Academic literature on the topic 'Éco-matériaux – Détérioration'

Le but de cette thèse est d’étudier l’impact de stratégies de compatibilisation sur les propriétés de composites renforcés par des fibres courtes de lin. En effet, sans traitement préalable de la fibre ou modification chimique de la matrice, le potentiel de renforcement du lin n’est pas exploité. Développer une meilleure adhésion, en jouant sur les interactions afin de créer des liaisons chimiques entre fibres et matrice, permettra ainsi d’améliorer les propriétés mécaniques des matériaux composites. Différentes stratégies ont été envisagées. D’une part, l’efficacité de plusieurs traitements des fibres (blanchiment, mercerisation, silanes) a été comparée. Les modifications chimiques et morphologiques apportées aux fibres ont été caractérisées ainsi que l’effet de leur introduction au sein de matériaux composites. D’autre part, l’incorporation à la matrice de polyéthylène greffé anhydride maléique (PE-g-AM) a permis une amélioration franche de l’adhésion par le biais de la réalisation de liens covalents entre fibre et matrice. Une attention particulière a alors été consacrée à l’optimisation du traitement de mercerisation menant aux améliorations de la résistance mécanique des composites les plus élevées. Enfin, le couplage d’une mercerisation optimisée et de l’utilisation de PE-g-AM a permis d’obtenir des composites avec des contraintes au seuil de plastification supérieures à celles de composites traités avec ces techniques prises séparément ou renforcés par une même masse de fibres de verre ayant des facteurs de forme similaires. La durabilité de ces interfaces au cours d’essais de vieillissement accéléré et de recyclage de ces composites a également été mise en évidence
The goal of this thesis is to study the impact of compatilisation strategies on properties of composites reinforced by short flax fibres. Indeed, without any prior fibre treatment or matrix chemical modification, the reinforcement potential of flax is not achieved. Develop a better adhesion, modifying polarity in order to create chemical bonds between fibre and matrix, will thus allow to improve the mechanical properties of composites materials. Different strategies have been considered. On one hand, efficiency of several fibre treatments (bleaching, mercerisation, silanes) was compared. The chemical and morphological modifications brought to the fibres have been characterised so as the effect of their introduction within the composites materials. On the other hand, the incorporation of maleic anhydride grafted polyethylene (MA-g-PE) has enabled a clear improvement of the adhesion by the realisation of covalent bonds between fibre and matrix. A specific point has been brought to the optimisation of mercerisation treatment, which results in the highest mechanical resistance improvement of composites. Finally, the coupling of an optimised mercerisation and the use of MA-g-PE has allowed to obtain composites with tensile strength at yield above ones of composites treated with the two techniques taken separately or those of composites reinforced with the same mass of glass fibres owing a similar aspect ratio. The durability of those interfaces over accelerated ageing and recycling of those composites was also highlighted

L'utilisation de ressources locales est une des facettes importantes du développement durable dans le secteur de la construction. Plusieurs types de sous-produits sont aujourd'hui à l'étude pour une utilisation dans les bétons en tant qu'addition cimentaire, dans le but de développer des liants basés sur des ressources alternatives. La présente étude cherche à évaluer les performances de quatre types de sous-produits sur les propriétés des bétons armés vis-à-vis de la corrosion. La poudre de verre, les cendres volantes de papeterie, les cendres de boues d'épurations ou les sédiments calcinés présentent une nature minérale compatible avec un milieu cimentaire. Face à la problématique de corrosion des armatures, le béton constitue à la fois un milieu alcalin favorisant la passivité des aciers et une barrière de transport qui limite la pénétration de contaminants au sein de la matrice cimentaire (principalement les chlorures et le dioxyde de carbone). Les additions cimentaires doivent donc permettre aux aciers de développer un état passif et apporter à l'enrobage une densification afin de limiter la pénétration de contaminants jusqu'aux armatures. Les propriétés électrochimiques au contact des additions ont été caractérisées et les propriétés de transfert des bétons face aux chlorures et au dioxyde de carbone ont été étudiées. L'utilisation de ces matériaux n'influe pas particulièrement le comportement des aciers. Toutefois, l'enrobage est d'une importance particulière, à la fois vis-à-vis de la pénétration de chlorures et du dioxyde de carbone, mais aussi sur la cinétique de corrosion des armatures. La réactivité des additions impacte les propriétés de transfert qui contrôlent aussi bien la cinétique de contamination des bétons que le processus de corrosion des armatures dépassivées
The use of locally available resources is a major concern for construction sector when it comes to sustainable development. In the case of concrete, a variety of by-products is currently being investigated for use as cementitious materials so as to develop concrete made out of alternatives resources. The present study intends to assess the performance of four kinds of by-products on corrosion-related properties in reinforced concrete. Glass powder, paper mill fly ashes, sewage sludge ashes or calcined sediments exhibit a mineral nature compatible with the medium of concrete. In terms of corrosion concerns, the concrete act as an alkaline medium that enable steel passivity and as a transport barrier that limits deleterious elements ingress (mainly chlorides, carbon dioxide). Thus, the use of alternative cementitious materials should enable the passivation of steel and should also provide a densification to the cover in order to limit contaminants ingress toward steel vicinity. The electrochemical properties of steel in contact with cementitious additions were characterized and the transfer properties of concrete were investigated. The use of these materials has an insignificant impact on the behavior of steel. However, the concrete cover has significant influence on both chloride and carbon dioxide ingress as well as on the corrosion kinetic of reinforcement. The reactivity of the cementitious materials impacts the transfer properties which control the kinetic of contamination of concretes and the corrosion process of non-passive steel

Valoriser des coproduits industriels en matériaux dits alternatifs en technique routière selon le guide méthodologique du SETRA est à l'heure actuelle un défi scientifique majeur pour l'environnement et l'économie circulaire. Les Cendres Volantes Papetières (CVP) sont des résidus de l'industrie papetière. Des études antérieures ont démontré qu'elles possèdent des propriétés hydrauliques et/ou pouzzolaniques. Ces coproduits disponibles en grande quantité à des prix attractifs constituent un atout pour une valorisation matière. L'incitation à utiliser des matériaux alternatifs est en parfaite adéquation avec la volonté de valoriser des CVP en technique routière. Utilisées comme liants, ces dernières présentent un impact faible au niveau de l'empreinte carbone par rapport aux liants hydrauliques usuels. Ce travail de recherche a été initié pour valoriser en tant qu'éco-matériaux des volumes conséquents de CVP. Deux voies de valorisation ont été retenues. Elles consernet la mise en oeuvre d'un matériau routier innovant pour les techniques routières, l'aménagement du territoire et la conception d'agromatériaux pour la construction. Ce travail propose une double approche expérimentale : (i) l'optimisation d'une matrice à base de CVP et d'additifs minéraux, puis (ii) l'ajout de granulats végétaux pour élaborer des agromatériaux. Les granulats végétaux sélectionnés sont des coproduits de l'agriculture. Ils sont issus de ressources renouvelables locales, employant une main d'oeuvre en mobilisant des savoir-faire locaux, pour rester dans le cadre d'une valorisation matière en circuit court. L'étude comporte quatre volets : (1) formulations et mise en oeuvre des éco-matériaux à base de CVP, (2) analyse de leur comportement mécanique, de leur durabilité et du comportement à long terme, (3) comportement environnemental et (4) analyse microstructurale des éco-matériaux élaborés. Le traitement des CVP à l'eau avec des additifs minéraux diminue considérablement leur impact environnemental. L'analyse des paramètres comportementaux a permis d'obtenir un éco-matériau (A) et un éco-agromatériau (AG) potentiellement valorisables en ingénierie routière. La mise en pratique avec prise en compte du changement d'échelle , i. E. Passage du laboratoire à l'échelle d'un pilote, a été étudiée. Une plate-forme routière et deux chemins piétonniers, constituant la planche expérimentale avec essais de validation, ont d'une part été réalisés. Plusieurs séries de matériaux de construction comprenant des pavés, des briques, des boisseaux et des parpaings ont d'autre part été mises en oeuvre à l'unité. Il a été possible de conclure qu'une combinaison entre 95% CVP + 5% ciment ou 95% CVP + 5% ciment + 2% de chènevotte constitue les mélanges les plus prometteurs pour les deux applications
Valorizing the industrial by-products int alternative materials for road engineering according to SETRA recommendations is a major scientific challenge for the environment and the circular economy. The Wastepaper Sludge Ash (WSA) is a waste material that comes from the recycled paper industry. Previous studies showed that they have hydraulic and/or pouzzolanic properties. These by-products being available in large quantities at attractive cost are an asset for material valorization. To use alternative materials is in perfect adequacy with the fact of valorizing WSA in road engineering. As binders, WSA having a low impact in terms of carbon print compared to usual hydraulic binders. This research work was undertaken to valorize as eco-materials, important volumes of WSA. Two application fields were selected. They consern the implementation of an innovative road material for road engineering and territorial management, and the eco-design of agromaterials for construction. This work proposes two experimental approaches : (1) on optimization of the matrix based on WSA and mineral additives and (ii) addition of natural aggregates for making eco-agromaterials. The natural aggregates are renewabke resources obtained from agriculture. These chosen aggregates are local resources, using local handcraft, and mobilizing the local expertise for short circuit of material valorization. The study contains four parts : (1) formulations and implementation of eco-materials, (2) analysis of their mechanical behavior, their durability and long-term behavior, (3) a study of environmental behavior and (4) a microstructural analysis of eco-materials. The WSA treatment with water and mineral additives decreases considerably their environmental impact. The correlation between these parameters allowed obtaining an eco-material (A) and eco-agromaterial (AG) potentially recoverable in road engineering. The practice takes into account the change of scale i. E. Transition from the laboratory scale to the pilot scale, this aspect was studied. On one hand a reduced road platform and two pedestrian pathways constituting the test on site for validation have been performed. On the other hand, series of materials, i. E. Pavements, bricks and concrete blocks were made. It was possible to conclude that a mixture composed with 95% WSA + 5% cement or 95 % WSA + 5% cement + 2% hemp shives gives the best promising mixes for these two applications

L'objectif de cette thèse est de développer de nouveaux matériaux isolants bio-sourcés pour le bâtiment qui contribuent à réduire leurs impacts environnementaux. Les matériaux développés doivent avoir une faible énergie grise et une faible empreinte carbone. Ils doivent également contribuer à réduire les besoins énergétiques des bâtiments tout en assurant un confort hygrothermique élevé des utilisateurs. Tout d'abord, des matières premières d'origine agricole (chènevottes, anas de lin, paille de blé, paille de colza et rafles de maïs) sont caractérisées d'un point de vue chimique, physique, hygrothermique et mécanique, dans la perspective de développer des composites bio-sourcés destinés à l’isolation des bâtiments. Leur composition chimique se révèle intéressante pour le développement d'un liant vert. Une étude visant à évaluer cette aptitude est donc réalisée. A l'issue de cette dernière, deux liants correspondants à des extractions réalisées sur les rafles de maïs et sur les fines de lin sont retenus. D'autres liants provenant de l’industrie sont également sélectionnés pour la confection de composites. Puis des composites sont fabriqués pour étudier l'influence des granulats, du liant, de la granulométrie des granulats, de la réalisation d'un pré-traitement alcalins des granulats et de la pression de compaction appliquée lors de la mise en œuvre des composites sur leurs performances hygrothermiques ainsi que leurs propriétés mécaniques. Enfin, la résistance à l'immersion accidentelle et à l'humidité ainsi que la réaction au feu des formulations les plus prometteuses sont étudiées
The aim of this thesis is to develop new bio-based building insulating materials which contribute to reduce their environmental impacts. The developed materials shall have low embodied energy and low carbon footprint. They shall contribute to reduce energy needs of buildings and to ensure high hygrothermal comfort of users. First, raw materials from agricultural resources (hemp shiv, flax shiv, wheat straw, rape straw and corn cobs) are characterized from a chemical, physical, hygrothermal and mechanical point of view, with a aim of developing bio-based composites for the thermal insulation of buildings. Their chemical composition is interesting for the development of green binder. A study to assess this ability is carried out. At the end of the study, two binders corresponding to extractions performed on corn cobs and flax fines are developped. Other binders from industry are also selected for composite production. Then, composites are produced to study the influence of aggregates, binder, granulometry of aggregates, alkaline pre-treatment of aggregates and compaction pressure applied during the processing of composites on their hygrothermal performances and mechanical properties. Finally, the resistance to accidental immersion and humidity and the reaction to fire of the most promising formulations are studied

L'utilisation de matériaux isolants à base de granulats végétaux est en plein essor notamment pour la réhabilitation du bâti ancien, améliorant ainsi le confort des habitants. Ces matériaux possèdent des propriétés thermiques, hydriques et acoustiques appréciables. Cependant, leur développement est encore limité par le manque d'information sur l'évolution de leurs performances à long terme. Ainsi, l’objectif de cette étude est d’évaluer l’évolution des propriétés fonctionnelles du béton de chanvre, en identifiant les mécanismes de vieillissement lorsque le matériau est exposé à différents types d'environnements. Pour cela, deux bétons de chanvre formulés avec une même chènevotte et deux liants de nature chimique différente sont retenus. L’approche utilisée dans cette étude est pluridisciplinaire (chimique, physico-chimique, microbiologique, microstructurale, acoustique, thermique et mécanique) et multi échelle. L'étude des propriétés chimiques et microstructurales permet de comprendre les variations des propriétés fonctionnelles. Dans un premier temps, la caractérisation initiale des deux formulations a permis de mettre en évidence l’absence d’influence de la nature du liant sur les propriétés fonctionnelles des isolants, ce qui peut être en partie expliqué par des microstructures similaires. Une faible résistance mécanique des matériaux, liée à l'inhibition de la prise des liants en raison de leurs interactions avec les molécules extraites de la chènevotte, a également été mise en évidence. Dans un second temps, les bétons de chanvre ainsi que la chènevotte brute sont soumis à un vieillissement accéléré en imposant des cycles d’humidification/séchage pendant deux ans. Les modifications des performances des matériaux à différentes échéances sont comparées à celles d'échantillons de référence placés à 50% d’humidité relative et une température constante contrôlée. Dans les conditions de référence, aucune variation de propriétés n'est observée. Pour le vieillissement accéléré, les variations de propriétés mises en évidence sont induites par différents paramètres. Dans le cas de la chènevotte brute, l’action des microorganismes et l’adsorption d’eau entrainent une perte de masse et l'ouverture des porosités à l'origine des variations des propriétés acoustiques et hydriques. Pour le béton de chanvre, aucun développement fongique n’est observé en surface du matériau. En revanche, l’action de microorganismes est bien visible à l’intérieur des granulats végétaux, et des mécanismes supplémentaires sont identifiés : les réactions d'hydratation et de carbonatation au sein du liant ainsi que la minéralisation de la chènevotte entrainent des variations de propriétés thermiques, acoustiques et hydriques en modifiant la microstructure des bétons de chanvre. En conclusion, l’absence de variations des propriétés des bétons de chanvre dans les conditions de référence laisse penser que dans un bâtiment réel, leurs propriétés peuvent être stables dans le temps, les pathologies observées étant alors liées à une mise en œuvre défaillante. Pour aller plus loin, les résultats obtenus lors de ce travail devront être validés par une étude in situ qui permettrait d’estimer la durée de vie de ces matériaux
The use of insulating materials based on plant aggregates is growing quickly, especially for the rehabilitation of old buildings, thus improving the comfort of residents. These materials have significant thermal, hydric and acoustic properties. However, their development is still limited by the lack of information on the evolution of their long-term performances. Thus, the objective of this study is to evaluate the evolution of the functional properties of hemp concretes, by identifying the aging mechanisms when the material is exposed to different types of environments. For this aim, two hemp concretes formulated with one type of hemp and two binders with different chemical nature are retained. The approach of this study is multidisciplinary (chemical, physico-chemical, microbiological, microstructural, acoustic, thermal and mechanical) and multi-scale. The study of chemical and microstructural properties allows the understanding of the variations of functional properties. Firstly, the initial characterization of the both hemp concretes made it possible to demonstrate the absence of impact of the nature of the binder on the functional properties of the insulators, which can be partly explained by their similar microstructure. A weak mechanical resistance of the materials was also highlighted, related to the inhibition of the setting of the binders because of their interactions with the molecules extracted from the shiv. Secondly, hemp concretes and bulk shiv hemp are subjected to an accelerated aging by imposing cycles of humidification / drying during two years. The modifications of the material performances at different time scales are compared to reference samples stored at 50% of relative humidity and a constant controlled temperature. Under reference conditions, no variation in properties is observed. For accelerated aging, the variations of properties highlighted are induced by several parameters. In the case of bulk shiv, the action of microorganisms and the adsorption of water lead to a loss of mass and to the opening of porosities, leading to variations in acoustic properties. For hemp concretes, no fungal development is observed on the surface of the material. On the other hand, the action of microorganisms is clearly visible inside the plant aggregates, and additional mechanisms are identified: the hydration and carbonation reactions within the binder as well as the mineralization of the vegetal particles cause variations in thermal, acoustic and hydric properties by modifying the microstructure of hemp concretes.In conclusion, the absence of variations in the properties of hemp concretes in the reference conditions suggests that in a real building, their properties can be stable over time, the observed pathologies then being due to a faulty implementation. To go further, the results obtained during this work have to be validated by an in-situ study to be able to estimate the lifetime of these materials

Ce travail de thèse porte sur une étude expérimentale de l'effet de modification d'un liant préformulé à base de chaux (Tadical PF70) sur la durabilité du béton de chanvre, soumis à des cycles de vieillissement accéléré d'humidification/séchage, avec une approche multi-échelle (macro et mico). L'influence de la substitution partielle du liant, par le metakaolin, a été étudiée à travers le suivi de l'évolution des propriétés physico-mécaniques et thermo-hydriques du matériau, pour des conditions de vieillissement de 0, 15, 25 et 50 cycles d'humidification/séchage. Considéré comme un des facteurs critiques, qui contribue fortement à la détérioration des matériaux, une étude séparée du degré de dégradation des particules de chanvre incorporées dans la matrice, à différentes intervalles de cycles de vieillissement, a également été réalisée, par le suivi de l'évolution à la fois de leurs constituants lignocellulosiques et de leur degré de Cristallinité, à l'aide d'analyses microscopiques combinés (MEB/EDX/DRX) mais aussi thermiques (ATG/ATD). D'après les résultats, la réaction pouzzolanique de la Silice amorphe, contenue dans le métakaolin, avec l'Hydroxyde de Calcium dissout dans le liant semble minimiser significativement la dégradation du béton de chanvre. La réaction correspondante consomme de l'Hydroxyde de Calcium pour produire des Silicates de Calcium Hydratés (C-S-H). Cette réaction conduira à son tour à la diminution de l'alcalinité de la solution interstitielle, qui est considérée comme le principal responsable de l'hydrolyse des particules de chanvre. L'examen de la relation entre le degré de détérioration des particules de chanvre incorporées et la perte de propriétés mécaniques du béton de chanvre a montré que l'utilisation de metakaolin est un moyen efficace qui permet d'améliorer la durabilité des matériaux, principalement en limitant la dégradation des particules de chanvre. De plus, l'ajout du métakaolin modifie la distribution poromètrique dans les bétons de chanvre qui, par conséquent, améliore sa résistance aux cycles de vieillissement
This study reports the experimental investigation of a commercial formulated lime binder (Tadical PF70) modification effect on the durability of hemp concrete specimens when subjected to wetting and drying cycles, using multi-scale approach (micro and macro). The influence of partial replacement of Tradical PF70 binder by metakaolin has been studied by testing the physico-mechanical and hgro-thermal properties of specimen for aging conditions of 0, 15, 25, and 50 wetting/drying cycles. Considered as a critical factor which contributes to the specimen deterioration, a separate investigation of the degradation rate of the embedded hemp particles in the binder matrix at aging cycle intervals has been also performed. The analyses included their component changes, microstructure modifications, and variation of crystalline properties, characterized by means thermal (TGA/DTG) and microscopic (SEM/EDX/XRD) analyses. The results have shown that the pozzolanic reaction appears to significantly minimise the degradation of hemp concrete. The corresponding reaction consumes calcium hydroxide to produce hydrated calcium silicates and in turn will lead to the lowest alkalinity of pore solution which is considered as the main responsible for hemp particle hydrolysis. The examination of the relationship between embedded hemp particle deterioration degree and the mechanical properties-loss of hemp concrete has shown the effectiveness of metakaolin to improve the durability of hemp concrete

Le remplacement de monomères d'origine pétrosourcée par des analogues biosourcés améliore la durabilité et diminue la dépendance aux ressources fossiles. De plus, de nouvelles caractéristiques et propriétés sont souvent découvertes. Les polyesters aliphatiques biosourcés ont déjà partiellement remplacé les produits traditionnels. Dans le contexte du projet Sorago, une résine entièrement biosourcée pour les revêtements de prélaquage des produits intérieurs a déjà été introduite sur le marché (Estetic® bio Air, Arcelor Mittal). Pour permettre l'utilisation du produit dans des applications extérieures, sa résistance à la lumière UV et à l'humidité sont à améliorer. Cela pose deux problèmes : Une disponibilité limitée de monomères pouvant introduire de la rigidité dans la résine et la relation entre la structure de la résine et sa dégradation. La vanilline a été choisie comme synthon pour la gamme des monomères rigides et biosourcées. La transformation de sa fonction aldehyde par réaction de Perkin et sa réactivité a été examinée. Dans une série des copolymerisations, l'influence des conditions de réaction sur la composition du produit final a été proposée. Une relation structure-propriétés concernant la température de la transition vitreuse et la viscoélasticité des plusieurs monomères biosourcées a été établie, et comparée avec celle des monomères petrosourcées. Une série des prototypes avec des propriétés très variées a été soumise à un test de vieillissement rapide. Leur dégradation a été suivie sur la base de leur rétention de brillance, par FTIR et par des tests de µ-dureté et d'épaisseur des films. La performance des prototypes biosourcés s'est révélée inférieure à celle d'une résine standard pétrosourcée mais aucune évidence qui suggère que cela est du à la présence des monomères biosourcées n'a été détectée. Cela suggère que la création d'une résine biosourcée et suffisamment durable pour l'extérieur sera possible
Moving away from petroleum and towards biobased materials not only leads to greater sustainability and lower dependence on diminishing fossil resources, but can also catalyse the discovery of new properties. Aliphatic polyesters based on renewable resources have already started to replace traditional products. Within the Sorago project, a fully biobased resin for interior coil coatings has recently been proposed on the market (Estetic® Bio Air, Arcelor Mittal). In order to extend the possible use of the biobased product to exterior applications, an improvement of its resistance to humidity and UV radiation is crucial. This presents two challenges: The limited availability of monomers which provide rigidity in the resin structure and the relationship between the resin composition and its weatherability. Vanillin was chosen as a possible extension to the range of rigid, biobased monomers for polyesterification reactions. The transformation of its aldehyde and its reactivity was studied in terms of catalytic activation and through a series of copolymerisations which revealed the influence of the reaction conditions on the composition of the product. A structure-property relationship concerning the coating glass transition temperature and visco-elastic behaviour of the coating was furthermore established for a series of renewable monomers and contrasted with petroleum based equivalents. Series of prototypes with a wide variety of properties were then subjected to accelerated weathering tests. Their degradation was followed directly by gloss retention and different mechanisms were revealed using FTIR, µ-hardness and film thickness measurements. While the performance of the biobased coating was subpar, no evidence linking its degradation to the presence of renewable monomers was found, suggesting that the creation of a sufficiently durable and renewable exterior coating will be possible

Cette thèse se fixe comme objectif de mettre en évidence l’importance de la durée devie des bâtiments et de ses composants, durée de vie que nous apprécions à l’aune descontraintes qu’imposent les critères du développement soutenable, plus précisément dans lecadre de ses principales caractéristiques, à savoir, environnementale, économique et sociale.Après avoir analysé et présenté l’état des travaux qui concernent la durée de vie desbâtiments ainsi que ceux de l’approche du bâtiment en termes de développement soutenable,il s’agit de caractériser l’impact du premier sur le second. La méthode s’appuie sur deuxobjets principaux :- le premier est une unité de mur extérieur : celui-ci permet de définirprécisément la fonction d’usage et les réponses techniques envisageablespour cette fonction ;- le second objet est un bâtiment de logement type : la méthode reprend celledéveloppée pour l’unité de mur mais, en la systématisant, elle permet devérifier la neutralisation des comportements à l’usage et de produire d’autresrésultats plus facilement quantifiables.Nous nous sommes donc attachés à caractériser les comportements de l’unité de muret du bâtiment dans le cadre des contraintes imposées par le développement soutenable. Nouspouvons résumer ainsi le cadre dans lequel s’est déroulé notre recherche :- une première approche consiste à poser des hypothèses concernant la duréede vie des solutions techniques sur lesquelles reposent nos simulations.- dans un second temps, l’analyse prend en compte des durées de vie variablesavec comme finalité d’en analyser les conséquences.Afin de favoriser l’exploitation des connaissances produites et de mieux les situer ausein de la démarche de projet, nous précisons les étapes concernées et nous proposonsschématiquement une modification des outils actuels d’évaluation de performances.Enfin, nous précisons les perspectives de recherche qui s’ouvrent à nous, lesdifférentes pistes qui se dégagent de notre travail et des résultats obtenus
The purpose of this thesis is to highlight the importance of the lifespan of the buildingand its components and and as well as to see it in the light of constraints imposed bysustainable development criterias. The focuse of our paper is to characterize the behavior inthis approach, namely environmental, economic and social features.After presenting and analyzing the state of art concerning the lifespan of the building andapproach the building in terms of sustainable development, we characterize the impact of theformer on the latter. Our method is based on two objects of study :- The first is a wall unit outside. This allows us to define precisely the function of useand the technical solutions more specifically for this function;- The second study is a housing-type building. This method is based on that of the wallunit, but we can check behaviour of each technical solutions in the use stage. Thus, we caneasily produce results commensurate.The first approach involves assumptions of lifetimes of technical solutions with which wemake the simulations. In a second step, the analysis takes into account the lifespan as avariable and we analyze the consequences in terms of sustainable development.To promote the exploitation of knowledge produced and to situate them within theproject approach, we propose a schematic modification of current tools for assessingperformance

En France, le patrimoine bâti des ouvrages d’art et bâtiments est vaste et vieillissant. Des rapports récents établis par des experts dressent un constat alarmant de la situation et pointent la nécessité d’augmenter significativement les moyens alloués à la réhabilitation de ce patrimoine. Dans ce contexte, le renforcement structural par collage externe de matériaux composites s’est imposé depuis une vingtaine d’années comme une solution de choix pour la remise à niveau des ouvrages et l’extension de leur durée de vie. Cette thèse, financée par l'ANR, vise, en premier lieu à développer un système de renforcement composite inédit à empreinte environnementale réduite, et d’autre part, à construire d’une démarche fiabiliste permettant d’estimer la durée de vie des systèmes de renforcement et leur probabilité de défaillance à tout instant. Dans le présent manuscrit, les principales phases de développement du système bio-sourcé sont tout d’abord rappelées. On y rappelle notamment que la matrice époxy bio-sourcée a été formulée sur la base d’un cahier des charges établi à partir des caractéristiques de la matrice associée au procédé de renforcement Foreva® TFC, ainsi que les critères ayant guidé le choix du tissu de renforcement unidirectionnel en fibres de lin. Une seconde partie du manuscrit présente l’ensemble des résultats expérimentaux obtenus dans le cadre de la campagne de durabilité sur le système de renforcement bio-sourcé. Cette campagne s’appuie sur un plan d’expériences optimisé par la matrice de Hoke. Des plaques de composite stratifié ainsi que des dallettes de béton renforcées par ce composite ont ainsi été soumis à des vieillissements accélérés en conditions hygrothermiques ainsi qu’à un vieillissement naturel. Dans une première étape, les résultats de différentes caractérisations physico-chimiques réalisées sur le composite bio-sourcé à différentes échéances de vieillissement, mettent en évidence l’importance respective et les effets parfois antagonistes des mécanismes d’évolution microstructurale et des phénomènes de dégradation dans les différentes conditions de vieillissement. Dans une seconde étape, les évolutions des principaux indicateurs des performances mécaniques du composite et de l’interface béton-composite dans les différents milieux de vieillissement sont présentées et interprétées à la lumière des caractérisations physico-chimiques précédentes. Dans une troisième étape, des éléments de comparaison sont apportés entre le système composite bio-sourcé et un système traditionnel à fibres de carbone. La dernière partie du manuscrit est consacrée à la mise en œuvre de la démarche fiabiliste à partir de la base de données expérimentale collectée précédemment pour le système bio-sourcé. Une analyse statistique par la méthode ANOVA (analyse de la variance) est d’abord réalisée sur l’ensemble des données expérimentales. Deux modèles de dégradation ont ensuite été élaborés en vue de décrire l’évolution des indicateurs de performance dans le temps pour toute condition de vieillissement hygrothermique : un modèle analytique incluant de manière explicite les effets quadratiques et le couplage entre la température et l’humidité relative, et un modèle physique basé sur la loi d’Eyring. L’étape suivante a ensuite consisté à utiliser ces modèles pour estimer des durées de vie du système de renforcement bio-sourcé dans les conditions de vieillissement accéléré. Des critères de fin de vie du système ont été définis à partir des recommandations de dimensionnement proposées notamment par les guides ACI et AFGC. En vue d’évaluer la durée de vie en condition de service, une procédure spécifique a ensuite été proposée pour appliquer le modèle analytique dans le cas du vieillissement naturel. Enfin, une probabilisation du modèle analytique est réalisée de manière à déterminer la probabilité de défaillance du système de renforcement bio-sourcé à tout instant de sa durée de vie
In France, the built heritage of civil engineering and building structures is vast and ageing. Recent reports prepared by experts highlight this alarming situation and point out the need to significantly increase the resources allocated to the rehabilitation of this heritage. In this context, structural reinforcement by externally bonded composites has become an attractive solution for the rehabilitation of structures and the extension of their lifespan. This thesis, funded by the French Research Agency (ANR), aims to develop a new composite reinforcement system with a reduced environmental footprint, on one hand, and to build an original reliability approach to estimate the lifetime of reinforcement systems and their failure probability at any time, on the other hand. In this manuscript, the main phases of development of the bio-based system are first recalled. In particular, it is recalled that the formulation of the bio-sourced epoxy matrix was based upon the specifications and characteristics of the Foreva® TFC matrix, and the criteria that guided the choice of the unidirectional flax fibre reinforcement fabric are also presented. The second part of the manuscript presents all the experimental results obtained within the framework of the durability study on the bio-based strengthening system. This test campaign relies on a Design of Experiment optimized by Hoke’s matrix. Laminated composite plates and concrete slabs reinforced with these composites were subjected to accelerated ageing under hygrothermal conditions, and to natural ageing on an outdoor exposure site in Lyon as well, for a total duration of 24 months. In a first step, the results of various physico-chemical characterizations that were periodically conducted on the bio-based composites, highlighted the relative contributions of mechanisms involved in microstructural evolutions and degradation phenomena of both the polymer matrix and fiber/matrix interfaces. In a second step, the changes in the main performance indicators related to the composite and the concrete-composite interface subjected to the various ageing environments, are presented and interpreted in the light of the previous physico-chemical characterizations. In a third step, a comparison is made between the bio-based composite system and a traditional carbon fibre strengthening system. The last part of the manuscript is devoted to the implementation of the reliability approach, relying on the experimental database previously collected for the bio-based system. A statistical analysis by the ANOVA method is first carried out on all experimental data. Two degradation models were then developed to describe the evolutions of performance indicators over time for any hygrothermal ageing condition: an analytical model with explicit terms related to quadratic effects and coupling between temperature and relative humidity, and a physical model based on Eyring's law.In a next step, these models were used to estimate the lifetime of the bio-based strengthening system under accelerated ageing conditions. End-of-life criteria were first defined based on specifications proposed by different design guidelines, in particular by ACI and AFGC reports.In order to evaluate the lifetime under actual service conditions, a specific procedure was then proposed to apply the analytical model in the case of natural ageing. Finally, a probabilization of the analytical model is carried out in order to determine the probability of failure of the bio-based strengthening system at any time during its lifetime

Le but de cette thèse est de produire des oligomères de cellulose de dispersité faible. Pour ce faire, deux méthodes ont été imaginées : la méthode « fishing » où des oligomères de cellulose sont obtenus par hydrolyse acide puis sont séparés par solubilisation sélective dans une phase organique à l’aide d’un polymère synthétique. Le ratio des tailles du polymère synthétique et des oligomères de cellulose sera responsable de la sélectivité. La méthode « masking » où des portions de cellulose de la taille des futurs oligomères sont protégées par un polymère synthétique lors d’une hydrolyse enzymatique.Dans les deux cas, les polymères synthétiques contiennent des acides boroniques qui permettent une interaction réversible avec les sucres.Malgré de nombreuses tentatives, ces deux méthodes n’ont pas été couronnées de succès. Pour la première, le procédé n’était pas sélectif. Pour la seconde, le polymère permettant une interaction tout au long de la chaine de cellulose n’a pas pu être synthétisé. La dispersité des oligomères obtenus par hydrolyse acide (degrés de polymérisation (DP) de 1 à 12) a cependant pu être réduite de façon satisfaisante en solubilisant les DP les plus faibles dans le méthanol.Enfin, la fraction insoluble dans le méthanol, après fonctionnalisation de l’extrémité réductrice par un groupement azide, a été couplée à un acide stéarique fonctionnalisé alcyne par chimie « click ». L’auto-assemblage de ce nouveau composé amphiphile a été étudié dans l’eau, la CMC a été mesurée à 100 mg.L-1. Les objets observés sont sphériques, de taille homogène avec un diamètre moyen de 140 nm ce qui indique une morphologie en vésicule
The purpose of this study is to produce uniform cellulose oligomers. In this frame, two methods were considered:for the “fishing” method, the oligomers obtained by acidic hydrolysis of cellulose are separated by selective solubilisation in an organic phase thanks to a synthetic polymer. The size ratio between the synthetic polymer and the cellulose oligomer would be responsible for the selectivity.For the “masking” method, parts of cellulose backbone having the size of the future oligomers are protected with a synthetic polymer during an enzymatic hydrolysis.In both cases, the synthetic polymers contain boronic acid groups that interact reversibly with saccharides.Despite various attempts, these two methods were not crowned with success. The first one was eventually not selective. For the second one, the polymer allowing an interaction all along the cellulose backbone could not be synthesised. The dispersity of the oligomers obtained by acidic hydrolysis (polymerisation degree (DP) from 1 to 12) was satisfactorily decreased by solubilising the smaller DP in methanol.To finish, the methanol-insoluble fraction was functionalised at the reducing end with an azide group. It was then coupled to an alkyne-functionalised stearic acid by click chemistry. The self-assembly of this new amphiphilic compound was studied in water, the CMC was measured at 100 mg.L-1. The particles formed were spherical, homogeneous and had an average diameter of 140 nm, which indicate a vesicle morphology