L‟élimination de certains déchets est un enjeu important en Côte d‟Ivoire. Une des solutions proposée est d‟envisager l‟utilisation de ces déchets comme granulats dans les bétons. Les travaux présentés dans ce document portent sur l‟incorporation de quatre différents déchets.La première étude porte sur un béton confectionné avec trois types de déchets : du verre concassé, du ciment durci concassé et des pneus découpés. Elle a été réalisée en deux phases. Dans la première ces déchets ont été incorporés à du béton pour remplacer 100% des graviers (substitution totale). Dans la seconde une substitution (massique) partielle de gravier a été réalisée dans les proportions suivantes 5, 10, 15, 20, 25 et 30 %, la matrice mortier et le rapport eau-ciment restant identiques. Après une maturation de 28 jours leurs résistances en compression ont été déterminées. Ces résultats montrent que les bétons de recyclât ont une résistance inférieure à celui des bétons de concassé de gravier. Toutefois, la résistance mécanique baisse avec l‟augmentation de la substitution. Une loi donnant la résistance en fonction du taux de recyclât a été établie. De plus, la spécificité des granulats de caoutchouc (résistance à la fissuration) est remarquée.Par ailleurs, les résistances des bétons de recyclât ont permis d‟établir une loi donnant la résistance en fonction des caractéristiques des agrégats et de leur fraction volumique. Une modélisation analytique a été proposée pour prédire la résistance des bétons en fonction de la taille et du volume des granulats recyclés.Les granulats issus du concassage des bétons frais (retour de toupie) utilisés comme substituant des granulats naturels a été menée pour évaluer leur potentiel. Un plan d‟expériences statistique à deux variables (% de recyclât dans le sable et % de recyclât dans le gravier) a été utilisé pour réduire le nombre de mesures. Les proportions de remplacement utilisées sont : 0%, 50% et 100%. Les propriétés mécaniques ont été déterminées par différentes méthodes destructives (résistance à la compression et à la traction) et non destructives (ondes ultrasonores pour évaluer l‟élasticité du matériau). De même, les propriétés physiques telles que la porosité accessible à l‟eau, la masse volumique ont été mesurées. Ces résultats montrent une bonne corrélation entre le pourcentage de remplacement et les propriétés physiques et mécaniques de ce béton / Waste management is an important issue for Côte d‟Ivoire. Among many possibilities, recycling wastes as aggregates for concrete is a solution that deserves to be evaluated. In this study four recycled aggregates are tested: crushed glass, tire cut rubber, hardened cement and fresh concrete waste. There properties are compared to those of natural aggregates.A first study is realized in Côte d‟Ivoire on glass, rubber and hardened cement. Concrete is realized and tested in compression (cylindrical 16x32 specimens). A mix with an increasing quantity of coarse aggregates is tested for each recycled material (20 %, 25 %, 30 % and 50 % in mass of fine and coarse aggregates). It is shown that the strength decreases with the replacement rate and that the decrease depends on the replacing material. The materials ranged in the following increasing order: rubber, glass, hardened cement and natural aggregates. A power law is established which gives the compressive strength as function of the mix and the materials characteristics. Analytical modeling was proposed for predincting the strength with respect to recycled aggregates size and volume.Another experiment is also made on glass and rubber, where partial replacement in increasing percentage is tested. Natural aggregates are partially replaced in the mix with the ranges of 5, 10, 20, 25 and 30 % by rubber and glass. The compressive strength is determined and a decrease is observed for the two materials. In the case of rubber a high decrease in observe with the replacement. In the case of glass a decrease occurs between 0 and 5 % replacement then the strength remains constant with the replacement rate. The third experiment is made with partial replacement of fresh recycled concrete (excess of ready-mixed concrete from concrete mixing plant which is hardened and then crushed). A plan of experiments is made which allows a polynomial law to be drawn giving the strength as a function of the recycled proportion. Other properties (Young modulus, P wave velocity, porosity, density, etc) have been determined and their relation with replacement rate computed.

L'implantation de matériaux pour reconstruction osseuse par des techniques chirurgicales peu invasives nécessite des substituts osseux synthétiques, résorbables, injectables et radioopaques. C'est pourquoi le contrôle des propriétés de ces matériaux est primordial. Dans ce contexte, ce travail s'intéresse à la formulation de deux ciments, l'un uniquement à base de carbonate de calcium, le second composé d'un mélange de carbonate de calcium et de phosphate de calcium en quantités égales. Le traitement des phases solides pulvérulentes de ces deux ciments par les procédés de broyage et de co-broyage a été étudié. Ces procédés permettent entre autres de diminuer la taille moyenne des particules. Un mélange intime et homogène entre les constituants de la phase solide est obtenu grâce au co-broyage et les propriétés des ciments sont très significativement améliorées. Le temps de prise est diminué et l'injectabilité de la pâte est fortement augmentée (facteur 100). Cette dernière propriété a pu être évaluée grâce à la mise au point d'un dispositif et d'un protocole de mesure adaptés à un analyseur de texture. Dans le but de visualiser par radiographie aux rayons X l'introduction du ciment injectable dans le site osseux à réparer, du strontium a été introduit en tant qu'agent de contraste radio-opacifiant. Deux voies d'ajout à la formulation du ciment ont été étudiées : la première sous forme de SrCO3 dans la phase solide, la seconde sous forme de SrCl2 dans la phase liquide. Les études réalisées montrent que le co-broyage de la phase solide contenant du SrCO3 est intéressant pour homogénéiser la dispersion de l'agent de contraste et ainsi optimiser la quantité de strontium à incorporer pour atteindre le niveau de radio-opacité requis par la norme en vigueur. De plus, il a été observé que l'ajout de SrCl2 dans la phase liquide rend la pâte plus visqueuse et diminue son injectabilité. Par ailleurs, l'étude de la dissolution de ces ciments à pH physiologique a révélé une libération lente et prolongée du strontium. Enfin, des tests cellulaires in-vitro ont été réalisés sur ces ciments ; ils mettent en évidence l'excellent comportement de cellules ostéoprogénitrices vis-à-vis de ces formulations de ciment ainsi que l'intérêt d'utiliser le sel de SrCO3 plutôt que de SrCl2. La dernière partie de ce travail concerne l'étude de la cristallisation de l'aragonite, variété polymorphe du carbonate de calcium, en présence d'ions phosphate, connus pour inhiber la cristallisation du CaCO3. Grâce à une modélisation à l'aide de la technique de croissance cristalline à composition constante permettant de se placer dans des conditions proches de celles de la prise du ciment uniquement à base de carbonate de calcium in-vivo, il a été montré que la présence d'ions phosphate, même en très faible quantité (concentration < 0,5 µM) diminue à la fois la vitesse de germination et la vitesse de croissance cristalline de l'aragonite. L'ensemble de ces travaux contribue à l'optimisation des propriétés de ces ciments biomédicaux et à mieux appréhender leur comportement que ce soit au moment de leur implantation in-vivo ou de leur évolution et suivi post-opératoires. D'un point de vue fondamental, ces travaux pluridisciplinaires menés dans des conditions modèles in-vitro mais également dans le cadre d'une expérimentation in-vivo ont mis en évidence l'intérêt de confronter ces deux approches pour identifier et comprendre les phénomènes et les réactions impliqués lors de la prise des ciments à base de carbonate de calcium in-vitro et in-vivo. / Implantation of bone substitute materials using minimally invasive surgical techniques requires specific properties for the material including resorbability, injectability and adequate radio-opacity. The control of such properties of the material is of prime importance to meet a surgeon's requirements. In this context, this study deals with two different mineral cements: the first one is only composed of calcium carbonate phases and the second one is a mixture of equal amount of calcium phosphate and calcium carbonate phases. An original methodology involving complementary analytical techniques was implemented to thoroughly investigate the grinding mechanism of separated or mixed reactive powders constituting the solid phase and its effects on cement reactivity and properties. We show that co-grinding the solid phase decreases the mean size of the particles and favours both a homogeneous mixing and good contact between the components, leading to a decrease in the setting time. We also set two original protocols designed to evaluate paste injectability and phase separation during paste extrusion. Co-grinding leads to synergistic positive effects on cement injectability and radio-opacity. It allows maintaining a low and constant load during the extrusion of paste, which composition remains constant. Moreover, the cement's mechanical properties can be enhanced by lowering the L/S ratio because of the lower plastic limit. To be able to follow in situ the injection of the bone cement using X-ray radiography, strontium has been introduced as a contrast agent in the cement composition. Two different routes have been investigated: SrCO3 has been added to the solid phase or SrCl2 has been dissolved in the liquid phase. We show that co-grinding process permits to homogenise strontium distribution in the cement allowing us to optimise the minimum amount of strontium to add into the cement paste to reach the radio-opacity required by ISO 9917-1 standard. Moreover, adding SrCl2 in the liquid phase makes the cement paste more viscous and diminishes its injectability. Release tests performed on Sr-loaded cements show a sustained release of strontium at 37°C and pH 7.4. Finally, in-vitro cell tests have shown the excellent behaviour of osteoprogenitor cells, especially on cements including SrCO3. The last part of this work deals with the study of the crystallization of aragonite CaCO3 in the presence of phosphate ions, naturally present in biological fluids, to better understand the setting ability of calcium carbonate cements in-vivo. Using the constant composition crystal growth technique, we show that the presence of phosphate ions, even in very low amount (concentration < 0.5 µM) diminishes both the nucleation and the crystal growth rates of aragonite. This work contributes to the optimization of the properties of calcium carbonate-based cements and a better understanding and control of their behaviours during implantation and their evolution in-vivo. From a fundamental point of view, this multidisciplinary work performed in model conditions in-vitro and completed by preliminary in-vivo experiments have underlined the interest in combining these two approaches to identify and understand the phenomena and the chemical reactions involved during the setting of biomedical cements.

Construction d'un modèle mathématique des contraintes s'excerçant sur un annulaire de ciment dans un puits de pétrole. Obtention d'un grand système linéaire creux à matrice symétrique définie positive. Etude sur ce système concret et comparaison de méthodes modernes de révolution des grands systèmes creux

Les espèces chimiques contenues dans les matrices solides sont susceptibles d'être transférées vers le milieu ambiant, notamment lors de leur contact avec l'eau. Les études précédentes du relargage des métaux lourds traces contenus par les matériaux de construction (en particulier ceux à base de ciment) lors d'essais de lixiviation, montrent une difficulté analytique importante. L'objectif de cette étude est de déterminer les cinétiques et les mécanismes de relargage de métaux traces (Cr, Cu, Ni, Pb, V et Zn) des pâtes de ciments industriels (présents à des teneurs de l'ordre de 20 à 300 ppm).<br /><br />Le développement du test de lixiviation dynamique CTG-LEACHCRETE (utilisé à pH=5, 20°C) permettant d'accéder aux cinétiques de relargage des métaux lourds traces est présenté dans une première partie. Ensuite, des techniques d'analyse du solide (ICP-MS-LA, DRX locale et en incidence rasante (GIXD)), novatrices quant à leur application aux matrices cimentaires, ont été employées pour caractériser les zones dégradées générées lors de la lixiviation. Ces techniques permettent de suivre les transformations minéralogiques et la répartition des métaux lourds traces dans ces zones. La confrontation de ces deux approches, cinétique et analyse du solide, couplée à l'exploitation approfondie des modélisations existantes a alors permis de proposer les mécanismes de relargage des métaux lourds traces étudiés.<br /><br />Dans toutes les pâtes de ciments de l'étude (CPA-CEM I, CPJ-CEM II/A et CLC-CEM V/A), on a démontré que le chrome est piégé dans l'ettringite par substitution SO42-ÛCrO42- et que son relargage est régi par la dissolution de cet hydrate. Le comportement du cuivre, du nickel et du zinc dans les phases solides et dans les lixiviats, est corrélé à celui de la silice des CSH, ce qui suppose que ces métaux s'y trouvent localisés. Enfin, le plomb n'est jamais détecté en phase liquide. Son comportement est également corrélé à la silice dans les zones dégradées.

Le retrait de la pâte de ciment est souvent à lorigine de nombreuses fissurations observées<br />dans les structures en béton. Dans le cadre de cette étude nous nous sommes intéressés<br />uniquement à létude du retrait endogène aux jeunes âges, ses effets sur la microstructure, les<br />paramètres qui influencent sa cinétique, lamplitude et lorigine de ce type de retrait.<br />Le retrait endogène, conséquence de la contraction « Le Chatelier », est un phénomène bien<br />connu de lindustrie cimentière. Dans les bétons confectionnés avec un rapport E/C de lordre<br />de 0.5, les effets de ce retrait sont inexistants. Le développement et lutilisation de plus en<br />plus fréquente des bétons à hautes et à très hautes performances posent de nouveaux<br />problèmes sur lapparition et la mesure du retrait endogène.<br />Dans les premier et second chapitres, nous avons examiné la littérature concernant la<br />structuration de la pâte de ciment à différentes étapes, les mécanismes dhydratation, les<br />différents types de retraits, les techniques de mesure associées et les facteurs qui influencent<br />ce dernier.<br />Dans le troisième chapitre, nous avons présenté une méthode que nous avons mise au point.<br />Elle permet de mesurer les variations volumiques dès la fin du gâchage et sur une période de<br />temps allant jusqu'à trois jours. Dans ce mémoire, nous présentons les résultats obtenus à<br />partir dune formulation de mortier à ultra hautes performances (UHP) et des résultats obtenus<br />à partir de pâtes de ciment et de mortiers.<br />Dans le quatrième chapitre, des analyses microstructurales, chimiques, minéralogiques, et<br />physiques sont également présentées. Elles permettent de donner quelques indices sur<br />lorigine du retrait endogène. Parallèlement nous avons présenté des résultats obtenus sur<br />leffet dajout de C3A dans un clinker, leffet de la finesse Blaine et finalement les résultats de<br />létude comparative entre différentes catégories de ciment.

L'objectif essentiel de ce travail a été d'étudier les phénomènes physiques associés au transport hydrique dans les matériaux cimentaires ayant achevé leur période de grande réactivité à l'eau. La compréhension des mécanismes de ce transport hydrique est critique pour améliorer la durabilité de ces matériaux de grande diffusion. Nous nous sommes particulièrement intéressés à des pâtes de ciment CEM I gris et blanc vieillies en atmosphère contrôlée sur de longues périodes pouvant aller jusqu'à deux ans. Afin de découpler les phénomènes de transport hydrique dans les pâtes cimentaires et associés aux différentes échelles imbriquées, nous avons également étudié des matériaux poreux calibrés dans des gammes d'échelles isolées des micro-, méso- et macropores. Nous avons utilisé une plateforme RMN multi-échelles présentant à la fois des techniques de spectroscopie, de relaxométrie à haut et bas-champ et de diffusométrie. D'autres techniques de caractérisation comme la conductivité et la tomographie RX ont été également utilisées. Une attention particulière a été portée sur l'intégration du contrôle de l'humidité dans les différentes sondes RMN et sur l'analyse des données expérimentales afin d'extraire des indicateurs pertinents pour l'étude du transport hydrique. Grâce à ces techniques et à des modèles originaux, nous avons montré que non seulement la géométrie intervient sur la connectivité par son aspect topologique mais de plus elle contrôle directement la dynamique et le transport hydrique micro-mésoscopique par le confinement. Nous avons aussi expliqué la difficulté à générer une modification de la distribution hydrique aux échelles des micro- et mésopores dans ces pâtes de ciments. Ceci est d'autant plus pertinent pour la durabilité de ces matériaux que plus de 80% de la porosité d'une pâte de ciment se trouve dans cette gamme de tailles de pores. Nous avons également répondu à la question concernant l'impact de l'état de surface et de la géométrie sur la dynamique hydrique dans la classe micro et mésopores de ces matériaux. Enfin, nous avons montré la facilité à modifier l'état hydrique de la macroporosité accessible par opposition à la difficulté de modifier cet état hydrique aux échelles micro et mésoscopique.

La condensation à l'équilibre dans les milieux poreux met en jeu l'adsorption et la condensation capillaire. La distribution des dimensions de pores détermine le rôle de chaque phénomène. Le spectre poreux du mortier est étudié par trois méthodes comparées: injection de mercure, sorption d'azote,condensation d'eau. Les transferts de masse isothermes résultent de la combinaison de la diffusion moléculaire et effusive de la vapeur et de l'écoulement visqueux du liquide, L'équilibre local peut-être satisfait ou non. Sur la base d'expériences d'imbibition à quatre températures, avec mesure gammamétrique de la teneur en eau, on analyse la nature des transferts dans le mortier. Le schéma de la superposition d'un flux diffusif de vapeur et d'un flux visqueux de liquide aboutit à certaines contradictions. Le coefficient de transfert expérimental peut être expliqué, aux faibles teneurs en eau, par la diffusion de vapeur dans les macropores interconnectés, et aux fortes teneurs en eau par l'écoulement visqueux du liquide dans des chemins composés de pores de toutes dimensions. Aux teneurs en eau moyennes, on propose un schéma où la phase gazeuse contient des ilots liquides intervenant par un mécanisme de condensation-évaporation avec équilibre local. Des expériences d'humidification du mortier au contact d'air humide ventilé font apparaître un transfert considérablement plus lent qu'en imbibition. La diffusion de vapeur vers le matériau ne suffit pas à expliquer le phénomène. On conclut que les îlots liquides, sièges ici uniquement de condensation, n'interviennent pas dans le transfert, assuré par la seule diffusion gazeuse. On propose en outre un schéma de transfert hors-équilibre comportant une loi gouvernant la vitesse de condensation.

L'objectif du présent travail est de développer un outil facile à utiliser qui est capable de prédire l'évolution au jeune âge et le comportement de matériaux cimentaires. Le code de calcul a été développé sous un environnement MATLAB. Des lois d'hydratation trouvées dans la littérature ont été implémentées, afin de générer des microstructures discrètes qui évoluent à partir du moment de l'eau - contact ciment jusqu'au moment auquel le degré d'hydratation final est atteint. La nécessité de modéliser une caractéristique intrinsèque des matériaux cimentaires - la prise - s'impose. Une approche, basée sur l'utilisation d'un algorithme de vérification de la connectivité de la partie solide dans les microstructures numériques est proposée. L'algorithme prend en compte explicitement le rôle de "colle" des hydrates et révèle un seuil du degré d'hydratation en dessous duquel la rigidité du matériau est négligeable. Des calculs analytiques, basés sur des modèles existants d'homogénéisation et des calculs par éléments finis, sont appliqués sur une microstructure hydratante discrète, et plus précisément sur le cluster de percolation donné par l'algorithme de percolation, afin de prédire les propriétés élastiques du matériau. Il est montré que tant que le rôle de cohésion joué par les hydrates n'est pas pris en compte, les résultats obtenus au jeune âge restent imprécis, en particulier pour faibles rapports eau - ciment. Une campagne expérimentale a été spécialement conçue afin d'évaluer la capacité prédictive des simulations numériques. Une partie des mesures qui ont été effectuées sont utilisées comme données d'entrée pour le modèle, d'autres sont utilisées pour valider le modèle. Plusieurs types de mesures de l'évolution des propriétés mécaniques et des déformations au jeune âge ont été testés et évalués pour leur capacité à capturer phénomène recherché.

Nous reportons ici le comportement rhéologique de suspensions concentrées - ou pâte - de particules granulaires ou colloïdales de ciment ou de silice sphérique et monodisperse. Le système modèle de particules de silice est utilisé pour pouvoir contrôler les propriétés physicochimiques de la suspension. Notre projet de recherche se centre sur deux points qui s'intéressent aux propriétés du coulis frais : (i) le premier est l'étude du processus de structuration par coagulation au repos et sa relation avec la prise. Nous avons utilisé des outils (ultrason, confocal) adaptés pour suivre et interpréter la coagulation et la prise du ciment.(ii). Le second est l'étude d'un phénomène de structuration dynamique, sous écoulement, typique des suspensions très concentrées et appelé " jamming ". Nous montrons que l'apparition de ce régime d'encombrement va de pair avec des fluctuations géantes de contraintes, avec une statistique caractéristique des événements critiques auto-organisés. L'état de surface des grains et du frottement intergranulaire est un paramètre important dans le blocage sous cisaillement. La simultanéité des fluctuations des efforts normaux et des efforts tangentiels aussi que des visualisations microscopiques suggère fortement que la formation de chaînes de contacts frottants est à l'origine du phénomène.

Aquesta tesi conté una recerca amb possibilitat de generar una patent, que afecta a "Magnesitas Navarras S.A" / En la presente tesis doctoral se evalúa el potencial de algunos subproductos de magnesio empleados para la formulación de diferentes materiales de construcción y su utilización en diferentes soluciones constructivas. En este sentido, el uso de subproductos industriales para el desarrollo de materiales de construcción potencia criterios de sostenibilidad y beneficios medioambientales asociados a la reutilización de materiales secundarios y a la disminución de actividades extractivas de recursos naturales. La memoria de la presente tesis doctoral se ha estructurado siguiendo el mismo eje conductor desarrollado en la parte experimental del trabajo. Así, ésta incluye una primera parte en la que se detalla el estado del arte referente a los materiales de construcción, así como las soluciones constructivas propuestas. Estas soluciones son, por un lado, el desarrollo de morteros destinados a la protección pasiva frente al fuego (PPF) y, por otro, la formulación de cementos químicos de fosfato (CBPC) de magnesio como material reparador de estructuras de hormigón. Como primer punto del trabajo experimental se ha estudiado y caracterizado exhaustivamente los diferentes subproductos empleados, tanto físico-química como morfológicamente. Esta caracterización preliminar es de gran importancia en el desarrollo de la investigación, dado que, al tratarse de subproductos industriales, no se conocen de antemano las características y las propiedades que éstos presentan, siendo su conocimiento de vital importancia para la correcta consecución de los objetivos establecidos. En el desarrollo experimental de la primera de las soluciones constructivas propuestas, se ha empleado dos subproductos de magnesio [Low-Grade Magnesium Hydroxide (LG-MH) y Low-Grade Magnesium Carbonate (LG-MC)] en la formulación de morteros PPF, utilizando en este caso el cemento Portland convencional como material aglomerante. Ambos subproductos industriales descomponen térmicamente mediante procesos endotérmicos que cubren un amplio rango de temperaturas, retardando así el tiempo necesario para alcanzar una determinada temperatura. En este caso, se han formulado morteros empleando como áridos distintos porcentajes de ambos subproductos, dando lugar a un material con buenas propiedades térmicas y mecánicas, factible de ser utilizado como un mortero PPF. Sin embargo, su utilización como mortero revoco puede verse limitada por la elevada densidad de los áridos utilizados. En este supuesto, puede mejorarse su aplicabilidad añadiendo a los morteros formulados con subproductos de magnesio un árido ligero, como la vermiculita, sin que ello perjudique al resto de propiedades evaluadas. En la consecución de la segunda solución constructiva propuesta, se evalúa la viabilidad del uso como materia prima de otro subproducto de magnesio [Low-Grade Magnesium Oxide (LG-MgO)], en este caso para el desarrollo de cementos químicos de fosfato (CBPC) de magnesio. A tal efecto, se han determinado las propiedades mecánicas de distintas dosificaciones, así como el efecto de un aditivo retardante del fraguado, el ácido bórico (HB), descrito en la bibliografía como retardante de fraguado que permite mejorar la trabajabilidad de los CBPC. Este estudio se ha realizado empleando una herramienta estadística, el diseño de experimentos (DoE), con la finalidad de obtener modelos matemáticos que justifiquen las interacciones entre los distintos componentes de la mezcla y su efecto sobre las propiedades mecánicas y el tiempo de fraguado. Asimismo, el uso del DoE ha de permitir reducir el número de experimentos y establecer el mejor rango de dosificaciones en función de las características deseadas, dando lugar a una formulación adecuada para su utilización en las soluciones constructivas objeto de estudio. Destacar que el uso de LG-MgO en la formulación de CBPC introduce fases inertes no-reactivas contenidas en el propio subproducto, lo que implica que los CBPC desarrollados puedan considerarse como morteros. A partir de los resultados obtenidos se ha seleccionado un pequeño grupo de formulaciones con porcentajes adecuados para evaluar su potencial empleo en el desarrollo de morteros reparadores de estructuras de hormigón. Con este propósito, se han realizado ensayos de adhesión sobre distintos sustratos (hormigón o terrazo) y se ha determinado algunas propiedades requeridas para su uso en la solución constructiva propuesta. La presente tesis doctoral pretende confirmar la viabilidad tecnológica para los distintos campos de aplicación que se han postulado. Sin embargo, no es un objetivo de este estudio el desarrollar un producto final que pueda ser comercializado, sino demostrar su viabilidad gracias al know-how adquirido durante los años de esta investigación, y sentar así las bases para futuros estudios en el desarrollo de materiales de construcción empleando estos subproductos. / The present thesis is focused in the assessment of some magnesium by-products and their potential reutilization for the formulation of different materials for several construction applications. Therefore, the use of industrial by-products for the development of construction materials highlights the sustainability criteria along with the environmental benefits associated with the reutilization of secondary materials whilst diminishing the extractive activities of natural resources. This thesis has been structured following the same pattern for the experimental work. Thus, the first part details the state of the art in what construction materials concerns as well as some of the construction solutions suggested. These solutions are, on the one hand, included in the development of mortars for passive fire protection (PFP) and, on the other hand, in the formulation of chemical bonded phosphate ceramics (CBPC) as a repairing material for concrete structures. The first part presents an exhaustive chemical, physical and morphological characterization of the by-products used. This preliminary characterization is of great importance in the development of the research because of the industrial origin of these by-products. In the first part of the experimental section, the first of the solutions proposed used two types of magnesium by-products [Low-Grade Magnesium Hydroxide (LG-MH) and Low-Grade Magnesium Carbonate (LG-MC)] in the formulation of PFP mortars, using conventional Portland cement as a binder. Both industrial by-products thermally decompose through endothermic processes in a wide range of temperatures, delaying the time needed to achieve a selected temperature. In this case, the mortars were formulated by using different percentages of both by-products as aggregates, obtaining a material with good thermal and mechanical properties and therefore feasible to be used as a PFP mortar. However, its utilization as a sprayed mortar can be limited because of the high density of the aggregates used. In this sense, the practical applicability can be improved by adding a lightweight aggregate such as vermiculite, without diminishing the rest of the assessed properties. Subsequently, in the second part of the experimental section, the viability of another magnesium by-product [Low-Grade Magnesium Oxide (LG-MgO)] is evaluated. In this case, for the development of chemical bonded phosphate ceramics (CBPC). The assessment was made by determining the mechanical properties of different dosages as well as by measuring the effect of a setting-time retarder additive, boric acid (HB), described in the literature as a good additive for this purpose while improving workability as well. This study has been realized by means of a statistical method, the design of experiments (DoE), with the purpose of obtain mathematical models that justify the interactions between different components in the mix and their effect in the mechanical properties and the setting-time. Moreover, the use of DoE enables the reduction in the number of experiments and establishes the best range of dosages as a function of the desired characteristics, giving an optimized formulation to be used in the construction solutions that are object of study. It has to be emphasize that the use of LG-MgO in the formulation of CBPC introduces inert phases that are contained in the by-product itself and that are non-reactive, which implies that the CBPC obtained could be considered as mortars. From the results obtained, a small group of formulations with different percentages was selected to be studied with respect their potential as repairing mortars in concrete structures. Following this objective, adhesion tests were performed over different substrates (concrete or terrazzo) and some of the properties required for their use were determined. The main objective of this thesis is to confirm the technological viability for the different fields of application postulated. However, it is not the main purpose to develop a final product able to be commercialized but to prove the viability by means of the know-how acquired during the years of this research and setting up the base for future studies in the development of construction materials using these by-products.