Les technologies de mélange de sol en profondeur (« deep mixing ») pour le soutènement des excavations sont de plus en plus utilisées dans le monde. Le mélange de sol en profondeur devient une alternative plus économique aux systèmes traditionnels de soutènement pour les travaux d'excavation, pour la conception des fondations superficielles, l'analyse de la stabilité des talus et de la liquéfaction des sols. Ceci nécessite un développement plus poussé des modèles décrivant le comportement mécanique des sols ainsi améliorés, comme base pour accroitre la sécurité et diminuer les coûts économiques. Cette thèse est basée sur l'étude en laboratoire des caractéristiques de résistance au cisaillement d’un sable siliceux modifié avec du ciment de Portland, seul ou en combinaison avec des liants à réactions lentes (pouzzolaniques) comme des fumées de silice et de la chaux. Les effets de la cimentation sur la résistance, la rigidité et le comportement contractant-dilatant du sable cimenté sont étudiés au cours d’essais de compression simple, de traction, de cisaillement direct et de compression triaxiale drainée pour des éprouvettes maturées jusqu'à 180 jours. Plus précisément, les modes de rupture, les paramètres de résistance au cisaillement pour le sable lâche et dense, le module de cisaillement et les réponses volumétriques, l'état critique des sols cimentés sont décrits. En outre, cette étude vise à développer une formulation « Ready Mix », où le type de liant utilisé et le rapport eau/ciment ou eau/liant jouent un rôle fondamental dans l'évaluation de la résistance visée pour une utilisation en « deep mixing » de sols granulaires de type SM (resp SP) dans la classification LPC (resp USCS). Le comportement contrainte-déformation des sables cimentés est non linéaire avec une alternance contractance-dilatance. Une augmentation de l'angle de résistance au cisaillement et de la cohésion avec l'augmentation de la teneur en ciment a été observée de façon uniforme. Pour le sable sans ciment, la résistance au pic correspond au taux maximum d'expansion volumétrique, alors que pour le sable cimenté elle représente une condition où la sommation de toutes les composantes prend son intensité maximale. Finalement, la corrélation entre la résistance à la compression simple et l'indice lié à la réaction pouzzolaniques de la chaux et de la fumée de silice a été discutée. / The use of deep soil mixing technology for excavation support is growing worldwide. As soil deep mixing becomes a more economical alternative to traditional support systems for excavation, shallow foundation design and analysis of slope stability and liquefaction of soil, the amelioration of models describing the mechanical behavior of improved soil is required, as a basis for cost-effectiveness and a safer design. This work features a laboratory study of shear strength of a loose silica sand modified with Portland cement only or in combination with high curing time binders (due to pozzolanic reactions) such as lime and silica fume. The effects of cementation on the stress–strain behavior, stiffness and strength of treated sand are investigated through unconfined compression tests, tensile strength tests, direct shear tests and drained triaxial compression tests, for curing times up to 180 days. More precisely, failure modes, shear strength parameters for loose and dense sand, volumetric responses and critical state of cemented sand are described. In addition, this study attempts to develop a « ready mix » design procedure, where the type of binder, water/cement or water/ binder ratios play a major part in the assessment of the targeted strength in deep soil mixing applications for loose granular soils (SP in the unified classification). The results show that the stress–strain behavior of cemented sands is nonlinear with contractive–dilative stages. The stress-strain response is strongly influenced by effective confining pressure and cement content. For uncemented sand, the peak strength occurs for a maximum rate of volumetric expansion, whereas for cemented sand it represents a condition where the summation of all components the maximum intensity become. Finally, the correlation of unconfined compression strength with the index of pozzolanic reaction of lime and silica fume is discussed.

La recherche pétroarchéologique sur les mortiers de chaux gallo-romains s'appuie sur une méthodologie analytique simple, fondée sur les observations en microscopie optique en transmission, apportant le maximum d'informations sur le matériau et les différentes étapes de sa chaîne opératoire. Ce travail nous a permis de tracer les traits généraux du métier (les pratiques communes des structores et tectores antiques), d'établir les relations entre les compositions des mortiers et leurs fonctions architecturales « primaires » et « secondaires », puis de percevoir quels sont les marqueurs et les motivations des adaptations de recettes. L'importance de l'environnement géologique est démontrée, puisqu'il induit des choix économiques et techniques, obligeant parfois au remplacement de matières premières. Il pose aussi les limites géographiques de « l'intérêt » de la propagation des « innovations », souvent liées à des problèmes locaux d'approvisionnement en matières premières. Les notions de propriétés « voulues », « manquées » et « involontaires » permettent toutefois de comprendre ce qui, dans le système complexe du métier du mortier de chaux, sera générateur de durabilité ou au contraire de variabilité des recettes, en réponse à la qualité apparente et immédiate du matériau. Actuellement, seule une étude des mortiers selon leur emploi et pour une « région » restreinte permet de percevoir des évolutions chronologiques à valeur de datation. L'étude des mortiers de construction des édifices de la ville d'Arles apparaît en ce sens exemplaire : des mortiers issus d'un même patrimoine local montrent des utilisations parfaitement circonscrites dans le temps, nous permettant d'avancer des hypothèses de datation pour des maçonneries mal datées ou à datation encore sujette à controverse.

La présente étude vise à valoriser des résidus agroindustriels comme matériaux pour l’habitat et la construction. Dans ce contexte, les travaux de recherche s’articulent autour de deux axes majeurs : le développement d’un liant alternatif et l’élaboration de matériaux composites à partir de ce liant alternatif et des matériaux végétaux. Deux liants composés utilisant des cendres de bagasse, nommés cendres de bagasse-chaux et ciment-cendres de bagasse ont été étudiés. A partir de ces liants composés, deux types de matériaux composites incluant des matériaux végétaux ont été élaborés : un composite incorporant des granulats de bagasse et de coco et un autre renforcé par des pulpes d’eucalyptus. Les propriétés physiques, chimiques, mécaniques et hydriques de ces matériaux ont été déterminées. Les résultats obtenus montrent que la calcination des cendres de bagasse à 600°C et la sélection des particules de taille inférieure à un diamètre seuil compris entre 45 et 63µm augmentent sa réactivité. Le liant composé cendres de bagasse-chaux est susceptible de développer une résistance à la compression de l’ordre de 39MPa à 28 jours, une valeur supérieure à celle des liants composés matériaux pouzzolaniques-chaux étudiés dans la littérature. Grace à sa faible alcalinité, ce liant composé préserve mieux les matériaux végétaux vis à vis de leur minéralisation et leur fragilisation comparativement au liant à base de ciment. L’incorporation de pulpes cellulosiques dans le liant composé cendres de bagasse-chaux permet d’obtenir des matériaux composites ayant des propriétés à la flexion comparables à celles d’un composite ciment-pulpes cellulosiques. / The present study aims to add value to agroindustrial residues as housing and building materials. In this context, the research works revolve around two main lines: the development of an alternative binder using agroindustrial residues and the production of composite materials from this alternative binder and plant resources. Two composed binder using bagasse ash, named bagasse ash lime and cement-bagasse ash, were optimised and produced. Using these composed binder, two kinds of composite materials including plant resources were produced: one composite developed with vegetable aggregates and another one reinforced with eucalyptus pulps. The physical, chemical, mechanical and hydric properties of these materials were investigated. The results show that the bagasse ash recalcination at 600 °C and the selection of the particles under a diameter limit (between 45 and 63 µm) improve its reactivity. Blended with slaked lime, the composed binder obtained with these parameters is likely to develop a compressive strength higher than 39 MPa at 28 days; this value is higher than the compressive strength of pouzzolanic material and lime based binder studied in the literature. In addition, due to the lower alkalinity of the interstitial solution of this composed binder, related to the lime consumption by the pouzzolanic material, it better protects vegetable materials from mineralization than the binders based on Portland cement. The incorporation of the cellulosic pulps in the composed binder lime-bagasse ash produces composite materials with a similar flexural behaviour as a composite made with cement and cellulosic pulp.

L’incorporation de sous-produits agricoles ou de matériaux naturels dans la matrice cimentaire confère des propriétés intéressantes aux composites élaborés. L’objectif de cette thèse est d’élaborer un matériau pouvant répondre aux exigences mécaniques, thermiques et de durabilité des matériaux de construction en zone tropicale humide. Dans un premier temps, l’activité pouzzolanique d’une pouzzolane naturelle, de cendres de tronc de bambou et de cendres de bagasse de canne à sucre ont été évaluées. L’influence de leur incorporation a été ensuite étudiée sur les propriétés mécaniques et la durabilité des mortiers exposés à des ions chlorures et sulfates. Dans un second temps, l’influence de l’ajout de fibres de bagasse sur les propriétés thermiques et mécaniques des composites a été étudiée en fonction de différents paramètres (teneur en fibres, environnement de vieillissement, type de matrice cimentaire).Les résultats obtenus ont permis de montrer que les matériaux étudiés possèdent une activité pouzzolanique et qu’il est possible de les incorporer au ciment afin de lutter contre la corrosion. De plus, les composites élaborés avec des fibres de bagasse sont plus isolants que ceux élaborés sans fibres. Cependant, du point de vue des propriétés mécaniques, l’incorporation de fibres de bagasse diminue les contraintes à la flexion des composites. / The incorporation of crop wastes or natural materials in the cement matrix confers interesting properties to composites prepared. The aim of this thesis is to develop a material that can reach the mechanical, thermal and durability requirements for building materials in the humid tropical zone. Firstly, pozzolanic activity of a natural pozzolan, bamboo stem and sugar cane bagasse ashes has been determined. Influence of their incorporation on mechanical properties and durability of mortars exposed to chloride and sulphate ions was studied. Secondly, influence of addition of bagasse fibers on thermal and mechanical properties of composites was studied as a function of various parameters (fibers content, curing, type of cement matrix).These results has shown that the materials studied have pozzolanic activity and it is possible to incorporate them into the cement to fight against corrosion. Moreover, composites elaborated with bagasse fibers are more insulating than those elaborated without fibers. However, from the viewpoint of mechanical properties, incorporation of bagasse fibers decreases flexural strength of composites in the present work and under the conditions producing procedures that were adopted.