La marge sud-chilienne constitue la seule masse continentale de l'hémisphère sud qui intercepte l'intégralité de la ceinture des vents d'ouest (SWW), en interaction avec la circulation océanique. Elle occupe donc une position stratégique pour les reconstructions paléoclimatiques et a fait l'objet d'une attention croissante ces dernières décennies. Dans le contexte des hautes latitudes sud de la marge chilienne, les objectifs de cette thèse se sont portés sur (1) l'établissement d'une chronostratigraphie précise basée sur des datations radiocarbone et la téphrochronologie et (2) sur la reconstruction de la dynamique de la calotte nord-Patagonienne en lien direct avec le régime des précipitations, les températures et/ou la dynamique interne des glaciers sur les derniers 22 ka BP à partir de l'étude d'un enregistrement marin à ultra haute résolution et à fort taux de sédimentation, collecté au large de la péninsule de Taitao (~46°S). Basé sur un modèle d'âge robuste par des datations radiocarbone associées à une étude téphrochronologique, l'enregistrement marin MD07-3088 permet une couverture temporelle large depuis le dernier maximum glaciaire, la déglaciation et l'Holocène. Plusieurs traceurs (minéralogie des argiles, granulométrie, géochimie inorganique) ont été utilisés afin de retracer la variabilité des sources et les fluctuations de la calotte nord patagonienne. Couplée aux paléoreconstructions des températures des eaux de surface et de la variabilité des proportions polliniques, cette étude a permis de retracer les variations dans le régime des précipitations et les interconnections entre les réservoirs océaniques et atmosphériques. Les résultats ont montré qu'au cours du DMG (22-18 ka BP), les températures globalement plus froides semblent contrôler les apports terrigènes en provenance de la chaine côtière proximale et la dynamique des glaciers. Lors de la déglaciation (18-11,5 ka BP), les conditions globalement plus chaudes marquent un changement radical dans la source des apports détritiques, avec une dominance de la cordillère andéenne distale. Cet intervalle est ponctué par 3 évènements de refroidissement, dont l'ACR (14,3-12,7 ka BP) pendant lesquels un regain de l'activité glaciaire est enregistré. Au cours de cet intervalle, l'expansion des tourbières Magellanes suggère des conditions climatiques plus froides et très humides résultant de la migration progressive vers le nord des Westerlies. L'Holocène Inférieur (11,5-8 ka BP) se caractérise par des conditions similaires à celles de la déglaciation avec la présence d'un événement plus grossier témoignant soit de l'influence de la légère baisse des températures (~2°C), soit d'un rôle plus important de la dynamique interne des glaciers. L'Holocène Moyen (8-3 ka BP) est illustré par la mise en place de la phase de Néoglaciation qui se traduit par un déplacement vers le nord de la cellule des vents d'ouest caractérisé par des forts apports de précipitations dans notre zone d'étude bien que peu de variations soient enregistrées dans les estimations des SST. Enfin, la faible variation des SST et la légère augmentation des précipitations enregistrées au cours de l'Holocène Inférieur (3 ka BP à l'actuel) témoignent d'un retour de la cellule des vents à une position similaire à l'actuel.

Les particules en suspension transportées dans les réseaux hydrographiques résultent des processus de rivière et des apports depuis les versants. Nous avons étudié dans cette thèse la dynamique des tailles de particules le long du continuum versant-rivière afin d'apporter des éléments de réponse à la réflexion aujourd'hui menée sur les distances de transport et sur le concept de connectivité sédimentaire. Des observations de terrain sont menées à l'exutoire d'un bassin versant de tête (~20 km²). Elles mettent en évidence une corrélation positive entre débit liquide et taille des particules. L'établissement et la mise en oeuvre d'un protocole de mesure original montre que les particules sont agrégées. A cette échelle, les apports des versants semblent importants pour expliquer les variations de taille des particules. Des expériences de laboratoire utilisant un canal annulaire sont menées et indiquent qu'une partie de ces variations peut être attribuée à la désagrégation ou à la floculation des particules dans l'écoulement. Des variations de taille notables sont dues au type de sol. Elles sont moindres à la fin des évènements schématiques simulés en canal, suggérant que l'écoulement prend une part prépondérante pour expliquer les variations de taille des particules. Cet effet du type de sol a motivé l'étude des processus de versant, et en particulier ceux de la pluie. Des expériences de simulations de pluie menées en laboratoire (~1 m²) sur deux sols révèlent que l'augmentation de l'énergie cinétique de la pluie a tendance à générer des agrégats plus fins. Une paramétrisation du détachement par la pluie par fraction granulométrique est développée sur la base de ces expériences et implémentée au sein de deux modèles numériques d'érosion hydrique à base physique. Les simulations numériques confirment que cette tendance a des impacts sur les exports à l'échelle du versant. Enfin, des variations de granulométrie en lien avec l'énergie cinétique de la pluie sont perceptibles lors d'observations de terrain à l'échelle du versant (~ 100 m²), confirmant l'importance d'une description correcte du forçage pluviométrique.

Le béton projeté est une méthode de mise en place consistant en la projection pneumatique de béton sur une surface à grande vitesse. Dans le cas de la méthode par voie sèche, le mélange granulats-ciment est introduit sec en machine, l'eau est ajoutée à la fin du transfert. Cette technique, très employée, est néanmoins génératrice de pertes importantes par rebond, pouvant s'élever jusqu'à 40% de la masse projetée. L'enjeu de la réduction des pertes est à la fois économique et environnemental. Les facteurs influents sur le rebond sont liés aux techniques de projection et à la formulation. Ce travail de thèse a pour objectif l'optimisation de la formulation du béton afin de réduire les pertes par rebond, mais également d'améliorer la durabilité. L'étude porte en particulier sur l'influence sur le rebond : du squelette granulaire, de la teneur en eau et de l'emploi d'additifs et/ou d'additions de substitution. Une approche modélisation du phénomène de rebond est également abordée. / Sprayed concrete is a concrete pneumatically projected onto a surface at high velocity. Dry-mix shotcrete is a process in which dry constituents are introduced into the machine and conveyed through a hose to the nozzle, where the water is added. This process is used in various civil engineering or construction projects; unfortunately, it can lead to high losses of concrete due to rebound (up to 40% of the total mass of material). Such losses induce overconsumption of material, which is damaging for the cost of the work and for the environment. Rebound depends on technicals parameters and mix design. The present work focuses on rebound reduction and also on durability enhancement by modification of the mix design. The influence of aggregate size distribution, water content and supplementary cimentitious material is studied. An analytical approach of rebound phenomenon is also implemented.

Les particules en suspension transportées dans les réseaux hydrographiques résultent des processus de rivière et des apports depuis les versants. Nous avons étudié dans cette thèse la dynamique des tailles de particules le long du continuum versant-rivière afin d'apporter des éléments de réponse à la réflexion aujourd'hui menée sur les distances de transport et sur le concept de connectivité sédimentaire. Des observations de terrain sont menées à l'exutoire d'un bassin versant de tête (~20 km²). Elles mettent en évidence une corrélation positive entre débit liquide et taille des particules. L'établissement et la mise en oeuvre d'un protocole de mesure original montre que les particules sont agrégées. A cette échelle, les apports des versants semblent importants pour expliquer les variations de taille des particules. Des expériences de laboratoire utilisant un canal annulaire sont menées et indiquent qu'une partie de ces variations peut être attribuée à la désagrégation ou à la floculation des particules dans l'écoulement. Des variations de taille notables sont dues au type de sol. Elles sont moindres à la fin des évènements schématiques simulés en canal, suggérant que l'écoulement prend une part prépondérante pour expliquer les variations de taille des particules. Cet effet du type de sol a motivé l'étude des processus de versant, et en particulier ceux de la pluie. Des expériences de simulations de pluie menées en laboratoire (~1 m²) sur deux sols révèlent que l'augmentation de l'énergie cinétique de la pluie a tendance à générer des agrégats plus fins. Une paramétrisation du détachement par la pluie par fraction granulométrique est développée sur la base de ces expériences et implémentée au sein de deux modèles numériques d'érosion hydrique à base physique. Les simulations numériques confirment que cette tendance a des impacts sur les exports à l'échelle du versant. Enfin, des variations de granulométrie en lien avec l'énergie cinétique de la pluie sont perceptibles lors d'observations de terrain à l'échelle du versant (~ 100 m²), confirmant l'importance d'une description correcte du forçage pluviométrique. / The suspended particles of catchment networks are dependent on both river and hillslope erosion processes. During this thesis, the particle size dynamics was studied along this continuum in order to improve the understanding of particle delivery from hillslopes to the outlets of headwater catchments. Field measurements were conducted at the headwater catchment scale (~20 km²). The discharge displayed a positive correlation with the particle size. An original measurement protocol has been set up and it demonstrated that particles were mostly aggregated. The inputs from hillslopes were possibly involved in some of the variations of the measured particle size. Laboratory experiments carried out using an annular flume demonstrated that a part of these variations could be explained by disaggregation or flocculation within the flow. Important variations due to the soil type were observed. However, they were less pronounced in the falling limbs of the schematic flood events, suggesting that flow conditions progressively became more important than the soil signature. The latter encouraged the analysis of hillslope processes, among which a special attention was given to the rainfall effects. Rainfall simulation experiments (~1 m²) demonstrated for two soils that an increase in the rainfall kinetic energy resulted in smallest aggregates detached from the soil matrix. The importance of this mecanism at the hillslope scale (~ 100 m²) with regard to runoff selectivity was demonstrated developing a size-dependent detachment parametrisation included in two physically based numerical models. Finally, the effects of the rainfall kinetic energy on the particle size were observed during field measurements made at the plot scale as well, underlining the need to adequatly describe the rainfall forcing field at this scale.

Le broyage de bois de qualité secondaire est un processus en pleine expansion avec l'augmentation de l'utilisation de la biomasse pour la production d'énergie. La transformation du bois en plaquettes facilite l'automatisation des chaudières. Peu de recherches ont traité le mécanisme de la formation des plaquettes et des efforts de coupe durant cette opération. Lors de ce travail de thèse, nous nous sommes focalisés sur le système de déchiquetage à disque. Un banc d'essais de taille réelle a été construit afin de permettre la variation de plusieurs paramètres, tels que la vitesse de coupe, la vitesse d?amenage, les angles de coupe, la direction d'amenage, la hauteur du contre-couteau, le mode de coupe, le nombre des couteaux et leur saillie.Les expérimentations ont montré que la taille des plaquettes augmente avec l'augmentation de l'avance par dent, l'angle de coupe réel et l'angle de taillant, et diminue avec l'augmentation de la vitesse de coupe. Le processus de la formation des plaquettes est composé de deux mécanismes, qui sont le cisaillement et la propagation de fissures. La mesure des efforts de coupe et de la puissance électrique consommée pour une bande passante pouvant atteindre 3 kHz complète ces données granulométriques. Grâce au banc d'essais de déchiquetage, nous avons pu montrer la corrélation ou l'indépendance de facteurs influents intervenant dans l'optimisation des conditions de coupe / Chipping wood of second quality is a rapidly growing process because of the increasing use of the biomass in energy production field. The utilization of wood chips as a combustible, make it easier to automate the wood boilers function. Few studies were carried out in order to understand the mechanism of the chip formation and the evolution of cutting force during the chipping operation. In this thesis, we focused our analysis on the disc chipper. A test bench of real dimensions was built up in order to be able to vary many parameters such as cutting and feeding speed, cutting angles, feeding direction, anvil height, cutting directions, knives number and their height.Experimental study showed that chip size grows when the feeding tooth, the cutting angle and the sharpness angle increase, whereas it decreases when the cutting speed increases. The process of the chip formation is composed of two mechanisms that are shear and cracks propagation. Measurement of cutting force and electric power consumption for a bandwidth up to 3 kHz bring important results to the chip size study. The chipping test bench allowed us to reveal the correlation or the independency between the parameters needed to optimize the chipping operation

Le bassin amazonien est considéré au niveau mondial comme l'un des principaux apports de sédiments à l'Océan Atlantique. Comprendre la distribution spatiale et temporelle des flux sédimentaires est l'objectif de cette étude pour laquelle on a choisi quatre stations hydrométriques de suivi réparties tout au long de l'Amazone depuis sa formation au Pérou jusqu'à environ 800 km de son embouchure au Brésil (Óbidos). Pour atteindre cet objectif, on a mis en place pour chaque station un échantillonnage décadaire en surface et une exploration totale de leur section à différentes périodes de l'année. Des profils de turbidité et des échantillons pour la granulométrie sur toute la section faisaient également partie de ce suivi. Sur les stations andines et sub-andines, la turbulence de l'écoulement jointe aux faibles profondeurs permet l'ascension de sédiments grossiers vers la surface. Par conséquent, on observe une relation directe entre la concentration de sédiments en suspension de surface et la concentration moyenne dans la section, ce qui permet un calcul simple des flux sédimentaires et d'arriver à une valeur de 540 Mt/an pour qui concerne l'apport du basin péruvien de l'Amazone. Dans la plaine brésilienne, le contexte change, les profondeurs moyennes se situent entre 40 et 100 m de telle sorte que la présence de sable en surface est quasi nulle. Cependant, l'analyse des résultats à la station d'Óbidos montre qu'il existe une relation directe entre la concentration de sédiments de surface et la concentration moyenne de sédiments fins dans la section alors que la concentration moyenne de sédiments grossiers dans la section est, elle, em relation directe avec le débit liquide. En différenciant ainsi le calcul suivant ces deux types de sédiments, on arrive à une valeur de flux de 1100 Mt/an transitant par Óbidos, dont 60% correspond au flux des sédiments fins et 40% aux grossiers. On a utilisé la turbidité pour par courbes de calibration em funtion da granulometrie parvenir aux valeurs de concentration. On a utilisé le modèle de Rouse pour différencier le signal de concentration obtenu avec la turbidité résultat du signal de le deux types de sediment. On a constaté que les granulométries en présence sont les mêmes tout au long du régime hydrologique mais que ce sont les proportions de chacune d'entre elles qui varient. Aussi a-t-on abouti à des profils de concentration pour sédiments fins et des profils pour sédiments grossiers. En montée de crue, les profils de concentration présentent un gradient bien marqué pour les sédiments fins, alors qu'en période de crue ce gradient est contrôlé par les sables et les profils de fines sont alors verticaux et constants sur toute la section. Ces résultats montrent qu'il est possible de prédire, en Amazonie, les profils de concentration à partir de la turbidité. / The sediments flux in Amazon Basin have an important role on the aquatic biodiversity and richness in the floodplains because the nutrients and organic matter attached on suspended sediments are deposited in these zones. The aim of this study is to understand the spatial and temporal distribution of sediments flux in the Amazon River, therefore were select four gauging station located along of Amazon Riven from Peru to Brazil. In each gauging station was make superficial samples each ten days and samples in the section in different times of hydrological period. Turbidity profiles and granulometry measuring were made too in each gauging station. In the Andean region, it is observed a relationship between the suspended sediments concentration and discharge, however, this relationship become a hysteresis in the plain especially in the Óbidos gauging station located at 870 km before of mouth. This result can be by the contribution of influx poor in suspended sediments from Guyanese and Brazilian shields. In 3000 km of long from Peru to Brazil plain, the suspended sediments is composed by two well-defined types of suspended sediments: fine sediments (10-20 µm) and coarse sediments (100-250 µm). The percentage of each type of sediments in the main river is different during the hydrologic regime. Peak of fine sediments is observed in the same period of peak of rainfall (December to March) and peak of coarse sediments is observed in flood period (May to July). The Andean and sub-Andean basin gauging station show the coarse sediments in surface due to great turbulence and low depths. Therefore, this gauging station show a relationship between the suspended sediments concentration in surface and average suspended sediments concentration in section, with this relation is possible to calculate the suspended sediments flux. Hence the Peruvian basin provide 540 Mt year -1. However in the Brazilian plain the context is different, the depth is from 40 to 100 m, becoming almost null the presence of coarse sediments in the surface. Therefore, cannot use the relationship between suspended sediments concentration in surface and average suspended sediments concentration in section. When the Óbidos gauging station is analysed, it found there is a relationship between suspended sediments concentration in surface and average of fine suspended sediments concentration. It is observed too, that there is the relationship between coarse suspended sediments concentration and discharge. Therefore, it is possible to calculate of suspended sediments flux using these two relationships. The Amazon River export 1100 Mt year-1 of suspended sediments at Óbidos gauging station, of which 60% correspond at fine sediments flux and 40% to coarse sediments flux. It is observed that the suspended sediments are sensitivity of climate variability, generally El Niño events is associate with increase of fine suspended sediments and La Niña events increase a percentage of coarse sediments in Amazon River. It is using the turbidity for determinate of suspended sediments concentration, we use this technique due the high frequency in acquisition of data. However for use the turbidity is necessary the previous calibration. It was observed that the turbidity signal is an addition to the signal emitted by the particles in one sample and with this assumption the Rose model was used to separate the concentration signal obtained by the turbidity of the two types of sediments present in the Amazon River, fine particles and sand. Therefore, it was obtained the concentration profiles to fine sediments and the concentration profiles to the sand. It is observed during the rising period that the fine sediments profiles show a strong gradient, however in the flood periods this gradient reduce come a constant in all section. These results show that turbidity and Rouse model can be used for prediction of suspended concentration in Amazon River.

Les travaux réalisés dans le cadre de cette maîtrise s'inscrivent dans le vaste projet CARRLo (Chemin d'Accès aux Ressources et Routes LOcales) visant à améliorer la qualité des routes non revêtues en contexte climatique nordique canadien. À cause entre autres de l'achalandage réduit et de l'éloignement de la plupart des routes non revêtues, le pavage de ces dernières est une tâche ardue et dispendieuse qui est très peu réaliste, du moins à grande échelle. Toutefois, devant la place sans cesse grandissante qu'occupe la sécurité dans les transports, le contrôle de la stabilisation des routes non revêtues et de la poussière engendrée par la circulation est devenu nécessaire. De plus, face à la rigueur du climat nordique le défi n'est pas seulement de contrôler la poussière, mais aussi de stabiliser les chemins non revêtus en trouvant des produits efficaces dans un contexte de gel et de dégel afin d'augmenter la période où les routes sont praticables. Plusieurs travaux portent sur la performance de divers agents stabilisants et produits d'abat-poussière. Le caractère novateur du présent travail se situe dans l'étude de l'influence de la granulométrie et de la minéralogie sur le comportement d'un matériau granulaire stabilisé ou traité à l'aide d'abat-poussière. Pour ce faire, un programme expérimental d'envergure comprenant des essais de module réversible modifié, de capacité portante, de compression non confinée et de cisaillement direct sont réalisés. Une validation des résultats du programme expérimental sera également effectuée en conditions réelles à l'aide de planches d'essais. L'objectif final des travaux consiste à être en mesure de proposer des familles de produits stabilisants et d'abat-poussière dans un contexte minéralogique et granulométrique précis et en fonction d'objectifs déterminés. Les résultats montrent une réelle influence de la granulométrie et de la minéralogie sur le comportement d'un matériau granulaire stabilisé ou traité à l'aide d'abat-poussière. De plus, les agents stabilisants à l'étude ont démontré qu'ils contribuent à améliorer de manière considérable les propriétés mécaniques d'un matériau granulaire.

Les filières d'Assainissement Non Collectif (ANC) du fait de leur intérêt technique et économique connaissent un développement important. A ce jour, les gestionnaires de ce type d'ouvrages cherchent à mieux comprendre les phénomènes régissant leur fonctionnement et tentent ainsi d'améliorer cette filière sur le plan de la durabilité, de la fiabilité et de l'optimisation en s'appuyant sur des recommandations scientifiquement étayées auxquelles les études menées dans ce travail s'attachent à répondre. Les principaux objectifs industriels et scientifiques de cette thèse étaient de mieux comprendre le fonctionnement de ces sytèmes et de développer une méthodologie de diagnostic de leur état par la mise au point d'outils et de méthodes adaptés à ce genre d'onvrage. Nous avons proposé dans ce travail une démarche originale d'estimation de la perméabilité saturée ou non d'un sol in situ. Cette démarche est basée d'une part sur des informations de résistance et de granulométrie obtenues par couplage de mesures pénétrométriques et endoscopiques et d'autre part sur la connaissance de la relation résistance densité obtenue dans une base de données de matériaux. Cette démarche a été validée au laboratoire et utilisée in situ. Nous avons aussi proposé une méthodologie de diagnostic basée sur l'utilisation conjointe d'outils non destructifs et rapides à mettre en oeuvre à partir de différentes études réalisées in situ tant sur des ouvrages réels que sur des ouvrages expérimentaux grandeur nature.

Les travaux présentés dans ce mémoire ont pour but de mieux définir et quantifier lesprocessus d'érosion actuels en domaine glaciaire et proglaciaire. Le Glacier des Bossons,situé dans le massif du Mont-Blanc (Haute-Savoie, France), est un bon exemple de systèmenaturel non anthropisé permettant d'étudier cette thématique. Il repose sur deux lithologiesprincipales (le granite du Mont-Blanc et le socle métamorphique) et cette singularitépermettra de déterminer l'origine des sédiments glaciaires. Afin de comprendre lesmécanismes d'érosion mécanique et de transport particulaires en domaine glaciaire, lessédiments ont été prélevés à la surface du glacier, sous le glacier et dans les torrents sousglaciaires.L'étude des distributions granulométriques et des provenances des sédiments a étéeffectuée par une analyse lithologique à macro-échelle (à l'oeil nu) et géochimique à microéchelle(datation U-Pb sur zircons). Elles ont permis de préciser les caractéristiques del'érosion et du transport glaciaire. (1) la charge supra-glaciaire issue de l'érosion des versantsrocheux est essentiellement composée de sédiments grossiers et ne se mélange pas ou peu à lacharge sous-glaciaire, excepté au niveau de la langue terminale ; (2) les vitesses d'érosionsous-glaciaire ne sont pas homogènes, l'érosion sous la glace tempérée (0,4-0,8mm.an-1) estau moins seize fois supérieure à celle sous la glace froide (0,025-0,05mm.an-1) ; (3) lessédiments sous-glaciaires contiennent une fraction silteuse et sableuse résultant des processusd'abrasion et de crushing qui est évacuée par les torrents sous-glaciaires. L'acquisition hauterésolutiontemporelle de données hydro-sédimentaires durant la saison de fonte entre le 5 Maiet le 17 Septembre 2010 a permis de définir le comportement saisonnier des fluxhydrologiques et sédimentaires. La majeure partie des flux détritiques est concentrée sur lasaison de fonte, et une quantification de la quantité de sédiments exportés par le torrent desBossons complétée par une mesure régulière de l'évolution de la topographie du systèmefluvio-glaciaire permet d'effectuer un bilan global de l'érosion des domaines glaciaires etproglaciaires. Au cours de l'année 2010, près de 3000 tonnes de sédiments ont été érodés dont430 tonnes se sont déposeés sur le plan des eaux. Grâce à une analyse de l'évolution desconcentrations de matières en suspension en entrée et en sortie de la plaine alluviale fluvioglaciairedu torrent des Bossons, les composantes glaciaires et non-glaciaires de l'érosion ontpu être découplées. L'érosion des moraines dénudées encadrant le plan des eaux au cours desévénements orageux est responsable au minimum de 59% du flux de sédiments transporté parle torrent des Bossons, l'érosion glaciaire (41% du flux) est donc relativement moins efficace.L'évolution à long terme des systèmes glaciaires en période de réchauffement climatiquemontrerait donc une érosion soutenue des environnements proglaciaires (versants et moraines)récemment libéré des glaces et de ce fait une intensification des flux détritiques. Le glacierdes Bossons protège le sommet du Mont-Blanc, l'érosion différentielle entre les zones sous laglace et non-glaciaires pourrait mener à un accroissement de la différence d'altitude entre lesvallées et les sommets.

Abstract : Although concrete is a relatively green material, the astronomical volume of concrete produced worldwide annually places the concrete construction sector among the noticeable contributors to the global warming. The most polluting constituent of concrete is cement due to its production process which releases, on average, 0.83 kg CO[subscript 2] per kg of cement. Self-consolidating concrete (SCC), a type of concrete that can fill in the formwork without external vibration, is a technology that can offer a solution to the sustainability issues of concrete industry. However, all of the workability requirements of SCC originate from a higher powder content (compared to conventional concrete) which can increase both the cost of construction and the environmental impact of SCC for some applications. Ecological SCC, Eco-SCC, is a recent development combing the advantages of SCC and a significantly lower powder content. The maximum powder content of this concrete, intended for building and commercial construction, is limited to 315 kg/m[superscript 3]. Nevertheless, designing Eco-SCC can be challenging since a delicate balance between different ingredients of this concrete is required to secure a satisfactory mixture. In this Ph.D. program, the principal objective is to develop a systematic design method to produce Eco-SCC. Since the particle lattice effect (PLE) is a key parameter to design stable Eco-SCC mixtures and is not well understood, in the first phase of this research, this phenomenon is studied. The focus in this phase is on the effect of particle-size distribution (PSD) on the PLE and stability of model mixtures as well as SCC. In the second phase, the design protocol is developed, and the properties of obtained Eco-SCC mixtures in both fresh and hardened states are evaluated. Since the assessment of robustness is crucial for successful production of concrete on large-scale, in the final phase of this work, the robustness of one the best-performing mixtures of Phase II is examined. It was found that increasing the volume fraction of a stable size-class results in an increase in the stability of that class, which in turn contributes to a higher PLE of the granular skeleton and better stability of the system. It was shown that a continuous PSD in which the volume fraction of each size class is larger than the consecutive coarser class can increase the PLE. Using such PSD was shown to allow for a substantial increase in the fluidity of SCC mixture without compromising the segregation resistance. An index to predict the segregation potential of a suspension of particles in a yield stress fluid was proposed. In the second phase of the dissertation, a five-step design method for Eco-SCC was established. The design protocol started with the determination of powder and water contents followed by the optimization of sand and coarse aggregate volume fractions according to an ideal PSD model (Funk and Dinger). The powder composition was optimized in the third step to minimize the water demand while securing adequate performance in the hardened state. The superplasticizer (SP) content of the mixtures was determined in next step. The last step dealt with the assessment of the global warming potential of the formulated Eco-SCC mixtures. The optimized Eco-SCC mixtures met all the requirements of self-consolidation in the fresh state. The 28-day compressive strength of such mixtures complied with the target range of 25 to 35 MPa. In addition, the mixtures showed sufficient performance in terms of drying shrinkage, electrical resistivity, and frost durability for the intended applications. The eco-performance of the developed mixtures was satisfactory as well. It was demonstrated in the last phase that the robustness of Eco-SCC is generally good with regards to water content variations and coarse aggregate characteristics alterations. Special attention must be paid to the dosage of SP during batching. / Résumé : Même si le béton est un matériau relativement vert, le volume astronomique de béton produit à travers le monde chaque année met le secteur de la construction en béton parmi les contributeurs important au réchauffement climatique. Le constituant le plus polluant du béton est le ciment en raison de son processus de production qui dégage, en moyenne, 0,83 kg de CO[indice inférieur 2] par kg de ciment. Le béton autoplaçant (BAP), un type de béton qui peut remplir le coffrage sans vibration externe, est une technologie qui peut offrir une solution aux problèmes de développement durable de l'industrie du béton. Cependant, toutes les exigences de la maniabilité du BAP proviennent d'une teneur en poudre plus élevé (par rapport au béton conventionnel), ce qui peut augmenter le coût de la construction et de l'impact environnemental du BAP pour certaines applications. Le BAP écologique, Éco-BAP, est un développement récent combinant les avantages du BAP tout en ayant une teneur en poudre significativement plus faible. La teneur en poudre maximale de ce béton, destinée à la construction du bâtiment et aux applications commerciales, est limitée à 315 kg/m[indice supérieur 3]. Néanmoins, la conception de l’Éco-BAP peut être difficile, car un équilibre délicat entre les différents ingrédients de ce béton est nécessaire pour garantir un mélange satisfaisant. Dans ce programme de doctorat, l'objectif principal est de développer une méthode systématique pour la formulation de l’Éco-BAP. Puisque l'effet de groupe des particules (EGP) est un paramètre clé pour la conception des mélanges l’Éco-BAP stables, et que ce phénomène est peu connu, dans la première phase de cette recherche, l’EGP est étudié. Cette partie se concentre sur l'influence de la granulométrie sur l’EGP et la stabilité des mélanges de modèle ainsi que des BAPs. Dans la deuxième phase, le protocole de formulation est développé, et les propriétés des mélanges obtenus, à l’état frais ainsi que l’état durcis, sont évaluées. Étant donné que l'évaluation de la robustesse est cruciale pour la production du béton à grande échelle, dans la dernière phase de ce travail, la robustesse d'un des mélanges les plus performants de la Phase II est examinée. Basé sur les résultats obtenus, nous constatons que l'augmentation de la fraction volumique d'une classe mène à une meilleure stabilité de cette classe. Cela contribue également à une EGP supérieure du squelette granulaire et à une stabilité plus élevée du système. Il a été montré qu'une granulométrie continue dans lequel la fraction volumique de chaque classe est plus grande que la classe consécutive plus grossière peut augmenter l’EGP. En utilisant une telle granulométrie, la fluidité d’un mélange du BAP pourrait être augmentée sans compromettre la résistance à la ségrégation. Un indice de prédiction du potentiel de la ségrégation de particules suspendues dans un fluide à seuil a été proposé. Dans la deuxième phase de la thèse, une méthode de conception en cinq étapes pour l’Éco-BAP a été développée. Le protocole de formulation commence par la détermination des teneurs en poudre et de l'eau, suivie par l'optimisation des fractions volumiques du sable et des gros granulats selon un modèle idéal de granulométrie (Funk et Dinger). La composition de poudre est optimisée dans la troisième étape afin de minimiser la demande en eau tout en garantissant une performance adéquate à l'état durci. Le dosage du superplastifiant (SP) est déterminé dans l’étape suivante. La dernière étape s’agit d’évaluer le potentiel du réchauffement climatique des mélanges développés. Les mélanges de l’Éco-BAP optimisés répondent à toutes les exigences à l'état frais pour le BAP. La résistance à la compression à 28 jours de ces mélanges est dans la fourchette cible de 25 à 35 MPa. En outre, les mélanges montrent des performances suffisantes en termes de retrait de séchage, la résistivité électrique, et la résistance contre gel-dégel pour les applications visées. La performance écologique des Éco-BAPs produis a été satisfaisante. Il a été démontré dans la dernière phase que la robustesse de l'Éco-BAP est généralement bonne en ce qui concerne les variations de teneur en eau et les changements de propriétés des gros granulats. Une attention particulière doit être accordée au dosage du SP pendant le malaxage.