Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Bentonite – Perméabilité“

Le barrage d’El Chorfa (Algérie) a été construit sur une structure géologique située dans un socle composé de gneiss, de schiste, de granites et des dépôts sédimentaires plus récents, l’ensemble de ces faciès est fortement plissé et faillé. Depuis 2009, suite à plusieurs séismes, une fuite d’eau s’est produite à environ 50 mètres par rapport au plan d’eau au côté aval du barrage. Pour réduire ces fuites d’eau, un traitement par injection a été réalisé en prolongeant le voile d’étanchéité en rive droite (l’étanchéité perpendiculaire au corps du barrage) et le long de la continuité du voile principal du barrage (l’étanchéité parallèle le long du corps du barrage). Ces travaux de confortement du barrage pour l’imperméabilisation du sol ont été effectués en injectant un coulis composé de ciment-bentonite. Ce coulis s’est infiltré et a comblé les vides entre les grains solides réduisant ainsi la valeur du coefficient de perméabilité. L’analyse des débits de fuite a montré que le débit de fuite maximal est d’environ 90 L/s avant l’injection du coulis et que les valeurs Lugeon enregistrées varient considérablement en fonction de la cote de la retenue du barrage. Ces fortes valeurs observées caractérisent un sol très perméable et confirment l’existence d’un conduit karstique dans la zone d’apparition des fuites. Les essais d’eau effectués après traitement du sol ont démontré une nette amélioration de la perméabilité du sol avec notamment une baisse tangible des valeurs Lugeon. La perméabilité après injection est mille fois inférieure à la perméabilité initiale. Cette diminution a entraîné une baisse considérable des volumes d’eau perdue, ce qui a conduit à des valeurs de débit de fuites de 0,002 L/s. Ce résultat montre l’efficacité des travaux d’injection pour le traitement des fuites au niveau du barrage.

Ce travail s'inscrit dans le cadre des études sur l'interaction argile/polluant, concernant l'utilisation des argiles comme barrière d'un site de stockage de surface. Le travail présenté se propose de relier les variations de la perméabilité avec les modifications structurales et microtexturales pouvant être induites par la fixation d'un cation métallique sur une argile. Parmi 3 matériaux argileux albanais présélectionnés, celui de Prrenjas, formé par pédogenèse puis sédimentation continentale aux dépens d'une roche mère (ultrabasique), a été choisi en raison de ses caractéristiques proches d'une bentonite.

Lorsque les conditions et obligations relatives aux cellules de confinement de déchets s'y prêtent, une barrière minérale hydraulique d'étanchéité, compose de bentonite et renforcé par ajout de polymère, peut être disposée. Possédant une faible perméabilité, le temps de caractérisation de ces géomatériaux est long, ce qui rend difficile un pré-design rapide pour l'ingénieur. Des investigations pionnières et de nouveaux indices hydrauliques sont recherchés. Nous avons proposé d'expérimenter les géomatériaux à l'état liquide, basé sur la rhéologie et filtration. Les paramètres rhéologiques à l'état liquide ont été analysés puis transposés vers ceux de mécanique des sols (perméabilité) obtenus à l'état solide. Cette méthodologie s'est basée sur plusieurs bentonites, fluides (Incluant eau et CaCI2) deux polymères différents et du sable pour les mélanges compactés Les investigations HMC, de la littérature, et des essais de rhéologie et filtration, ont mis en évidence l'utilisation prometteuse de ces essais pour la comptabilité bentonite-fluide-polymère. L'expérimentation rhéologique en régime dynamique a été discutée, fournissant le paramètres les plus appropriés pour formuler un indice de performance. Deux approches ont été adoptées (gel el gonflement), reliant la conductivité hydraulique avec les paramètres rhéologiques. Les corrélations linéaires ont pu être observées, mais dépendent de la chimie du fluide et de l'ajout de polymère, manifestant l'influence du mixage et l'Importance du continuum liquide-solide
To comply with waste containment liners regulatory requirements, bentonite (moisture-reactive clay) based hydraulic sealing systems may be required, possibly enhanced using innovative polymer reinforcement. Due to the low hydraulic conductivity, the testing lime for characterisation in the laboratory is long, which makes it difficult for rapid engineering design. Pioneering investigations, as weil as new quick hydraulic indexes, are called for. Accordingly, experimental studies were undertaken on the geomaterials in their higher hydraulic conductivity liquid state, based on rheology and filtration. Liquid state rheological parameters were experimentally transposed into solid state soli mechanics parameters (specifically hydraulic conductivity). This methodology was based on test results for various bentonites, fluids (including water and CaCI2) two polymers and sand, for compacted sand-bentonite-polymer mixtures. Observations from HMC investigations, from the literature, and from rheology and. Filtration testing, showed compatibility for bentonite polymer-fluid mixtures over a range of states. Dynamic rheology testing was found to provide the most appropriate parameters to formulate a hydraulic performance index. Two approaches were adopted (gel and swelling), linking the hydraulic conductivity with rheological parameters. Linear correlations were observed, dependent on the fluid chemistry and polymer addition, manifesting the mixing affect and the significance of a liquid-solid continuum

Ce travail s'inscrit dans le cadre des études de l'interaction argile/polluant, concernant l'utilisation des argiles comme barrière d'un site de stockage de surface. Le travail présenté se propose de relier les variations de la perméabilité avec les modifications structurales et microtexturales pouvant être induites par la fixation d'un cation métallique sur une argile. Parmi 3 matériaux argileux albanais présélectionnés, celui de Prrenjas, formé par pédogenèse puis sédimentation continentale aux dépens d'une roche mère (ultrabasique), a été choisi en raison de ses caractéristiques proches d'une bentonite. Cette bentonite se caractérise par la présence majoritaire de smectite, par une CEC élevée, (90 meq/100 g), de Mg2+ majoritaire en position interfoliaire et la présence d'illite (11%) interstratifiée. Au MET la bentonite de Prrenjas a une morphologie particulière, avec une texture en microagrégats constitués de petites particules, qui la différencie des bentonites «modèles», du type Wyoming. Les études de l'interaction de l'argile en suspension avec des solutions de concentrations variées en Pb(NO3)2 couplées à l'étude de l'évolution structurale et microtexturale du matériau ont permis d'observer l'effet de Pb2+ sur l'argile de Prrenjas et sur l'argile de référence, Wyoming (SPV) échangée-Mg. Une diminution de l'hydratation de l'espace interfoliaire en fonction de la fraction molaire de Pb2+ a été observée par DRX. Les clichés de MET ont montré, pour l'argile de Prrenjas, une fragmentation des microagrégats qui la constituent en petites particules. Par contre, l'argile de référence paraît peu modifiée. La spectrométrie XPS indique une fixation de Pb2+, en surface des particules, plus importante pour l'argile de Prrenjas que pour l'argile de référence. Les essais de longue durée de fixation de Pb2+, par percolation d'une solution de Pb(NO3)2 à forte concentration (10-2 M) à travers l'argile compactée, ont montré une augmentation de la perméabilité d'un facteur 40, comportement, sans commune mesure, avec celui de la montmorillonite de référence (facteur 2). Les observations au cryo-MEB de l'argile compactée après la percolation de Pb(NO3)2 10-2M montrent des chemins d'écoulement connectés qui expliquent l'augmentation observée du débit. Finalement, ce travail montre que l'augmentation de la perméabilité, observée pour l'argile de Prrenjas, est une conséquence des modifications structurales aux différentes échelles d'organisation du matériau.

La barrière d'étanchéité en couverture du massif de déchets, dans une Installation de Stockage de Déchets Non Dangereux (ISDND), joue un rôle fondamental sur les risques de pollution de l'environnement à moyen et long terme. Elle doit remplir de multiples fonctions: drainage du biogaz et de l'eau de pluie, étanchéité, confinement des déchets durant toute la durée de vie du site et ceci malgré les sollicitations auxquelles elle est soumise : mécaniques, climatiques, chimiques et hydrauliques. La présente thèse étudie les transferts d'eau et de gaz dans les couvertures des ISDND, avec un suivi sur site et des essais en laboratoire. Concernant les flux hydriques le travail s'est déroulé à trois échelles différentes. Sur site ou des expérimentations à grande échelle ont été installées afin de suivre l'infiltration de l'eau de pluie dans différentes barrières munies de GéoSynthétiques Bentonitiques (GSB). En laboratoire où des essais ont été menés sur les géomatériaux pour évaluer la compatibilité entre le GSB et les sols de couverture. A une échelle intermédiaire où les couvertures étudiées sur le site ont été reconstituées dans des pilotes pour palier le manque de données difficiles à atteindre lors d'expérimentations à grandes échelles. Concernant les flux de gaz et en l'absence d'essais existants adaptés à l'étude des barrières, le travail a consisté à mettre au point une méthode d'essai afin de déterminer la perméabilité au gaz des géomatériaux en régime variable basée sur le suivi de la chute de pression. L'applicabilité de cette méthode a été vérifiée expérimentalement pour différents dispositifs expérimentaux permettant un couplage avec la déformation des matériaux
In a municipal solid waste landfill, the cover must ensure the containment of waste, control water infiltrations, limit biogas leakage to the atmosphere and maintain its characteristics during all the lifespan of the site despite all the stresses to which it is subjected: mechanical, climatic, chemical and hydraulic. The subject of the Ph. D. Thesis is the study of the water and gas transfer through the clayey geomaterials used in landfill cap cover. The water transfer is studied at three scales. On site the hydraulic behaviour of several covers involving Geosynthetic Clay Liners (GCLs) is followed with the quantification of the volume of water reaching the solid mass of waste using lysimeters. In laboratory, tests with the oedopermeameter allowed to characterize the initial state of the GCLs and to evaluate possible decrease in performances due to ageing or alteration. Finally, the cap cover of the landfill cell has been reconstructed in six pilot cells. This experimental device allows to compensate the lack of some data which are difficult to achieve during large-scale experimentations. Concerning the gas transfer, a new laboratory method to measure the gas permeability of porous materials with an imposed deformation has been developed using the method of the falling pressure test. This method is applied to laboratory tests to compare different cover liners (Compacted Clay Liners and GCLs)

En France, le système de stockage profond de déchets radioactifs envisagé est constitué d'une barrière naturelle (roche hôte argileuse, argilite) et de barrières artificielles, comprenant des bouchons d'argile gonflante (bentonite)-sable pour son scellement. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'efficacité du gonflement et du scellement des bouchons placés dans l'argilite, sous l'effet, à la fois, d'une pression d'eau et d'une pression de gaz (tel que formé dans le tunnel). Pour évaluer la capacité de scellement du bouchon bentonite/sable partiellement saturé en eau, on a évalué sa perméabilité au gaz Kgaz sous pression de confinement variable (jusqu'à 12MPa). L'étanchéité au gaz (Kgaz < 10-20m2) est obtenue sous confinement Pc≥9MPa si la saturation est d'au moins 86-91%. Par ailleurs, nous avons évalué le gonflement et l'étanchéité du bouchon de bentonite-sable imbibé d'eau dans un tube d'argilite ou de Plexiglas-aluminium lisse ou rugueux. La présence de gaz diminue la pression effective de gonflement (et la pression de percée de gaz) à partir d'une pression Pgaz= 4 MPa. Après saturation complète en eau, l'écoulement continu de gaz au travers du bouchon seul se fait à Pgaz=7-8MPa s'il dispose d'une interface lisse avec un autre matériau (tube métallique), alors que celui au travers de l'ensemble bouchon/argilite a lieu à Pgaz=7-7,5MPa. Le passage à travers le bouchon gonflé au contact d'une interface rugueuse se fait à une pression de gaz bien supérieure à la pression de gonflement du bouchon. Les essais de percée de gaz montrent que l'interface et l'argilite sont deux voies possibles de migration de gaz lorsque l'ensemble bouchon/roche hôte est complètement saturé

Géosynthétiques benthoniques (GCLs) sont matériaux synthétiques composées par un noyau de bentonite sodique ou calcique, en poudre ou en granulats, liés à un ou plus couches de géosynthétiques (géotextiles ou géomembranes en générale). Les GCLs peuvent être aiguillettes, cousus, liés par adhésive, entre autres. Lorsque le GCL est confinée et hydratée, il présente de bonnes propriétés d'étanchéité pour accomplir la fonction de barrière. Sa performance dépend, généralement de la conductivité hydraulique de la bentonite. Grâce à leur faible perméabilité, les GCLs sont souvent installés au fond ou couverture des Installations de Stockage de déchets (ISD) associés avec l'argile compactée (CCL) ou avec la géomembrane (GM). Des études précédentes ont investigué les facteurs qui affectent la fuite de gaz/liquide au travers les GCLs ou les étanchéités composites. Malgré la nature de la bentonite soit si importante pour la perméabilité des GCLs, il n'y a pas dans la littérature concernant l'influence de la nature de la bentonite dans la fuite de gaz au travers les GCL ou la fuite de liquide au travers les étanchéités composites. C'est pour quoi cette étude s'intéresse. On propose d'étudier également l'effet du procès de manufacture du GCL dans l'écoulement de liquide et transmissivité de l'interface GM-GCL. Deux études ont été menés : (i) investigation de la perméabilité aux gaz des GCL ; (ii) investigation du transfert de liquide au travers des étanchéités composites GM-GCL-CCL du a un endommagement dans la GM. Pour la première étude un équipement proposé récemment, basée sur la méthode de chute de pression a été utilisé pour mesurer la perméabilité aux gaz des GCLs. Trois GCLs cousus à base de bentonites de différentes natures (sodique naturelle, calcique naturelle et calcique activée) ont été testés. Les résultats indiquent que la teneur en eau gravimétrique nécessaire pour atteindre une certaine valeur de perméabilité dépend de la bentonite. Concernant la teneur en eau volumique, pratiquement la même relation a été obtenue, indépendamment de la bentonite. D'autres facteurs ont affecté plus significativement la perméabilité au gaz des GCLs : la dessiccation du au flux de gaz peut causer l'augmentation de la perméabilité et compromettre la performance du GCL comme barrière étanche. La deuxième étude s'est concentrée dans l'investigation de l'influence des caractéristiques du GCL sur l'écoulement de liquide au travers une étanchéité composite. GM-GCL-CCL. Quatre types de GCLs avec deux procès de manufacture (aiguilleté ou cousu) et deux natures de bentonite (sodique naturelle ou calcique naturelle) ont été testés. Les résultats indiquent que la nature de la bentonite n'affecte le flux que pendant le régime transitoire. Les valeurs de transmissivité de l'interface GM-GCL ont été calculées par une solution analytique qui a également possibilité des prédictions du débit de fuite au travers des étanchéités composites en configurations typiques du fond des ISD. Les résultats indiquent une faible influence de la nature de la bentonite dans l'écoulement de liquide au travers les étanchéités composites. Au même temps on a noté une certaine influence des chemins préférentielles de flux, notamment pendant le régime transitoire
Geosynthetic Clay Liners (GCLs) are synthetic materials composed by a core of calcium or sodium bentonite, either in powder or granular, bonded to one or more geosynthetic layers (geotextile or geomembrane, in general). These layers are usually bonded by an adhesive, needle-punching, stitch-bonding or sewing. When hydrated and confined, they fulfil functions of liquid or gas barrier with their hydraulic performance depending in most cases on the hydraulic conductivity of the bentonite. Thanks to their low permeability to water and gases, GCLs are often used in municipal solid waste landfill applications, combined to compacted clay liners (CCL) or with geomembranes (GM) as part of both bottom and cover liners. Previous studies were conducted to investigate the most important factors that influence the gas/liquid flow rate through GCLs or composite liners. Although the nature of bentonite is so important in the permeability of the GCLs there is a lack of data in the literature regarding the influence of the nature of the bentonite on the gas flow through GCLs and liquid flow through composite liners involving GCLs. That is what this thesis aims at clarifying. Furthermore, in conjunction with the nature of the bentonite, the impact of the manufacturing process of the GCL on the flow rate and transmissivity at GM-GCL interfaces was also discussed. Two studies were performed: (i) investigation of the GCL permeability to gas simulating the covering conditions of municipal solid waste landfill; (ii) investigation of liquid transfer through composite liners GM-GCL-CCL due to a defect in the geomembrane, simulating typical conditions of bottom liners in landfills. In the first study, an apparatus recently proposed, based on the falling pressure method, was used in tests to verify the GCL permeability to gas. Three stitch bonded GCLs from the same manufacturer differing by the bentonite nature (natural sodium, natural calcium and activated calcium) were tested. The results showed that the gravimetric water content of the GCL necessary to attain a certain permeability value depends on the bentonite nature, which was not observed in terms of volumetric water content. However, other factors showed to be more important than the nature of bentonite in the GCL permeability to gas: the desiccation due to the gas flow can increase significantly the permeability, which compromise the GCL performance as a gas barrier. The second study focused in investigating the influence of the GCL characteristics in the liquid flow through a composite liner under bottom liners solicitations. Four types of GCLs with two different bonding processes (stitch-bonded or needle-punched) and different bentonites (natural sodium or natural calcium) were tested. The results obtained showed no significant differences among flow rate versus time in most of the tests performed, especially after steady-state conditions of flow having been reached. An analytical solution was employed to estimate the transmissivity of the GM-GCL interfaces. This solution also allowed predictions of flow rates and radius of wetted areas for typical configurations of composite liners in the field. The results obtained showed little influence of the nature of the bentonite and the predominance of influence of the presence of preferential flow paths between the geomembrane and the GCL surface on the transmissivity of GM-GCL interfaces and flow rates through composite liners
Geocompostos bentoníticos (GCLs) são materiais sintéticos compostos por um núcleo de bentonita sódica ou cálcica, em pó ou em grânulos, unido a uma ou mais camadas de geossintéticos (geotêxtil ou geomembrana, geralmente). Essas camadas são ligadas por adesivo, agulhagem ou costura. Quando hidratados e confinados, eles cumprem função de barreira de líquidos ou gases com o seu desempenho dependendo, na maioria dos casos, da condutividade hidráulica da bentonita. Graças à baixa permeabilidade aos líquidos e gases, GCLs são comumente usados em aterros sanitários, associados a camada de argila compactada (CCL) e geomembrana (GM) para compor as impermeabilizações de cobertura e fundo dessas instalações. Estudos precedentes investigaram os fatores mais influentes no fluxo de gás/líquidos através de GCLs ou barreiras compostas. Apesar da natureza da bentonita ser tão importante para a permeabilidade dos GCLs, não há dados na literatura a respeito da influência da natureza da bentonita no fluxo de gás através de GCLs ou fluxo de líquidos através de barreiras compostas envolvendo GCLs. Isso é o tema que a presente tese quer esclarecer. Além de estudar a influência da natureza da bentonita, o impacto do processo de manufatura do GCL na vazão e na transmissibilidade na interface GM-GCL também foi discutido. Dois estudos foram conduzidos: (i) investigação da permeabilidade ao gás de GCLs simulando as condições de cobertura de aterros sanitários; (ii) investigação do transporte de líquidos através de barreiras compostas GM-GCL-CCL devido a um dano na geomembrana, sob condições típicas do fundo de aterros sanitários. No primeiro estudo, um equipamento recentemente proposto, cujo funcionamento baseia-se no método da queda de pressão, foi usado em ensaios para verificar a permeabilidade ao gás de GCLs. Três GCLs costurados do mesmo fabricante, diferindo pela natureza da bentonita (sódica natural, cálcica natural e cálcica ativada) foram testados. Os resultados mostram que o teor de umidade gravimétrica necessário para atingir certa permeabilidade depende da natureza da bentonita. O mesmo não foi observado em termos de teor de umidade volumétrica, destacando a importância da estrutura da bentonita na sua permeabilidade. No entanto, outros fatores se mostraram mais importantes do que a natureza da bentonita na permeabilidade ao gás dos GCLs: a dessecação devido ao fluxo de gás pode aumentar significativamente a permeabilidade, o que compromete o desempenho do GCL como barreira. O segundo estudo focou na investigação da influência das características do GCL no transporte de liquido através de uma barreira composta sob condições típicas da base de aterros sanitários. Quatro tipos de GCLs com dois processos de manufatura (costurado ou agulhado) e duas bentonitas diferentes (sódica natural ou cálcica natural) foram ensaiados. Os resultados obtidos mostram que não houve influência significativa de vazão versus tempo para os ensaios conduzidos, especialmente depois de atingido o regime permanente de fluxo. Uma solução analítica foi empregada para estimar a transmissibilidade da interface GM-GCL. Essa solução permitiu também a previsão de vazamento e raio da área molhada em barreiras compostas de dimensões reais. Os resultados obtidos mostram pouca influência da natureza da bentonita na vazão e a predominância de caminhos preferenciais de fluxo na interface transmissível GM-GCL

En France, le système de stockage profond de déchets radioactifs envisagé est constitué d’une barrière naturelle (roche hôte argileuse, argilite) et de barrières artificielles, comprenant des bouchons d’argile gonflante (bentonite)-sable pour son scellement. L'objectif de cette thèse est d’étudier l’efficacité du gonflement et du scellement des bouchons placés dans l’argilite, sous l’effet, à la fois, d’une pression d’eau et d’une pression de gaz (tel que formé dans le tunnel). Pour évaluer la capacité de scellement du bouchon bentonite/sable partiellement saturé en eau, on a évalué sa perméabilité au gaz Kgaz sous pression de confinement variable (jusqu’à 12MPa). L'étanchéité au gaz (Kgaz < 10-20m2) est obtenue sous confinement Pc≥9MPa si la saturation est d’au moins 86-91%. Par ailleurs, nous avons évalué le gonflement et l'étanchéité du bouchon de bentonite-sable imbibé d’eau dans un tube d’argilite ou de Plexiglas-aluminium lisse ou rugueux. La présence de gaz diminue la pression effective de gonflement (et la pression de percée de gaz) à partir d’une pression Pgaz= 4 MPa. Après saturation complète en eau, l’écoulement continu de gaz au travers du bouchon seul se fait à Pgaz=7-8MPa s’il dispose d’une interface lisse avec un autre matériau (tube métallique), alors que celui au travers de l’ensemble bouchon/argilite a lieu à Pgaz=7-7,5MPa. Le passage à travers le bouchon gonflé au contact d’une interface rugueuse se fait à une pression de gaz bien supérieure à la pression de gonflement du bouchon. Les essais de percée de gaz montrent que l'interface et l'argilite sont deux voies possibles de migration de gaz lorsque l’ensemble bouchon/roche hôte est complètement saturé
In France, the deep underground nuclear waste repository consists of a natural barrier (in an argillaceous rock named argillite), associated to artificial barriers, including plugs of swelling clay (bentonite)-sand for tunnel sealing purposes. The main objective of this thesis is to assess the sealing efficiency of the bentonite-sand plug in contact with argillite, in presence of both water and gas pressures. To assess the sealing ability of partially water-saturated bentonite/sand plugs, their gas permeability is measured under varying confining pressure (up to 12MPa). It is observed that tightness to gas is achieved under confinement greater than 9MPafor saturation levels of at least 86-91%. We than assess the sealing efficiency of the bentonite-sand plug placed in a tube of argillite or of Plexiglas-aluminium (with a smooth or a rough interface). The presence of pressurized gas affects the effective swelling pressure at values Pgas from 4MPa. Continuous gas breakthrough of fully water-saturated bentonite-sand plugs is obtained for gas pressures on the order of full swelling pressure (7-8MPa), whenever the plug is applied along a smooth interface. Whenever a rough interface is used in contact with the bentonite-sand plug, a gas pressure significantly greater than its swelling pressure is needed for gas to pass continuously. Gas breakthrough tests show that the interface between plug/argillite or the argillite itself are two preferential pathways for gas migration, when the assembly is fully saturated

L'utilisation, en centres de stockage de dechets, de materiaux deformables partiellement satures comme barrieres etanches rend necessaire la caracterisation de leurs proprietes hydrodynamiques, en particulier leur permeabilite. Ces dernieres sont examinees ici sous trois angles analytique, experimental et numerique. Si l'on suppose applicable la loi de darcy pour des milieux faiblement permeables, le transport de l'eau en milieu deformable peut etre modelise de maniere equivalente en coordonnees spatiales (formalisme eulerien) ou materielles (formalisme lagrangien). Les equations de transferts ainsi etablies relient les trois relations fonctionnelles retention, conductivite hydraulique et courbe de gonflement. L'analyse de l'infiltration en milieu non sature, tenant compte du chemin de deformation, permet alors d'introduire le concept de sorptivite apparente de la phase solide, complementaire de celui de sorptivite capillaire. Des techniques experimentales, de laboratoire (spectrometrie gamma double energie) et de terrain (infiltrometries a disques et a anneaux), sont ensuite appliquees a l'etude en regime transitoire de l'infiltration dans des materiaux compactes naturels (argiles) et artificiels (melange sable-bentonite). Enfin, les phenomenes experimentaux observes sont reproduits numeriquement a l'aide du code informatique wisp developpe pour l'occasion. Celui-ci permet l'etude des facteurs clefs de l'ecoulement en milieu peu permeable. Des differents resultats obtenus selon ces trois approches, on conclut que la capillarite est de loin le principal moteur du transport dans le type de milieux consideres. On montre par ailleurs que la prise en compte du gonflement et la bonne connaissance du chemin de deformation sont indispensables a une estimation correcte des proprietes hydrodynamiques.

Dans le contexte énergétique actuel, la conception de panneaux photovoltaïques efficaces représente une des solutions pour pallier à la pénurie prochaine des énergies fossiles. Cependant, les phénomènes de dégradation de l’encapsulant, un des matériaux passifs du panneau, sont une des origines de la baisse de rendement des modules. L’objectif de ce travail de thèse a été de concevoir, caractériser et évaluer les différentes propriétés de nouveaux encapsulants hybrides organique-inorganique contenant des ressources renouvelables. Ainsi, trois matériaux ont été élaborés à partir d’alcool polyvinylique (PVA), de résines terpéniques et de charges minérales (silice ou argile (Bentonite)). Un premier matériau comprenant PVA, résine et silicates, dans lequel composantes organique et inorganique sont liées par des liaisons covalentes fortes (hybride de classe II), a conduit à des stabilités thermiques et photochimiques, et des propriétés optiques et barrières à la vapeur d’eau et à l’oxygène, similaires à celles des encapsulants actuels.L’introduction de nanoparticules de silice dans un mélange PVA/résine via des liaisons faibles a ensuite fourni un matériau hybride de classe I aux propriétés barrières à la vapeur d’eau satisfaisantes mais avec des transparences optiques insuffisantes pour une utilisation comme encapsulant, du fait de l’agrégation des nanoparticules. Enfin, malgré une transparence optique devant être encore optimisée, un matériau hybride de classe I constitué de PVA, de résine et de Bentonite a conduit à de bonnes propriétés thermiques, photochimiques, barrières à la vapeur d’eau et surtout d’excellentes propriétés barrières à l’oxygène, ce qui ouvre de nouvelles perspectives (emballage alimentaire…)
In the current energetic context, the design of efficient solar photovoltaic panels represents one of the solutions to overcome the coming fossil fuels shortage. However, degradation phenomena of the encapsulant, one of the passive materials of the panel, have been evidenced as one of the reasons of the performance decrease. The aim of this PhD research work was to design, characterize and assess the different properties of more environment-friendly new hybrid organic-inorganic encapsulants. In this way, three materials have been developed using polyvinyl alcohol (PVA), terpenic resins and mineral fillers (silica or clay(Bentonite)). A first material including PVA, resin and silicates, in which both organic and inorganic networksare linked through strong covalent bonds (class II hybrid material), led to thermal and photochemical stabilities, and water vapor and oxygen barriers properties similar to those of commercial encapsulants.Dispersion of silica nanoparticles into PVA/terpenic resin mixture through weak bond then provided a class Ihybrid material showing rather good water vapor barrier properties but optical transmittance too low to beused as an encapsulant, due to the aggregation of the nanoparticles. Finally, despite an optical transparency that should be optimized, a class I hybrid material made of PVA, resin and Bentonite showed promisingbehavior with good thermal, photochemical and water barrier properties and remarkable oxygen barrier properties, which opens up new prospects in the field of food packaging