Apport de la RMN dans les matériaux vitreux : les bioverres et les verres de confinement, et dans les matériaux cimentaires / présenté et soutenu par Cyrille Albert-Mercier ; travail encadré par Claudine Follet-Houttemane

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Bioverres

Déchets radioactifs -- Vitrification

Composites de ciment

Follet-Houttemane, Claudine (1955-....) (Encadrant académique / degree committee member)

Rivenet, Murielle (19..-....) (Président du jury de soutenance / praeses)

Tricot, Grégory (1977-....) (Membre du jury / opponent)

Cau Dit Coumes, Céline (19..-....) (Membre du jury / opponent)

Combes, Christèle (19..-.... ; docteur en sciences des matériaux) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Le Saout, Gwenn (1972-....) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Oudadesse, Hassane (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Université Polytechnique Hauts-de-France (Valenciennes, Nord ; 2019-....) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

Laboratoire des matériaux céramiques et procédés associés (Maubeuge, Nord ; 1998-2021) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : Mes travaux de recherche concernent 2 thèmes principaux : i) le dopage de différents verres et leur analyse structurale – soit par le phosphore dans ce cas les verres sont utilisés comme substituts osseux appelés bioverres appartenant au système SiO2-Na2O-CaO-P2O5 pour améliorer la bioactivité ou par l’azote pour augmenter leurs propriétés mécaniques, soit utilisés comme verre de confinement afin de stabiliser certains déchets radioactifs contenant des quantités importantes de phosphore et/ou de molybdène, ii) l’analyse structurale de matériaux cimentaires utilisés aussi pour le conditionnement de déchets radioactifs à vie courte et moyenne. L’analyse structurale pour ces deux matériaux s’est effectuée grâce à la résonance magnétique nucléaire du solide (RMN) qui fut un outil indispensable pour les caractériser étant donné que ce sont dans un cas des matériaux désorganisés, et dans le second cas les produits issus de l’hydratation sont des composés mal cristallisés se présentant sous forme de gel. Ainsi à propos des bioverres le rôle du phosphore a été étudié pour comprendre le mécanisme de bioactivité ainsi que le rôle de l’azote dans l’augmentation des propriétés physico-chimiques. Quant aux matériaux cimentaires, deux problématiques ont été abordées : l’impact de l’augmentation de la température sur la structure chimique et donc sur certaines propriétés physico-chimiques, et l’existence d’interactions entre les matériaux cimentaires et les déchets ou les adjuvants.

Résumé / Abstract : My research work concerns 2 main themes: i) the doping of different glasses and their structural analysis – either by phosphorus in this case the glasses are used as bone substitutes called bioglasses belonging to the SiO2-Na2O-CaO-P2O5 system to improve the bioactivity or by nitrogen to increase their mechanical properties, or used as containment glass in order to stabilize certain radioactive waste containing significant quantities of phosphorus and/or molybdenum, ii) structural analysis of cementitious materials also used for conditioning short and medium-lived radioactive waste. The structural analysis for these two materials was carried out thanks to nuclear magnetic resonance of the solid (NMR) which was an essential tool to characterize them given that they are in one case disorganized materials, and in the second case the products resulting from hydration are poorly crystallized compounds in the form of a gel. Thus, with regard to bioglasses, the role of phosphorus has been studied to understand the mechanism of bioactivity as well as the role of nitrogen in increasing physico-chemical properties. As for cementitious materials, two issues were studied : the impact of the increase in temperature on the chemical structure and therefore on certain physico-chemical properties, and the existence of interactions between the cementitious materials and the waste or adjuvants.