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.

Les pâtes surgelées sont relativement stables et peuvent être fabriquées à l'échelle industrielle, distribuées et cuites à la demande au moment de la vente ou de la consommation (point chaud). La congélation des pâtes sucrées induit une baisse de volume et une augmentation du temps de fermentation, ces conséquences sont dues à deux facteurs : la baisse de la production de CO2 (viabilité des levures) et la faible capacité de rétention de gaz du réseau gluténique. La perte de la qualité des pâtes congelées est accélérée durant le stockage. Cette thèse porte sur l'étude de l'effet de la congélation et de la conservation sur les levures et les propriétés techno-fonctionnelles des pâtes sucrées type Kougelhopf. Ce travail vise à l'étude de l'impact de la vitesse de congélation sur les propriétés microbiologiques, rhéologiques, structurales et sensorielles de ces pâtes. Elles ont été congelées à différentes températures (-20 °C, -30 °C, -40 °C et une immersion dans l'azote liquide) puis conservées à -40 °C pendant 9 semaines. Les principaux résultats de cette étude ont permis de mettre en évidence le rôle de la vitesse de congélation et de la durée de conservation sur les propriétés intrinsèques des pâtes sucrées surgelées. Il en découle que l'activité fermentaire et l'intégrité du réseau du gluten sont tributaire de la vitesse de congélation. En effet, cette dernière contrôle la taille et la localisation des cristaux de glace d'où la recherche d'un compromis entre une vitesse de congélation ni trop rapide pour diminuer la viabilité des levures ni trop lente pour former de gros cristaux pouvant perforer le réseau de gluten de la pâte. Ce travail a démontré que le surdosage de levure reste valable uniquement pour les pâtes sucrées surgelées destinées à être conservées au-delà de 4 semaines. Ce surdosage améliore ainsi la qualité globale du Kougelhopf en compensant la perte de l'activité des levures pendant la congélation et le stockage.

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.

Des silicates de calcium hydratés (C-S-H) forment le liant des matériaux cimentaires et sont responsables de sa cohésion. Mais la structure du C-S-H est encore mal décrite. Nous proposons une description de la porosité basée sur une caractérisation par la relaxation RMN des protons contenus dans les pâtes de C3S. Des courbes de relaxation longitudinale sont extraites des distributions de cinq temps de relaxation (T1). La spectroscopie RMN puis la relaxométrie permettent l'interprétation de ces T1 : le dernier correspond à la portlandite, chacun des quatre premiers correspond à une taille de pore, allant de l'interfeuillet à la plus grande dimension de l'empilement. Dans chacun de ces cas, la relaxation est due à l'association de deux mécanismes impliquant des interactions avec des impuretés paramagnétiques à la surface des C-S-H, ces surfaces comportant des groupements SiOH, CaOH et HOH. La texturation d'une pâte comporte trois étapes. Après une période de latence, l'hydratation s'accélère. La formation des C-S-H implique le développement de la surface associée : ce phénomène est lié à la décroissance progressive de la valeur du T1. Ensuite se dissocient quatre grandes familles de porosité dont trois sont extra-lamellaires. Alors que la réaction d'hydratation est terminée, ces trois familles évoluent vers la formation d'une distribution en loi de puissance. La modification des paramètres de cure influence essentiellement les proportions des deux plus grandes échelles de porosité. La perte de l'organisation en loi d'échelle ou du moins la diminution de son coefficient sont associées à une diminution des modules d'élasticité. C'est le cas lorsque le rapport e/c est supérieur à 0,4 ou quand la température de cure dépasse 50°C. L'ajout de fumée de silice ou l'augmentation de la température de cure, entre 20 et 50°C, accélère la cinétique de texturation. La présence de fumée de silice fait également apparaître une famille de pores supplémentaire aux échelles supérieures.

L'objectif de la thèse est de comprendre le comportement géochimique de l'arsenic dans les remblais miniers en pâte cimentés. Cette technique est employée depuis plusieurs années pour remblayer les galeries de mine exploitées à l'aide des rejets de concentrateurs. Pour cette étude, deux types de remblais sont élaborés en laboratoire : des échantillons de remblai minier en pâte synthétiques, fabriqués à partir de silice et enrichis artificiellement en arsenic, et des remblais miniers en pâte élaborés à partir de rejets miniers arséniés. Dans les deux cas, différents liants cimentaires sont testés. Plusieurs types d'investigations sont menés sur les échantillons de remblai en pâte cimentés. Une caractérisation minéralogique est effectuée à l'aide de divers outils. En parallèle, les échantillons de remblais sont soumis à différents tests de lixiviation complémentaires, afin d'évaluer la mobilité/rétention de l'arsenic dans ces matrices. Enfin, une modélisation géochimique est mise en œuvre à partir des résultats issus des deux études précédentes, afin d'affiner les connaissances sur la nature et la stabilité des composés arséniés dans les remblais étudiés. Les résultats obtenus indiquent que l'arsenic est mieux stabilisé dans les matrices à base de ciment Portland et de laitier de haut-fourneau que dans les remblais à base de cendres volantes. Le comportement à la lixiviation variable d'une matrice à l'autre s'explique par des spéciations et des mécanismes de piégeage de l'arsenic variés. L'arsenic peut précipiter sous forme de minéraux arséniés, principalement sous forme d'arséniates de calcium, mais aussi de divers autres composés secondaires variables d'une matrice à l'autre. Un piégeage physique des grains de rejets miniers arséniés par les hydrates cimentaires peut aussi avoir lieu, par formation d'un revêtement limitant l'oxydation des sulfures porteurs d'arsenic. Tous ces mécanismes interviennent dans la stabilisation/solidification de l'arsenic.

Pour mettre en relation les propriétés rhéologiques et la structure méso/microscopique d'un système modèle ou complexe, l'utilisation de la rhéo-optique est indispensable. Nous avons donc développé une cellule d'observation sous cisaillement adaptée à la microscopie confocale. Ce dispositif, breveté et nommé RheOptiCAD®, permet le cisaillement contrôlé d'un échantillon quelconque placé entre 2 plans parallèles en translation. Grâce à un système à dépression, la mise en place de l'échantillon est simple et rapide tout en assurant des propriétés optiques répétables et reproductibles (planéité, parallélisme). Par ailleurs, la température au sein de l'échantillon peut être régulée de façon à imposer une contrainte thermique, cause de nombreuses modifications de la mésostructure d'un système alimentaire. La cellule d'observation sous cisaillement permet donc de suivre l'évolution et la dynamique des changements de structures conséquences d'un traitement thermo-mécanique imposé. Un logiciel de pilotage et d'acquisition des données a été développé pour rendre son utilisation plus conviviale. La validation du fonctionnement de l'outil et de ses fonctionnalités a tout d'abord été réalisée sans échantillon puis à l'aide d'un système modèle contenant des particules fluorescentes dont le mouvement était suivi. Par la suite, dans le but de tester les potentialités de ce nouvel outil tout en développant la méthodologie de son utilisation, et en particulier l'équilibre entre propriétés optiques et mécaniques des échantillons, nous avons travaillé avec de la pâte de farine. Ce système alimentaire bien connu et maîtrisé d'un point de vue rhéologique au laboratoire présente des caractéristiques intéressantes dans ce cadre. L'évolution du réseau de gluten au cours d'un cisaillement oscillatoire en fonction de la formulation de la pâte a été étudiée. Grâce à une analyse d'image basée sur la morphologie mathématique, nous avons pu mettre en évidence des changements de structures au cours du temps. De même, à l'aide des capacités thermiques de la cellule de cisaillement, nous avons étudié le positionnement et le mouvement des lipides endogènes à l'interface air-protéine lors de la fermentation. Notre cellule d'observation sous cisaillement constitue donc un nouvel outil de caractérisation dynamique de systèmes complexes couplant rhéologie et microscopie. Son optimisation principale réside dans la mise en place d'un capteur de force, mesurant les contraintes mises en jeu lors des déformations imposées.

Les ventes des fromages AOP subissent un affaiblissement. L'utilisation de ces fromages sous forme d'ingrédient représente une alternative intéressante à la dégustation et permettrait de maintenir une activité durable aux producteurs de ces fromages. L'objectif de ce travail est d'explorer les potentialités de 4 catégories de fromages à pâte persillée AOP du Massif-Central à être utilisés comme ingrédient à chaud pour répondre à des propriétés telles que " fondant, nappant, filant, gratinant". Les fonctionnalités recherchées pour ce type d'usage ont été prospectées à l'aide de méthodes physico-chimiques et instrumentales classiques mais également à l'aide de méthodes spectrales et sensorielles afin d'enrichir les observations de la macro et microstructure fromagère et de la perception du consommateur. Dans un premier temps, les caractéristiques physicochimiques, rhéologiques et sensorielles à froid et certaines propriétés à chaud ont été décrites pour les 4 catégories de fromages. Ces premiers résultats ont permis de cataloguer les fromages selon des caractéristiques essentiellement liées à l'organisation matricielle des composants tels que les protéines, les matières grasses, les minéraux. L'analyse sensorielle a permis de décrire précisément certaines propriétés à froid qui ne sont pas mises en évidence par d'autres analyses. Les pâtes persillées ont une grande hétérogénéité de pâte due à la présence de" veines " de moisissures. La seconde partie est une étude sur la capacité de la SFS en tant que méthode d'étude de la micro structure, à prédire la diversité de composition de ces fromages. Malgré la forte hétérogénéité des fromages, la SFS permet une " empreinte " identifiable des fromages et prédit certains mais pas la totalité des paramètres physicochimiques. L'évolution de la macro et microstructure de ces fromages au cours du chauffage et du refroidissement a ensuite été étudiée par SFS et par test de compression dynamique. Ces méthodes décrivent bien la fonte de la matière grasse et de la matrice fromagère. Elles sont corrélées entre elles et démontrent une relation entre la structure moléculaire et les propriétés rhéologiques de ces fromages. Une étude comparative des propriétés sensorielles des fromages a été menée à froid et après chauffage. Les attributs décrivent des caractéristiques de texture différentes entre les 2 conditions. Cette démarche a permis de bien différencier les 4 catégories de fromages et de mettre en évidence certains attributs de qualité ou de défaut pour une utilisation à chaud. En conclusion, ces 4 catégories de fromages à pâte persillée ont des potentialités à être utilisées comme ingrédient pour usage à chaud. L'analyse sensorielle a caractérisé les perceptions des consommateurs vis à vis de ces fromages chauffés et ainsi aider à préciser leurs fonctionnalités. Les analyses rhéologiques et spectrales ont apporté des explications liées à ce traitement au niveau de la macro et microstructure de la matrice fromagère.

Ces travaux s'intègrent dans la recherche de solutions alternatives aux alliages de brasure pour les assemblages de puissance. De par les propriétés intrinsèques de l'argent et les premiers travaux publiés, le frittage de pâte d'argent a été sélectionné comme technique d'assemblage pour être étudiée et évaluée. Après avoir effectué un état de l'art sur la structure d'un module de puissance, sur les différentes techniques d'assemblage, la fiabilité des assemblages et le frittage, différents essais ont été menés en partenariat avec les projets FIDEA et ASPEEC. Ils nous ont permis de définir des procédés d'assemblages, de caractériser thermiquement et mécaniquement les assemblages frittés et d'évaluer la fiabilité de ces assemblages par des essais expérimentaux et des simulations numériques. Ces travaux nous ont permis au final de réaliser un prototype d'assemblage double face fonctionnel aux propriétés thermomécaniques supérieures à celles d'un assemblage brasé.

Dans cette thèse, les travaux présentés s’appuient sur une démarche expérimentale utilisant, outre les mesures destructives habituellement mises en œuvre pour la caractérisation des matériaux cimentaires, les techniques non destructives exploitant la propagation des ondes ultrasonores à des fréquences comprises entre 50 kHz et 600 kHz. L’objectif est d’étudier les corrélations entre les propriétés hydrauliques et mécaniques de la pâte de ciment et les paramètres linéaires des ondes ultrasonores (vitesse et atténuation). L’étude concerne plus particulièrement les relations entre la porosité et la vitesse ultrasonore des différents types d’onde (ondes de volume et onde de Rayleigh). Les matériaux étudiés sont des pâtes de ciment à porosité variable, confectionnées avec différents rapports E/C et avec différents dosages en entraineur d’air. Afin de prendre en compte l’effet de la teneur en eau, les mesures sont effectuées à différents états de saturation : état saturée, 70% de saturation, 30% de saturation et l’état sec. Les données recueillies permettent la constitution d’une base des données expérimentale regroupant les caractéristiques physiques, mécaniques et ultrasonores de la pâte de ciment. Dans la dernière partie de cette thèse, les relations entre les vitesses ultrasonores et la porosité basées sur deux approches macroscopique et microscopique sont présentées et confrontées aux mesures / In this thesis, we present an experimental study including, besides the destructive measurements usually implemented for the characterization of cementitious materials, non-destructive techniques using ultrasonic wave propagation in a frequency range from 50kHz to 600kHz. The objective is to study the correlations between hydraulic, mechanical properties and linear ultrasonic parameters (velocity and attenuation) of cement paste. This study specifically addresses the relationship between porosity and ultrasonic velocity of the different types of waves (body waves and Rayleigh wave). The studied materials are cement pastes with variable porosity, made up with different water / cement ratios and with different concentrations of air entrainer. To take into account the effect of water content, measurements are made at different states of saturation: saturated state, 70% saturation, 30% saturation and dry state. The data collected allows the creation of a database of experimental data involving physical, mechanical and ultrasonic parameters of cement paste. In the final part of this thesis, relationships between ultrasonic velocity and porosity based on macroscopic and microscopic approaches are presented and compared with measurements

L'accumulation de déchets agricoles tels que la bagasse et le développement d’alternatives aux polymères issus de la pétrochimie ont reçu une attention croissante au cours des deux dernières décennies, due à l'augmentation de la population et à la préoccupation croissante pour la préservation de l'environnement. Cette étude tente de résoudre ces problèmes à l’aide de deux approches principales.La première est liée à des composites à base de papier et de liant naturel et la seconde est associée à la préparation et à la caractérisation de dérivés cellulosiques présentant des propriétés cristaux liquides. En ce qui concerne les composites à base de papier et de liant naturel, la modification par dénaturation d’isolat de protéines de soja (SPI), l'ajout d'acrylamide et le changement de pH améliorent certaines propriétés et rendent les SPI plus utiles et acceptables dans diverses applications. Des expériences préliminaires ont été menées pour déterminer la concentration optimale de SPI permettant d’obtenir des propriétés mécaniques et physiques maximales. Des concentrations de 0,5%, 2,5%, et 5% ont été utilisées et 2.5% correspond à la concentration optimale. Pour augmenter les propriétés adhésives du SPI, l’acrylamide a été utilisé comme un modificateur supplémentaire dans des proportions 1,5%, 2,5% et 5%. L’addition nucléophile de l'acrylamide aux chaînes de protéines en milieu alcalin améliore les propriétés de solubilité du SPI et augmente ses propriétés adhésives. L'effet supplémentaire de l'acrylamide sur le SPI est prononcé sur les propriétés mécaniques et physiques. Comme la charge nette du SPI peut être modifiée en faisant varier le pH du milieu aqueux, la corrélation entre les propriétés mécaniques et physiques des feuilles de papier et le pH du SPI a été étudiée. Les pH utilisés ont été 3, 5, 7 et 10, où le pH 5 est le point isoélectrique (IEP) du SPI.A ce pH, le nombre de charges positives et négatives est pratiquement identique. La seconde approche a consisté à préparer et caractériser une série de dérivés cellulosiques 4 - alkyoxybenzoyloxypropyl (ABPC-n). Ces dérivés ont été synthétisés par estérification d'hydroxypropylcellulose (HPC) avec un DS 3 par l'acide 4- alkoxybenzoic portant 1, 2, 3, 4, 7, 8, 10, 12 et 14 atomes de carbone dans la chaîne latérale. D'autre part, de la pâte debagasse a été préparée et caractérisée à partir bagasse égyptienne. L’Hydroxypropylation a ensuite été menée sur la cellulose obtenue et de l’HPC partiellement substituée a été obtenue. En outre, l'estérification de ce dernier avec des acides 4-alkyloxybenzoic portant 2, 10 et 12 atomes de carbone dans la chaîne latérale a été réalisée et les dérivés ont été désignés (ABPC-m). La structure moléculaire du HPC partiellement substitué et des deux esters (ABPC-n et-m ABPC) a été confirmée par spectroscopies infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) et 1H RMN. Les phases cristal liquide (LC) et les transitions de phases ont été étudiées par microscopie en lumière polarisée (PLM) et calorimétrie différentielle à balayage (DSC), respectivement. Pour étudier les propriétés lyotropiques, différentes concentrations de ces échantillons ont été dissous dans le diméthylacétamide (DMA) (20, 30, 40, 50 et 60% en poids) et la concentration critique a été déterminée par réfractométrie en mesurant l'indice de réfraction des solutions dans le DMA et en traçant l’évolution des indices de réfraction en fonction des concentrations. Pour ABPC-n, nous avons observé que les températures de transition vitreuse (Tg) et de compensation (Tc) diminuent avec la longueur de la chaîne alkoxy et que la gamme mésomorphique (Tm-Tc) diminue avec la longueur de la chaîne alkoxy. / The present study deals with utilization of Egyptian bagasse in both conventional and non-conventional fields. The conventional application is devoted to papermaking, where bagasse pulp is the most appropriate pulp for this purpose due to the suitability of fiber length and high cellulose and hemicellulose contents. The non-conventional application is dedicated to the preparation of cellulosic derivatives having liquid crystalline properties.The first approach deals with using modified soy protein isolate (SPI) as binder for cellulosic fibers in paper composites. Modification of SPI was carried out through i) denaturation with urea and NaOH. ii) addition of acrylamide to the denatured SPI. iii) changing pH of SPI. These types of modification were used to improve the adhesion properties of SPI. Pronounced mechanical and physical properties of paper sheets filled with 0.5, 2.5 or 5% denatured SPI was obtained upon using 2.5%. The optimum condition of SPI addition was used in ii and iii modifications. The additional effect of acrylamide on SPI was pronounced where the mechanical and physical properties were enhanced. Correlation between the mechanical and physical properties of paper sheets with the pH of SPI was studied. The used pHs were 3, 5, 7 and 10.The results showed that the maximum breaking length was obtainedAbstract - xix -at the isoelectric point of SPI at pH 5 (at the isoelectric point (IEP) the number of positive and negative charges on the polyion is the same, giving a net charge of zero) and it began to decrease when the pH is increased to pH 10. Both the burst index and the tear index showed parallel trends.In the second approach, a series of 4- alkyoxybenzoyloxypropyl cellulose (ABPC-n) samples were synthesized via the esterification of hydroxypropyl cellulose (HPC) with 4-alkoxybenzoic acid bearing alkoxy chain with different lengths. On the other hand, cellulose was isolated in pure form from Egyptian bagasse pulp. Hydroxypropylation was then conducted on the isolated cellulose. 4-alkyoxybenzoyloxypropyl cellulose (ABPC-m) samples were synthesized via the esterification of the latter product with the same acid, bearing 2, 10 and 12 carbon atoms in the side chain and characterized.The molecular structure of both esters (ABPC-n and ABPC-m) was confirmed by Fourier transform infrared (FT-IR) and 1H NMR spectroscopy. The liquid crystalline (LC) phases and transition behaviors were investigated using polarized light microscopy (PLM), and differential scanning calorimetry (DSC), respectively. The lyotropic behavior of the derivatives was investigated in DMA solutions using PLM andAbstract - xx -the critical concentration was firstly determined via refractive index measurements.