La qualité de l'air intérieur est maintenant reconnue comme une question de santé publique, notamment avec la proposition de valeurs guides de concentrations pour des polluants tels que les composés organiques volatils (COV). Ainsi, suite aux consignes émises par l'Agence Française pour la Sécurité Sanitaire de l'Environnement et du Travail (AFSSET), des stratégies d'échantillonnage et de mesure des COV émis par les matériaux de construction ont été définies dans un contexte normatif. Ces méthodes, dédies au contrôle en laboratoire, sont peu adaptées aux mesures sur site. L'identification des sources de COV, indispensable au diagnostic de la qualité de l'air intérieur, nécessite donc des outils de prélèvement simples et rapides. Une alternative, basée sur le couplage d'une cellule d'émission (FLEC*) avec un prélèvement passif par SPME (micro-extraction sur phase solide) a donc été envisagée. Le développement de cette méthodologie a été effectué sur des atmosphères étalons de COV modèles (hydrocarbures, terpènes, composés oxygénés, ...), permettant ainsi de déterminer des limites de détection de l'ordre du μg.m-3 (GC-MS) et des concentrations quantifiables (GC-FID) au-delà de 10 mg.m-3. Les performances de cette méthode ont permis son application à différents matériaux (moquette, panneau de bois et PVC), montrant ainsi la possibilité d'effectuer un rapide screening des COV émis, mais aussi de déterminer 96 % des composés d'intérêt définis par le protocole AFSSET. Enfin, l'étude d'un immeuble de bureaux a montré la faisabilité de l'utilisation sur site du couplage FLEC*-SPME pour caractériser les principales sources de COV provenant des matériaux de construction présents.

Le séchage des matériaux de construction et des sols a une grande importance sur leurs propriétés finales et est un enjeu critique du point de vue économique et énergétique. Ces matériaux contiennent des grains de toutes tailles (incluant une fraction colloïdale) et de l'eau. Nous étudions les phénomènes physiques essentiels à l'origine de ces propriétés de séchage à partir d'une séparation d'échelle plus nette que dans les matériaux réels entre les tailles caractéristiques de l'échantillon, des pores et des éléments dans le fluide interstitiel. Des milieux poreux 3D sont observés à l'aide de l'IRM et de la tomographie au rayon X, et des milieux poreux modèles à l'aide d'une caméra et d'un microscope confocal. Trois catégories de fluides interstitiels saturant initialement la structure poreuse ont été étudiées : un liquide pur, des suspensions de particules rigides et des suspensions de particules molles. Le séchage d'un liquide pur met en évidence un régime d'évaporation où le taux de séchage est constant. L'eau s'écoule par pompage capillaire pour approvisionner en eau la surface libre où l'évaporation a lieu. Comme l'évaporation est localisée à la surface libre, des simulations par éléments finis mettent en évidence la sensibilité du taux de séchage à la configuration locale de l'interface eau/air. Les suspensions de particules ralentissent toujours la cinétique de séchage en comparaison de l'eau seule. A faible fraction volumique, les particules migrent vers la surface lors du séchage d'un milieu poreux et ralentissent la cinétique de séchage en formant une zone compactée. Les particules molles peuvent se comprimer et augmenter ainsi le nombre de particules par unité de volume ce qui influence la longueur de diffusion de la vapeur d'eau. A fraction volumique élevée, la viscosité du fluide empêche l'écoulement ainsi les cinétiques de séchage sont très lentes et les particules ne se déplacent pas / Drying of building materials and soils plays a major role in their final properties and is a main economics and environmental issue. In this thesis, we study the drying of complex porous media to better understand the impact of particles in the interstitial fluid. With a clear scale separation between the sample, pores and particles sizes, we observe water and particles distributions by camera, MRI, X-ray tomography and confocal microscope. We show that the fluid evolution and the drying kinetics are coupled. We study three kinds of fluids: pure liquid, hard and soft particles suspensions. The drying rate of pure water remains constant and generally persists until the majority of water is evaporated. The fluid flows through the porous network, due to capillary depression, to provide water to the free surface where evaporation occurs. We show, by Finite Elements Method, that the drying rate is very sensitive to the shape of the air/water interface. Particles suspensions always slow down the drying kinetics compare to pure water. At low volume fraction, particles migrate towards the surface and drying rate is linked to the increases of the compacted area. Soft particles can compress, thus the compacted area may shrink and influences drying rate. At high volume fraction, viscous dissipation is high and limit the fluid flow therefore particles do not migrate and the drying kinetics is slow

Le but de ce travail est la caractérisation thermophysique de matériaux de construction solides et opaques (PVC, EPS, plâtre et béton) en laboratoire, avec une extension de la méthode vers des conditions in-situ (sable, paroi en béton cellulaire), et la mise en évidence de l’interaction des propriétés thermophysiques du matériau avec sa teneur en eau. Il repose sur l’étude numérique - via un modèle en différences finies - et expérimentale du transfert de chaleur par conduction. L’approche proposée consiste à envisager une distribution de capteurs de température répartis dans le sens du transfert dans une configuration expérimentale multicouche. Ces capteurs, des thermocouples permettent d’enregistrer les évolutions de températures aux différents points de mesure et d’extraire les caractéristiques thermiques du matériau dans chaque intervalle en les introduisant dans un schéma d’inversion. Le système instrumenté pourrait être sollicité de façon artificielle dans une application en laboratoire ou simplement par les échanges naturels avec son environnement dans le cas par exemple d’une paroi de bâtiment. Une progression dans la complexité des cas a été considérée. Dans un premier temps, une mise au point de la méthode sur un système multicouche constitué de matériaux homogènes, stationnaires et permettant d’identifier les paramètres thermiques d’un des composants. Par la suite, des matériaux de propriétés thermophysiques variables et évolutives avec pour objectif de proposer à plus long terme, un outil de suivi de propriétés thermiques et de teneur en eau des matériaux. / The purpose of the actual work is to thermally characterize opaque solid building materials (PVC, EPS, Plaster and Concrete). First tests in laboratory tend next to be in situ conditions (sand, aerated concrete wall) where thermophysical properties and moisture content interactions are highlighted. It is based on conductive heat transfer numerical (finite difference method) and experimental study. The proposed approach aims to place thermocouples in a multilayer thickness in the heat transfer direction. They allow temperature measurement at different nodes of the material. The temperatures are incorporated in an inverse heat transfer process to estimate characteristics at each layer. The tested materials could be submitted to either artificial thermal excitation or natural excitation in the case of building wall for example. Progressive complexity of the studied cases is considered. In fact, the first studied cases concerns homogenous inert materials which the quasi constant thermophysical properties were estimated. Then, materials with variable characteristics were considered for a long term thermophysical properties and moisture content monitoring.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2017-2018 / Traditionnellement, le bois est utilisé comme parement extérieur en construction résidentielle pour ses avantages d’ordre économique, esthétique et environnemental. Cependant, la structure actuelle du marché non résidentiel fait en sorte que les produits de lambris en bois sont freinés dans leur accession au marché non résidentiel. Le marché non résidentiel est pourtant stratégique étant donné sa taille et sa croissance. De plus, une utilisation accrue du bois diminue l’impact environnemental des bâtiments. Ainsi, l’objectif du projet est d’explorer le potentiel d’utilisation du parement bois en construction non résidentielle. Le contexte pluridisciplinaire de l’étude amène à utiliser une approche systémique s’appuyant sur un éventail de méthodes, dont les entrevues semi-dirigées, l’enquête en ligne, et l’analyse de sites web. Les résultats de l’étude montrent que les produits actuels de lambris en bois ne sont pas adaptés à ce segment de marché. Dans un premier temps, l’étude représente et organise les différents aspects qui contribuent à la sélection d’un parement en construction non résidentielle. Le projet considère les différents acteurs impliqués (clients, architectes, entrepreneurs, sous-traitants) et les différentes étapes d’un projet de construction, de l’analyse des besoins jusqu’à l’entretien du parement. Dans un deuxième temps, l’étude confirme les barrières à l’utilisation du bois : l'entretien récurrent, la règlementation, l’offre de produit et les problèmes techniques reliés aux détails de construction et à l’installation. La juxtaposition des résultats précédents a permis de mettre en évidence un décalage entre les besoins des acteurs et les produits de lambris actuellement présents sur le marché. Il a ainsi été possible d’émettre des recommandations pour favoriser l’utilisation du bois. Les recommandations s’organisent autour de trois axes : communication, adaptation et développement. Ultimement, les recommandations aideront les manufacturiers de lambris de bois non seulement dans la mise en marché, mais également dans le développement de produits. / Traditionally, wood is used as an exterior cladding material in residential construction for its economic, aesthetic and environmental benefits. However, the current structure of the non-residential market means that wood paneling products are hampered in the non-residential market access. The non-residential market is nevertheless strategic given its size and growth. Moreover, increased use of wood in the construction sector reduces the environmental impact of buildings. Thus, the objective of the project is to explore the potential use of wood in non-residential construction. The multidisciplinary context of the study leads to the use of a systemic approach based on a range of methods including semi-directed interviews, online surveys, and websites analysis. The results of the study show that current wood cladding products are not suitable for the non-residential market. First, the study organizes the various aspects that contribute to the selection of a cladding for non-residential buildings. The project considers the various stakeholders involved (clients, architects, contractors, subcontractors) and the life cycle of a project from identification of the needs to maintenance of the cladding. Secondly, the study confirms the barriers to the use of wood: recurring maintenance, regulations, product offer and technical problems related to construction details and installation. The juxtaposition of the previous results revealed a discrepancy between the needs of the stakeholders and the cladding products currently on the market. Thus, it was possible to provide recommendations to promote the use of wood. The recommendations are organized around three axes: communication, adaptation and development. Ultimately, the recommendations will help wood cladding manufacturers not only in marketing but also in product development.

Les matériaux de construction constituent la matière la plus consommée par les villes après l’eau ainsi que la majeure partie des déchets que ces dernières génèrent. La relation entre cette mobilisation de matériaux et les processus d’urbanisation est peu étudiée et fait l’objet de cette thèse, menée en collaboration avec la Direction régionale et interdépartementale de l’environnement et de l’énergie d’Ile-de-France, responsable du schéma régional des carrières, et le Conseil régional, responsable du plan régional de prévention et gestion des déchets. Cette recherche, qui a donné lieu au développement de méthodes pour la quantification et localisation des flux et stocks de matériaux à l’échelle de l’Ile-de-France, montre que ressources primaires et ressources secondaires sont proches en quantités disponibles et extraites. En revanche, le taux d’utilisation des ressources secondaires est nettement plus faible car il est contraint par un cadre réglementaire et normatif. La mobilisation de matériaux de l’Ile-de-France en 2013 est essentiellement générée par un processus de renouvellement urbain. Ce dernier engendre une forte démolition-reconstruction de bâtiments mais se réalise aussi par densification et nécessite l’apport de matériaux extérieurs. En outre, renouvellement des ouvrages bâtis et configuration des espaces aménagés sont liés. Une projection de flux jusqu’en 2032 montre que l’atteinte des objectifs de construction de logements définis dans le schéma directeur régional (SDRIF) engendrerait une forte hausse du taux d’importation de matériaux. Ce constat appelle la recherche d’une autre action publique visant un aménagement des ressources urbaines. / Construction materials are the largest flows entering urban areas after water, while they constitute the top waste deposit. The relation between these material flows and urbanization processes has receive little attention and it is the object of this study. Work was conducted in collaboration with the Regional and inter-departmental directorate for the environment and energy Ile-de-France, responsible of the quarries regulation plan, and the Regional council, which is in charge of the C&D waste management plan. This research contributed to methodological improvement for the quantification and localisation of contruction material flows and stocks at regional scale with the case study of Ile-de-France region. Il demonstrates that that the primary and secondary resources available and extracted are close in terms of quantity. However, the utilization rate of the secondary resources is significantly lower than those of primary resources due to normative and regulatory frameworks.In 2013, the mobilization of construction materials from Ile-de-France was mainly generated by the process of urban renewal. This renewal causes major demolition and reconstruction, but it is also carried by urban densification and requires the import of external materials. In addition, the renewal of built works is strongly related to spatial configuration. A projection of material flows up to 2032 shows that achieving the targets for housing construction defined in regional master plan (SDRIF) would lead to a sharp increase in the import rate of materials. This observation calls for alternative public actions aiming at better management of urban resources.

Ces travaux s'appuient sur un contexte de santé lié à la dégradation de la qualité de l'air intérieur induite par la présence de micro-organismes. Dans les environnements intérieurs humides, les matériaux de construction sont des cibles de contamination et de prolifération microbienne importantes. La photocatalyse est un procédé de dépollution qui présente une action contre une large gamme de polluants organiques (aqueux, gazeux ou biologiques). Son principe repose sur l'excitation d'un photocatalyseur par une irradiation lumineuse, généralement située dans les UV, qui va permettre de dégrader les polluants environnants par une succession de réactions d'oxydo-réduction. Le photocatalyseur le plus courant est le dioxyde de titane (TiO2). Outre la production d'espèces oxydo-réductrices agressives, le TiO2 illuminé présente également un caractère super-hydrophile qui lui confère un caractère autonettoyant intéressant. Une autre solution est envisagée pour lutter contre la prolifération microbienne sur matériaux de construction : l'utilisation de molécule bio-sourcées d'ester de glycérol aux propriétés naturellement antimicrobienne. L'objectif de cette étude est de développer des revêtements pour matériaux de construction intérieurs et d'étudier leur propriété de résistance à la prolifération microbienne et les modes d'action de ces dispositifs passifs formulés soit à base de particules de TiO2, soit à base d'ester de gycérol. Dans un premier temps, un travail de développement et de mise en œuvre de dispositifs expérimentaux a été nécessaire afin d'adapter des méthodes d'évaluation microbiologiques sur ces matériaux particuliers (particules, lasures, matériaux cimentaires). Ainsi, plusieurs essais ont été adaptés afin d'évaluer les performances antimicrobiennes en terme (i) d'activité antibactérienne, (ii) d'effet bactéricide, (iii) de résistance à la formation de biofilm et (iv) de résistance à la prolifération par contamination " naturelle ". Les premiers essais visent à mettre en évidence l'impact des facteurs méthodologiques sur l'activité antibactérienne des particules de TiO2 utilisées seules comme agent désinfectant. Dans un deuxième temps, des lasures photocatalytiques sont formulées sur la base de travaux antérieurs ayant montrés de bonnes efficacités de dépollution de l'air contre les NOx, NO et différents COV. Une fois les paramètres d'influence de l'activité du TiO2 mis en exergue, les lasures ont été testées dans des conditions optimales. Le développement d'un essai de résistance à la prolifération de biofilm montre l'importance de coupler différentes méthodes d'évaluation microbiologique (dénombrement des UFC et observation au microscope à épifluorescence). La dernière partie de cette étude explore le potentiel antimicrobien de la molécule d'ester de glycérol, sous-produit de la synthèse de biocarburant. La molécule montre des propriétés antibactériennes et bactéricides puissantes en quelques minutes de contact seulement. Elle présente également une protection très efficace contre la prolifération microbienne une fois recouverte sur matériaux de construction (placo-plâtre). Ces performances remarquables encouragent la poursuite des études sur cette molécule. / This work is included in a health-related context: the degradation of the indoor air quality induced by the presence of microorganisms. In damp environments, indoor building materials are among the main proliferation substrates for microorganisms. Photocatalysis is a decontamination process which is active against a wide range of organic pollutants (aqueous, gaseous or biological). The principle is based on the excitation of a photocatalyst by light irradiation, usually located in the UV-range, which leads to the degradation or mineralization of surrounding pollutants through a series of oxidative reactions. The most common photocatalyst is titanium dioxide (TiO2). In addition to produce aggressive redox species, the illuminated TiO2 also shows super-hydrophilicity, which has an impact on the first step of microbial biofilm formation: the adhesion of microorganisms. Another technology to protect indoor building materials is explored: the use of glycerol esters, which are bio-based molecules with inherent antimicrobial properties. The main objective of this study is to develop semi-transparent coatings for indoor building materials and to study the resistance to microbial growth conferred by these passive devices, which are formulated using TiO2 nanoparticles or glycerol esters. Initially, the development and implementation of experimental devices has been necessary to adapt microbiological evaluation methods to these particular materials (nanoparticles, surface coatings, cementitious materials). Thus, several tests have been carried out in order to assess the antimicrobial performances in terms of (i) antibacterial activity, (ii) bactericidal effect, (iii) resistance to biofilm formation and (iv) resistance to proliferation by "natural" contamination. First tests aimed to underline the influence of methodological parameters on the efficiency of TiO2 particles used alone as antimicrobial agent. Then, semi-transparent coatings were formulated on the basis of previous works which have shown good efficiencies on the depollution of ambient air from NOx, NO and VOC. Once the parameters that influence TiO2 activity were identified, coatings were tested in optimum conditions. The evaluation of the resistance to biofilm formation shows the importance of overlapping different microbiological evaluation methods (e.g. CFU counting and epifluorescence observations). The last part was an exploratory work on the antimicrobial properties of a glycerol ester molecule, by-product from the synthesis of biofuels. The molecule shows potent antibacterial and bactericidal properties, several log of inactivation within only few minutes of contact. It also provides very effective protection against microbial growth once covered on building materials (plasterboard). These remarkable performances encourage further studies on this molecule.

Les mousses minérales sont des matériaux alvéolaires utilisables en isolation thermique répartie. L’objectif de ces travaux de recherche est de développer, à partir d’une suspension très concentrée de liants hydrauliques, des mousses légères présentant de bonnes performances mécaniques et thermiques. L’introduction de tensioactif est nécessaire à la formation des mousses minérales. Six molécules tensioactives sont sélectionnées dans cette étude. Leurs capacités à réduire la tension de surface et à stabiliser une mousse aqueuse sont évaluées. Deux groupes de tensioactifs sont distingués sur la base de différents critères : tension de surface, CMC, stabilité de la mousse. Les suspensions minérales concentrées sont des fluides à seuil. L’étude du comportement de bulles formées dans de tels fluides est réalisée à l’aide d’un fluide à seuil modèle transparent, le Carbopol®, et d’un système d’injection à pression contrôlée. Le seuil de mise en écoulement affecte les conditions de formation, de croissance, de stabilité et d’évolution de la forme des bulles en modifiant la distribution des pressions au voisinage de la bulle. L’étude permet de proposer une équation de Laplace modifiée prenant en compte l’influence de la sphéricité et du seuil de cisaillement. L’introduction du tensioactif affecte les conditions de contact entre bulles et permet de contrôler le risque de coalescence. En cas de rupture de membrane, la présence du seuil de cisaillement conduit à une géométrie particulière des bulles coalescées. Les liants minéraux choisis sont un sulfate de calcium anhydre particulièrement réactif, un ciment Portland et un ciment prompt. La formulation des suspensions découle d’un critère de fluidité. La pâte fraîche est caractérisée par un seuil de cisaillement faible. Sa masse volumique apparente dépend de la nature et du dosage en tensioactif. Les mousses minérales sont générées à partir d’une composition identique. Deux méthodes de moussage traditionnelles : malaxage simple et mousse préformée et une méthode alternative : la méthode dissociée, sont exploitées. Les meilleures performances thermomécaniques des mousses durcies sont obtenues avec la méthode dissociée, méthode spécifique au laboratoire et peu énergivore. Un groupe de tensioactifs permet d’obtenir des mousses peu denses satisfaisant simultanément aux critères de performances thermomécaniques fixés. Pour ces tensioactifs, un dosage caractéristique est identifié permettant une optimisation des performances mécaniques. Des visualisations réalisées au MEB révèlent des modifications sensibles de la structure cristalline fonction du tensioactif employé et de son dosage. Les structures les plus fines et homogènes sont les plus résistantes. Les performances des mousses et leur structure porale sont donc liées. Pour analyser quantitativement la structure porale, les distributions alvéolaires surfaciques sont construites puis comparées aux distributions alvéolaires volumiques obtenues par tomographie. Une méthode analytique de passage 2D/3D est créée en s’appuyant sur les principes de la stéréologie. Un coefficient de correction est proposé pour tenir compte de la représentativité de la surface étudiée. La maîtrise de toutes les étapes de fabrication des mousses minérales ainsi que la compréhension des phénomènes physiques intervenant tout au long de la production d’une mousse (de la suspension minérale jusqu’à la mousse durcie) permettent d’obtenir des produits satisfaisant les objectifs fixés : légèreté, isolation et caractère porteur. / Mineral foams are cellular materials usable as thermal insulation solution. The purpose of these PhD researches is to develop lightweight foams with good thermal and mechanical performances realized from highly concentrated mineral suspension. Surfactant addition is required for foaming. Six surfactants molecules are selected. Their abilities to reduce surface tension and to stabilize aqueous foam are evaluated. Two surfactants groups are detected based on different criteria: surface tension, CMC and aqueous foam stability. Concentrated mineral suspensions are yield stress fluids. The study of bubbles behavior in such fluids is performed with a transparent yield stress fluid, Carbopol® and an injection device with controlled pressure. Yield stress impacts bubbles creation, growth, stability and shape by changing local pressure distribution in the fluid nearby bubble. The study proposes a revised Laplace law depending on yield stress and bubble sphericity. Contact conditions between bubbles are influenced by surfactant addition allowing to control coalescence phenomena. In case of inter-bubbles membrane breakage, presence of yield stress leads to particular geometry of the coalesced bubbles. Mineral binders selected are a highly reactive anhydrous calcium sulfate, ordinary Portland and prompt cements. Mineral suspension formulations arise from expected fluidity criterion. Fresh paste is characterized by a low yield stress. Its bulk density depends on surfactant nature and content. Mineral foams are created with same composition. Two traditional foaming methods: mix-foaming and pre-foaming and an alternative one, the dissociated method are employed. Best thermo-mechanical performances are achieved with the dissociated method, a specific method of the laboratory. A surfactant group leads to lightweight foams which simultaneously fulfills both thermal and mechanical targeted objectives. For these surfactants a characteristic content is found leading to optimized mechanical performances. Visualizations performed with SEM reveal sensitive crystalline structure modifications depending on surfactant nature and content. Thinner and more homogeneous structures are associated with the best mechanical performances which demonstrates the existing link between the porous structure and mineral foams mechanical performances. To quantitatively evaluate porous structure, surface bubble-size distributions are built and then compared to volume bubble-size distributions obtained by tomography analysis. An analytic method linking 2D and 3D distributions is created based on stereology principles. A correction coefficient is proposed to take into account the analyzed representative surface. By controlling all production steps and associated physical phenomena during mineral foams production (from mineral suspension to solid foams), products satisfying all targeted objectives are realized: lightness, insulation and load-bearing ability.

L’objectif général de la thèse est de progresser dans la compréhension du comportement multi-physique des bâtiments en bois et d’améliorer l’évaluation de leur performance énergétique associée au confort hygrothermique. Les professionnels du secteur, ainsi que des études scientifiques, montrent des écarts entre les calculs et les mesures de performance (consommations, confort) de ces bâtiments. Les raisons de ces écarts ne sont pas encore bien élucidées : l’impact de l’humidité et de la chaleur latente dans ces constructions sont souvent mis en avant comme explication probable, bien que cela reste encore du domaine de la recherche. Les travaux les plus récents montrent que les fondements se situent probablement au niveau du comportement hygrothermique des matériaux à la base de bois en régime instationnaire. Ce travail de thèse se focalisera principalement sur deux échelles d’études : échelle matériau et échelle bâtiment. L’un des axes de travail de la thèse portera sur la caractérisation expérimentale des propriétés hygroscopiques de matériaux à base de bois et sur leur modélisation. Le second axe de travail portera sur l’intégration à l’échelle bâtiment de ces matériaux : en modélisation, intégrer l’impact des propriétés spécifiques de ces matériaux dans les assemblages constituants les parois, puis dans les bilans complexes à l’échelle du bâtiment. Une étude expérimentale portera sur une pièce de vie avec une forte présence de bois dans l’enveloppe du bâtiment pour caractériser le confort hygrothermique, et quantifier l’apport de l’inertie hygrique de l’enveloppe sur la performance de l’ambiance en termes de confort. Le cas échéant, des mesures seront également réalisées à l’échelle « paroi » d’une part, sur des constructions réelles d’autre part / The general aim of the thesis is to advance the understanding of multi-physical behavior of wooden buildings and improving the assessment of their energy performance with comfort hygrothermal. Sector professionals and scientific studies show the differences between the calculations and performance measures (consumption, comfort) of these buildings. The reasons for these differences are not yet well understood: the impact of moisture and latent heat in these constructions are often put forward as a likely explanation, although this is still research. The most recent studies show that the foundations are likely to fall at the hygrothermal behavior of materials at the base of wooden unsteady. This work will focus primarily on two studies scales: scale and scale building material. One of the lines of work of the thesis will focus on the experimental characterization of hygroscopic properties of wood-based materials and their modeling. The second strand of work will focus on building wide integration of these materials in modeling, integrating the impact of specific properties of these materials in the walls constituent assemblies and in complex balance sheets at the building scale . An experimental study will focus on a living room with a large presence of wood in the building envelope to characterize the hygrothermal comfort, and quantify the contribution of Hygric inertia of the envelope on performance in terms of the atmosphere comfort. If necessary, measures will also be drawn to scale "wall" on one hand, on real structures on the other

Traiter de la construction dans le monde romain, et plus particulièrement dans le cas d’une cité ou d’une colonie, constitue un exercice souvent ardu tant les angles d’approches sont nombreux. Pourtant, Lugdunum constitue une exception dans ce domaine, tant par la richesse de sa documentation archéologique et épigraphique, que par son statut de colonie romaine précocement dévolue en Gaule. Ce travail doctoral s’est donné pour objectif de traiter de l’architecture domestique à Lugdunum, à travers le prisme de la construction, en s’appuyant sur une approche globale, tant par les matériaux étudiés que par les méthodologies mises en place. En suivant les différentes étapes de la construction, l’objectif est de définir les différents approvisionnements des chantiers, l’évolution typologique et chronologique des matériaux et des techniques mises en œuvre, ou encore la diversité des formes de l’habitat, afin de dresser une image la plus précise possible de « l’art de bâtir » à Lyon, et des artisans qui y participent. À ces différentes questions, l’analyse des matériaux, des techniques de construction et des plans, ainsi que d’un corpus d’inscription, apporte des réponses très concrètes et ouvre de nouvelles perspectives de recherche.Dans le cadre d’un Master mené entre 2007 et 2009, l’étude des toitures en tuiles de terre cuite, en Gaule du Centre-est, et plus particulièrement à Lyon, a révélé une évolution typologique des tegulae et imbrices qui se prête à l’établissement d’une typo-chronologie détaillée, permettant de les dater au demi-siècle prés. En m’appuyant sur la méthodologie mise en place au cours de ce master, une analyse exhaustive des fragments de brique, de quart de colonne, de tomette d’opus spicatum ou encore de tubuli a été menée afin, de caractériser une éventuelle évolution de leur morphologie, ou de leur utilisation dans la mise en œuvre des bâtiments. Une attention particulière a également été portée à la nature des moellons (granite, gneiss, calcaire...), aux pierres d’importation (marbres et calcaire), ainsi qu’aux mortiers mis en œuvre dans l’architecture des maisons lyonnaises. Ces études, couplées à une analyse géomorphologique du territoire colonial, permettent de livrer une image complète de l’approvisionnement en matériaux de construction de Lugdunum. Le second axe de recherche concerne les techniques de construction employées pour édifier les domus de la colonie de Lyon. Les maçonneries (fondation et élévation) ont donc été analysées selon des critères techniques et typologiques, en parallèle de l’étude des matériaux (moellons, mortier, TCA). L’architecture en terre crue nous offre un autre angle d’approche. Cette technique de construction est omniprésente à Lyon pour l’architecture domestique et reste cependant peu étudiée. Nous aborderons donc les modalités de sa mise en œuvre, ainsi que sur les différentes formes d’architecture dans laquelle elle intervient (adobe, pans de bois, torchis…), au travers des vestiges découverts en place, ou des restes carbonisés qui nous sont parvenus. Enfin, nous aborderons la question du plan des maisons lyonnaises en reprenant la classification proposée par E. Delaval en 1995. L’apport de l’archéologie préventive et programmée à Lyon a en effet permis de renouveler le corpus des bâtiments à vocation domestique et/ou artisanale, mettant en lumière de nouveaux types d’édifice. Nous élargirons cette réflexion grâce aux comparaisons possibles avec les autres cités et colonies de Gaule et du monde romain. Pour conclure, ce travail doctoral focalisé sur l’évolution des techniques et des matériaux de construction, mais également des plans des édifices domestiques de Lyon, révèle la richesse d’une analyse menée à partir d’une grande variété de matériaux, souvent peu considérés par une partie de la communauté scientifique – à savoir les briques, les tuiles, les moellons, le mortier.... / Deal with the topic of construction in the Roman world, mostly for a civitates or a colonia, become a difficult exercise because of the many perspectives for this subject. However, Lugdunum is an exception in this field, both its rich archeological or epigraphic documentations and its status of early roman colony in Gaul. This doctoral research has set itself the objective of dealing of domestic architecture in Lugdunum. This work is built on a global approach, based on the studies of construction techniques and building materials as well as new methodology. Following the step of a construction site, the purpose of this work is to characterize the different chains of supply, the typological and chronological evolution of building materials or the diversity of the domestic architecture. The analysis of building materials, construction techniques, typology of the domus, as well as group of funeral inscriptions bring very concrete answers and opens new research opportunities.As part of a Master conducted between 2007 and 2009, studying the terracotta tiled roofs in Gaul, particularly in Lyon, allowed the establishment of a typology of tegulae and imbrices, permitting to date this type of artifact to nearly half a century. Based on the methodology developed in this master, a comprehensive analysis of fragments of brick, column quarter, bricks of opus spicatum or tubuli was conducted in order to characterize any changes in their morphology, or for use in the construction of buildings. Particular attention was also paid to the nature of rubble stone (granite, gneiss, limestone…), as well as the mortar used in the roman houses of Lyon. These studies, coupled with geomorphologic analysis of the colonial territory, allow delivering a complete picture of the supply of Lugdunum in building materials.The second research axis concerns the construction techniques used to build the domus of the colony. Masonry (foundation and elevation) were therefore analyzed using technical and typological criteria, in parallel to the study of materials (rubble stone, mortar, terracotta materials). The mud brick architecture and earth structures offering another angle of approach. This construction technique is ubiquitous in Lyon for domestic architecture and remains poorly studied. We will discuss the modalities of its implementation, as well as the various forms of architecture in which it operates (adobe, wood-framed, mud ...), through the remains found in place, or the carbonized artifacts discovered in the colony.Finally, we will discuss the issue of Roman houses plan in Lyon, incorporating the classification proposed by E. Delaval in 1995. The contribution of preventive archeology these past years in Lyon has allowed to renew the corpus of domestic buildings, highlighting new types of building. We will extend this thinking through the possible comparisons with other cities and colonies of Gaul and in the Roman world.In conclusion, this doctoral work focused on the evolution of techniques and building materials, but also plans of domestic buildings in Lyon, reveals the richness of an analysis from a variety of materials, often not considered by a part of the scientific community. At the scale of a colony, these various lines of research provide a better understanding for the concepts of manufacturing and material supply, but also to improve our knowledge of construction techniques. These different aspects, treated in a comprehensive manner and diachronic way, open to historical and sociological reflection concerning the organization of workshops (role of corporations, degree of independence) or evolving status of craftsmen of the Lugdunum colony working in construction site. These conclusions are based on an original corpus of funerary inscriptions of Lyon craftsmen.

Les impacts de la construction sur l'environnement et sur la santé des habitants sont aujourd'hui des enjeux prioritaires. Les matériaux en terre crue connaissent un essor important pour de nombreuses raisons (écologique, économique, etc.), mais des questions se posent sur leur sensibilité à la prolifération des moisissures vis-à-vis de la qualité de l'air intérieur. Au cours de ces travaux, les flores bactériennes et fongiques présentes sur des supports en terre crue, biosourcés ou non, au sein d'habitations, ainsi que dans les matières premières, ont été caractérisées selon des méthodes par culture et par métabarcoding. Les champignons détectés sont similaires à ceux présents dans les habitations conventionnelles. L'ajout de fibres végétales ne modifie pas la structure des communautés fongiques mais rend le matériau plus sensible à la prolifération. Celle-ci n'intervient qu'en condition d'accident hydrique. Des approches de lutte biologique à partir de bactéries ont été initiées pour inhiber la prolifération fongique sur ces matériaux. / Impacts of building on environment and on health of inhabitants are nowadays priority issues. The interest for earthen materials is increasing for many reasons (ecological, economical, etc.), but some questions are raised about their fungal proliferation sensitivity considering the quality of indoor air. This work consists in characterizing by cultural and metabarcoding methods the fungal and bacterial communities on the surface of earthen building materials, biobased or not, and raw materials. Detected fungi are related to those which are identified in conventional buildings. The addition of vegetal fibers don't modify the fungal communities structure, but make the material more favorable for proliferation. The fungal development appears only under water damage condition. Biocontrol methods with bacteria have been initiated in order to inhibit the fungal proliferation on these materials.