[ca] Els materials amb base de bentonita, que presenten baixa permeabilitat, gran retenció d'aigua i propietats d'auto-segellat, han estat àmpliament utilitzats com a barreres d'enginyeria en instal·lacions de disposició de residus. Existeixen diverses tipologies de bentonites. Per una banda, durant la instal·lació de les bentonites en forma de pols, es pot produir l'alliberament i dispersió de les partícules fines, mentre que el vessament de bentonites en forma de mescles de pellets/pols pot resultar en la segregació de partícules. D'altra banda, les mescles de sorra/bentonita presenten un menor potencial d'inflament que les bentonites pures. Els blocs de bentonita fortament compactats són més laboriosos d'instal·lar i el seu ús podria dificultar l'alliberament de gasos formats en les instal·lacions operatives a llarg termini. Aquests problemes tecnològics poden abordar-se mitjançant l'ús de bentonita granular (BG), que presenta grànuls de mida mil·limètrica i grans de mida micromètrica, juntament amb una distribució de mida de partícula (PaSD) estesa (Fuller) que millora la treballabilitat i la capacitat de vessament. A més, la BG conté nombrosos macroporus que permeten l'alliberament de gas a baixes pressions. En conseqüència, la BG està emergint com un material de referència per a barreres d'enginyeria. Tanmateix, les propietats geotècniques de la BG segueixen sent poc conegudes, particularment en termes de preparació de mostres, evolució de la mida de partícula i de la seva microestructura, així com les seves correlacions amb el comportament hidro-mecànic (HM), el transport de gas i la capacitat d'auto-sellat. Aquesta tesi presenta un marc experimental i teòric robust, sistemàtic i a escala múltiple per estudiar aquests aspectes. Els resultats ofereixen noves perspectives a escala de partícula sobre la tècnica de preparació de mostres de BG i com aquesta afecta el comportament HM (per exemple, compressibilitat sota càrrega, expansió/col·lapse volumètric i pressió de inflament per saturació sota diferents condicions tensionals i de contorn) i la seva microestructura. S'ha proposat una metodologia simple que combina la Porosimetria per Intrusió de Mercuri (MIP) i la Tomografia Micro-Computada per raigs X (Micro-CT) per millorar la caracterització de la microestructura de la BG compactada. Gràcies a aquest mètode, el comportament HM de la BG compactada (per exemple, pressió de inflament, permeabilitat a l'aigua) ha estat analitzat més a fons des de la perspectiva de l'escala de porus, ja que té en compte un rang més ampli de mides. Aquesta informació microestructural també ha servit de base per desenvolupar un model constitutiu multi-escala i multi-físic del comportament de retenció d'aigua. A més, l'estructura de tipus granular amb nombrosos macroporus interconnectats limita l'acumulació de gas atrapat en estats parcialment saturats. S'ha trobat que les seves propietats de transport de gas també depenen de com evoluciona la microestructura inicial en resposta a la pressurització del gas. Les vies de migració del gas en diferents estats HM han estat rastrejades mitjançant imatges i posteriorment utilitzades per definir un model que incorpora aquesta microestructura única i la seva evolució per predir la permeabilitat al gas. També, la microestructura de tipus granular amb molts grànuls d'alta densitat influeix en el segellat dels buits tecnològics durant la càrrega i la saturació. Després del segellat dels buits, el comportament HM de la BG compactada està governat per la microestructura de la matriu establerta durant la compactació (la creació del buit afecta la compactació). La geometria dels buits residuals determina si poden actuar com a vies preferencials per al flux d'aigua i gas. En conclusió, aquesta Tesi contribueix amb informació significativa per avaluar el comportament a curt i llarg termini de la BG com a geomaterial per a barreres d'enginyeria.

[en] Bentonite-based materials with low permeability, great water retention and self-sealing properties have been extensively used for engineered barriers in waste disposal facilities. Several typologies of bentonites exist. On the one hand, during installation, powder bentonites can release and disperse fine particles, while pouring bentonites in the form of pellet/powder mixtures can lead to particle segregation. On the other hand, sand/bentonite mixtures have a lower swelling potential compared to pure bentonites. Highly compacted bentonite blocks are more laborious to install and their use could hinder the release of gases formed in long-term operational facilities. These technological challenges could be addressed by using granular bentonite (GB), which has millimetre-sized granules and micrometre-sized grains, along with an extended particle size distribution (PaSD) (Fuller) that improves workability and pourability. Additionally, GB contains numerous macropores that allow gas release at low pressures. Consequently, GB is emerging as a reference material for engineering barriers. However, the geotechnical properties of GB remain poorly understood, particularly in terms of sample preparation, particle size and microstructural evolution and its correlations to hydro-mechanical (HM) and gas transport behaviour and self-sealing capacity. The Thesis provides robust, systematic, multi-scale experimental and theoretical frameworks for studying these aspects. The outcomes offer new particle-scale insights into the preparation technique of GB samples and how it affects the HM behaviour (e.g. compressibility on loading, volumetric expansion/collapse and swelling pressure on wetting under different stress and displacement boundary conditions) and its microstructure. A straightforward methodology combining Mercury Intrusion Porosimetry (MIP) and X-ray Micro-Computed Tomography (Micro-CT) has been proposed to improve the characterisation of compacted GB's granular-type microstructure. Based on this methodology, compacted GB's HM behaviour (e.g. swelling pressure, water permeability) can be further analysed from the pore-scale perspective, which displays a wide range of sizes. This microstructural information has also served as the basis for developing a multi-scale and multi-physics constitutive model of water retention behaviour. Moreover, the granular-type fabric with numerous and large interconnected macropores has been found to limit entrapped gas accumulation under partially saturated states while its gas transport properties also depend on how the initial microstructure evolves in response to gas pressurisation. The gas migration pathways at different HM states have been tracked by imaging techniques, which have subsequently used to define a model that incorporates this unique microstructure and its evolution to predict gas permeability. Furthermore, the granular-type microstructure with many high-density granules influences the sealing of technological gaps during loading and saturation. After gap-sealing, the HM behaviour of compacted GB is governed by the microstructure of the matrix set on compaction (the artificial gap insertion affected the compaction). The geometry of residual gaps after loading and saturation paths determines whether they could serve as preferential pathways for water and gas flow. In conclusion, this Thesis contributes meaningful information for evaluating the short- and long-term behaviour of GB as a geomaterial for engineered barriers.