérimentales à l'échelle de matériau et à l'échelle structurale sont menées permettant de comprendre les phénomènes thermo-hygro-mécaniques contrôlant la tenue au feu. Ces phénomènes majeurs sont par la suite pris en compte dans la construction de modèles de comportement, dont la mise en oeuvre numérique permet de disposer d'un outil de simulation de la tenue au feu des maçonneries. Pour le problème thermique, les trois modes de transferts : conduction, convection et rayonnement, avec l'ajustement de l'effet hydrique dans la capacité thermique, permettent de simuler la réponse thermo-hydrique dans la structure alvéolaire en terre cuite. Sur le plan mécanique, la tenue au feu des murs en maçonnerie est abordée du point de vue du risque d'écaillage. Cette rupture, localisée ou diffuse, des parois peut conduire à une perte d'étanchéité du mur ou à celle de son intégrité mécanique. Pour évaluer ce risque, une modélisation thermo-élastique tridimensionnelle est proposée avec la prise en compte de l'évolution des propriétés avec la température. Cette modélisation simplifiée est complétée à un critère d'écaillage de type détachement-voilement. En parallèle avec des calculs de validations, des études paramétriques sont menées afin d'identifier les influences des paramètres thermiques, mécaniques sur le comportement thermo-mécanique des murs

Cette thèse vise à mettre en évidence expérimentalement le mécanisme d'interaction entre une ossature en béton armé et son remplissage en maçonnerie de briques creuses sous sollicitations quasi statiques alternées. L'étude expérimentale montre que la maçonnerie est capable d'absorber une bonne quantité d'énergie et que la rigidité et la résistance de la structure sont augmentées par rapport au cas du cadre vide. Le calcul montre que le cadre rempli peut être convenablement modélisé en remplaçant la maçonnerie par un système de bielles non-linéaires. Le modèle à 3 bielles diagonales parallèles rend mieux compte des efforts internes dans l'ossature.

Les fines de lavage de carrières sont à l’heure actuelle peu valorisées. Pourtant, leurs caractéristiques physiques font de ces fines une matière première intéressante pour le domaine de la construction. L’objectif de cette thèse est de développer la formulation de produits préfabriqués non porteurs à base de fines de lavage, en considérant ces fines comme de la terre crue. Deux catégories de produits préfabriqués sont visées : un produit dit « lourd » (brique de terre comprimée) et un produit « léger » (carreau). Pour la valorisation en BTC, une étude de compacité par essai Proctor a permis de cibler la teneur en eau de fabrication et la masse volumique sèche à obtenir. Les performances mécaniques des briques ont été améliorées par surcompactage, renforcement granulaire et traitement au liant hydraulique. L’étude de formulation du carreau a associé les fines de lavage et la chènevotte. La consistance des mélanges à l’état frais a été étudiée avec le consistomètre VEBE. Les performances mécaniques en flexion et en compression des mélanges fibrés ont été mesurées. De la chaux et un superplastifiant ont été ajoutés dans la formulation pour satisfaire aux conditions de tenue mécanique. Les deux voies de valorisation ont été validées par mesures des performances physico-mécaniques sur produits fabriqués à l’échelle industrielle. La formulation optimale de BTC valorise près de 80% de fines de lavage et se classe dans la catégorie BTC 40 de la norme expérimentale XP13-901 (brique faiblement capillaire et résistante à la projection en eau). La formulation optimale de carreau se compose de 60% de fines de lavage, et répond aux exigences mécaniques des carreaux de plâtre. / Currently, few re-use ways are developed with clay fines from washing units in quarries. However, these clayey fines represent interesting materials for construction domain. This research work aims to develop non-load bearing precast products and to re-use these fines without thermal treatment as for unfired clay products. Two types of precast products are wished: a “heavy” product (compressed earth brick) and a “light” product (tile hemp-clay).For the CEB re-use way, the level of compaction has to be high. Proctor tests have been done to define the moisture content and dry density to obtain. Mechanical performances of bricks have been increased by overcompaction, granular reinforcement and lime treatment.For the tile re-use way, mixes with quarry fines and hemp have been studied. The behaviour of fresh material has been studied with VEBE consistometer. Flexural and compression strengths have been measured on hardened mixes. Lime and water-reducing agent have been necessary for a good mechanical behaviour.The two re-use ways have been validated by measuring mechanical and physical performances of products manufactured at industrial scale. The optimal mix for CEB includes almost 80% of quarry fines. The CEB is classed in BTC40 category according to experimental standard XP13-901 (brick with a low water absorption level and resistant to water spray). The optimal mix for tile includes 60% of quarry fines and satisfies mechanical requirements for gypsum blocks.

Cette thèse est dédiée à la synthèse et à la caractérisation d'une famille inédite d'édifices métallo-organiques micro-poreux. La voie de synthèse explorée se fonde sur des briques moléculaires tétrahédriques préformées dont un exemple type est (M(oxalate)4)4- (où M = UIV, ZrIV, etc...). Les complexes tétraédriques (Zr(dihydrobenzoquinolate)4)4- et (Zr(chloranilate)4)4- sont également décrits. Les structures de plusieurs architectures supramoléculaires 2-D et 3-D parcourues par des canaux dont la section peut atteindre 8 Å x 12 Å, sont décrites. Des polymères de coordination hétérométalliques (U-Mn), (U-Cd), (Zr-Mn) ou encore (U-Gd) sont obtenus par association d'une brique avec un ion de métal de transition ou de terre-rare. Mais ces briques permettent aussi la formation de réseaux hybrides par assemblage avec des cations organiques au travers de liaisons-Hydrogène robustes. La diffraction des rayons X sur poudre et mono-cristal a mis en évidence la stabilité de ces édifices vis à vis d'un cycle désorption-adsorption mais aussi, pour certains, leur flexibilité. La déformation réversible de l'édifice est illustrée au travers des structures hydratées et déshydratées du réseau [K4(Zr(dhbq)4)] (dhbq = dihydrobenzoquinolate).Des mesures de sorption (BET, Langmuir) montrent que ces structures sont ouvertes. Un des édifices décrit adsorbe H2 et permet d'envisager cette famille de matériaux supramoléculaires pour le stockage de l'hydrogène.

L'éco-conception est aujourd'hui une démarche qui interpelle de plus en plus le monde industriel. C'est l'un des meilleurs moyens pour prendre en compte les impacts d'un produit sur l'environnement, i.e. les évaluer et les améliorer. Or intégrer l'éco-conception dans un processus de conception et pouvoir en faire dès l'avant-projet, s'avère extrêmement difficile lorsque les produits sont très complexes car soumis à de nombreuses contraintes (réglementaires, techniques, technologiques,...). C'est à cette problématique qu'ont été confrontés les concepteurs de DCNS, constructeur naval, et à laquelle, par le biais de cette thèse, nous avons essayé de répondre. En créant des briques de données, basées sur le modèle de briques technologiques auxquelles sont ajoutées les informations nécessaires à une évaluation environnementale, il devient possible d'intégrer le paramètre environnemental dans le processus de conception, en tant qu'outil d'aide à la décision. La méthodologie proposée permet alors s'affranchir des habituels points faibles d'une démarche d'évaluation environnementale (l'accès aux bases de données) et d'amélioration environnementale (le manque de connaissances métiers spécifiques aux produits). Ainsi, un outil d'éco-conception " complet ", l'OCEAN, basé sur l'ACV et dédié aux navires a été développé sur ce principe.

L’objectif de ces travaux consiste à développer de nouvelles briques de terre cuite à base d’agents porogènes biosourcés dans le but d’obtenir des matériaux à haute performance thermique. Les matières premières, argile et biomasse, ont d’abord été caractérisées de manière individuelle. L’utilisation de co-produits agricoles (paille de blé, tourteau de tournesol et farine de noyaux d’olive) en tant qu’agents porogènes pour l’obtention de briques de terre cuite porosées a ensuite été étudiée. L’intérêt d’ajouter des éléments biosourcés entraînant une augmentation de la porosité, une augmentation de la résistance thermique malgré une diminution des propriétés mécaniques a alors été démontré. Toutefois, des problèmes de plasticité causant des soucis de mise en forme au niveau des échantillons ont été identifiés. Après avoir optimisé le taux de sable, l’impact de la granulométrie des matières végétales ainsi que leur taux d’incorporation ont été évalués. Une porosité maximale de 34,4 %, constituée de macropores, a été obtenue dans les conditions expérimentales optimales conduisant à une conductivité thermique de 0,45 W/m.K, soit une diminution de 15 % par rapport à un échantillon de référence sans matière végétale. Afin de continuer à améliorer les propriétés du matériau argileux obtenu, il a ensuite été envisagé de créer une microporosité en modifiant chimiquement les matières végétales qui seraient ensuite dégradées lors de la cuisson. Pour cela, les matières végétales ont été modifiées soit par imprégnation directe de carbonates soit par greffage de nouvelles fonctions carbonates ou esters. Les matières ainsi modifiées ont ensuite été incorporées dans les formulation de terre cuite et les propriétés des matériaux obtenus ont été mesurées (physiques, mécanique et thermique). Enfin, l’impact environnemental potentiel des échantillons contenant des additifs modifiés a été étudié à travers une Analyse de Cycle de Vie. Les différents scénarios, simples (avec un seul agent porogène) ou combinés (avec un agent végétal et un agent de synthèse) ont été comparés avec la méthode ReCiPe. Les étapes présentant les impacts les plus importants ont été mises en exergue. Il a également été démontré que le choix de l’unité fonctionnelle pouvait modifier radicalement les conclusions de l’étude. / The objective of this work is to develop new clay bricks with biobased pore-forming agents in order to obtain materials with high thermal performance. The raw materials, clay and biomass, were first characterized individually. The use of agricultural by-products (wheat straw, sunflower seed cake and olive stone flour) as pore-forming agents for the production of porous clay bricks was then studied. The benefits of the addition of biobased components that increase the porosity and the thermal resistance was demonstrated even if it results in a decrease of mechanical properties. However, problems of plasticity causing trouble during the extrusion of samples were identified. After optimizing the sand rate, the impact of the particle size of the biomass and the rate of incorporation were assessed. A maximum porosity of 34.4%, made up of macropores was obtained under optimal experimental conditions, leading to a thermal conductivity of 0.45 W/m.K, representing a decrease of 15 % compared to the reference brick without additive. In order to improve the properties of the resulting material, it was considered to create microporosity, thanks to the chemical modification of the vegetable materials that will be degraded during the firing process. For this, the agricultural by-products were modified either by direct impregnation of carbonates or by grafting of new chemical moieties (carbonate or ester). These modified matters were then incorporated into the clay formulation and the properties of the obtained bricks were measured (physical, mechanical and thermal ones). Finally, the potential environmental impact of the modified samples containing additives was studied through a Life Cycle Assessment. Different scenarios, simple (with one pore-forming agent) or combined (with a crude vegetable agent and a synthesized one) were compared with the ReCiPe method. The steps from the process with the most significant impacts were highlighted. It was also shown that the choice of the functional unit could radically alter the conclusions of the study.

La compréhension du comportement des structures en maçonneries exposées au feu et la prédiction de leur résistance au feu, sont des besoins majeurs, exprimes par les industriels de la terre cuite, à cause du manque d’études disponibles. L’objectif de ce travail est de construire des outils numériques qui sont capables de prédire le comportement et la tenue au feu des murs de briques alvéolaires en terre cuite, porteurs ou non porteurs, montes avec joints épais en mortier traditionnel ou avec joints minces en mortier colle. Pour cela, des investigations expérimentales à l’échelle de matériau et à l’échelle structurale sont menées permettant de comprendre les phénomènes thermo-hygro-mécaniques contrôlant la tenue au feu. Ces phénomènes majeurs sont par la suite pris en compte dans la construction de modèles de comportement, dont la mise en oeuvre numérique permet de disposer d’un outil de simulation de la tenue au feu des maçonneries. Pour le problème thermique, les trois modes de transferts : conduction, convection et rayonnement, avec l’ajustement de l’effet hydrique dans la capacité thermique, permettent de simuler la réponse thermo-hydrique dans la structure alvéolaire en terre cuite. Sur le plan mécanique, la tenue au feu des murs en maçonnerie est abordée du point de vue du risque d’écaillage. Cette rupture, localisée ou diffuse, des parois peut conduire à une perte d’étanchéité du mur ou à celle de son intégrité mécanique. Pour évaluer ce risque, une modélisation thermo-élastique tridimensionnelle est proposée avec la prise en compte de l’évolution des propriétés avec la température. Cette modélisation simplifiée est complétée à un critère d’écaillage de type détachement-voilement. En parallèle avec des calculs de validations, des études paramétriques sont menées afin d’identifier les influences des paramètres thermiques, mécaniques sur le comportement thermo-mécanique des murs / Understanding the behaviour of masonry structures exposed to fire and prediction of their fire resistance, are nowadays one of the major needs, expressed by manufacturers of fire-clay, because of the lack of available studies. The objective of this work is to build numerical tools that are able to predict the behaviour and resistance to fire of walls made with hollow fire-clay brick. The walls may be loadbearing or unloadbearing, joined with thick traditional mortar or thin adhesive mortar. For this purpose, experimental investigations at material scale and structural scale are carried out to understand the thermo-hygro-mechanical phenomena controlling the fire resistance rate. These major phenomena are then taken into account for the construction of behaviour models, which allow to dispose a tool of simulation of fire behaviour of masonry. For the thermal problem, the three transfer modes : conduction, convection and radiation, with the adjustment of the water effect in the heat capacity, can simulate the thermo-hygric response of alveolar structure in the fire-clay. On the mechanical problem, the fire resistance of masonry walls is approached from the point of view of the risk of spalling. This rupture, local or diffuse, of the brick partitions can lead to a loss of integrity or of loadbearing capacity. To evaluate this risk, a three-dimensional thermoelastic modeling is proposed with the taking into account of the evolution of the properties with the temperature. This simplified modeling is completed with a criterion of spalling of type detachment-buckling. In parallel with the validated calculations, parametrical studies are conducted to identify the influence of thermal, mechanical on the thermo-mechanical behaviour of the walls

Ce mémoire est une exploration du thème de l'utilisation de l'argile en architecture domestique et publique en Grèce Antique. À travers un inventaire de sites archéologiques, nous examinerons les différents vestiges présents qui démontrent l'utilisation de l'argile dans l'architecture, par exemple dans la production de briques d'argiles crues et dans les élévations en terre compactée. Ces vestiges sont très peu représentés archéologiquement et nous explorerons les raisons et questionnements amenés par cette faible présence. / This thesis is an exploration about the use of earth, more precisely clay, in domestic and public architecture in ancient Greece. In a first time, we will review some publications about clay and the different uses that was made of it during Antiquity. Then, we will present some archaeological sites that show remains in clay, more precisely wall architecture of mud-brick, and adobe. This kind of remains is really rare in Greek archaeology, and through this thesis we will see why, try to solve some questions about it, and finally, talk about the future and conservation of these remains.

Cette recherche porte sur les techniques de production des matériaux de construction en terre cuiteà l’époque romaine dans les provinces de Gaule et de Germanie. Ces techniques ne nous sontaccessibles directement que par l’archéologie, à la fois par les vestiges mobiliers : les matériauxfabriqués eux-mêmes, et par les vestiges immobiliers : les tuileries qui sont régulièrement mises aujour. Seules les structures de production sont examinées, mais il est souvent fait référence auxmatériaux. L’étude est menée selon deux lignes directrices, l’une horizontale : la chaîne opératoire, l’autreverticale : le temps, du présent vers le passé. Les structures de production sont traitées selon l’ordrede la chaîne opératoire : l’extraction, la préparation de la terre, le façonnage, le séchage et lacuisson. À l’intérieur de chacune de ces cinq phases sont étudiées successivement des structuresd’époque contemporaine (ateliers artisanaux), moderne, médiévale et enfin gallo-romaine. Cettedémarche régressive permet de mettre en évidence les continuités et les ruptures dans lestechniques mises en oeuvre et ainsi de mieux caractériser et comprendre la plus ancienne d’entreelles, celle des tuiliers gallo-romains. Le fonctionnement des structures de production les plusrécentes éclaire celui des structures romaines. Des comparaisons ponctuelles ne sont utilisées quepour tenter d’expliquer certaines caractéristiques originales des structures gallo-romaines. Lesrésultats les plus novateurs ont été obtenus dans l’étude des structures employées dans les phasesde façonnage, de séchage et de cuisson. / This research concerns the techniques of tile and brick-making in Roman time in the provinces ofGaul and Germania. We have only access to these techniques through archaeology. First, there arethe movable vestiges: the objects (tiles and bricks), then there are the real estate vestiges: the tilemakingsites which are regularly uncovered. Only the structures of production are examined here,but it is often made reference to materials. The study is led according to two guidelines. One is horizontal: the “chaîne opératoire”, the other is vertical: Time, from present to past. The structures of production are treated according to the orderof the making process: quarrying, preparing clay, shaping, drying, and firing. Inside each of thesefive phases are successively studied structures of contemporary time (craft production), modern,medieval and finally Gallo-Roman. This regressive approach allows us to bring to light thecontinuities and the breaks in the techniques used and thus, to better characterize and understandthe most ancient of them, the Gallo-Roman tile-makers one. The functioning of the most recentstructures of production sheds light on that of the Roman ones. Punctual comparisons are only usedto try and explain some original characteristics of the Gallo-Roman structures. The most innovativeresults were obtained in the study of the structures used in the phases of shaping, drying and firing.

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