Valorisation des sédiments marins contaminés par solidification/ stabilisation à base de liants hydrauliques et de fumée de silice PDF Download
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Book Description
Des travaux de recherche effectuées sur le traitement des sédiments revalorisés ont été entrepris depuis une dizaine d'années et ont fait l'objet de plusieurs publications comme relaté dans l'étude bibliographique présentée dans ce rapport. L'essentiel a porté sur la caractérisation physique, puis mécanique en fonction des dosages en ciments et additifs. Ainsi, les travaux de recherche entrepris dans cette thèse entre dans le cadre de la poursuite des recherches dans ce domaine. Elle définie les modalités d'étude, ayant pour objet la valorisation des sédiments de dragage du Port En Bessin en vue d'obtention d'un matériau final utilisable en techniques routières. Ainsi la première phase de l'étude consiste en une caractérisation des boues aussi bien dans leur composition que dans leur comportement aux contraintes mécaniques. Les caractéristiques mécaniques sont aussi étudiées dans la partie formulation. Une planche expérimentale en techniques routières a permis l'étude en conditions réelles d'utilisation du matériau. Des analyses sont réalisées pour étudier le relargage de certains polluants (métaux lourds, HAP ...) et comparent les résultats avec les prévisions réalisées à partir des essais de lixiviation. D'autres paramètres concernant le comportement géotechnique du matériau ont été vérifiés et comparés aux prévisions attendues pour voir si l'ensemble des résultats obtenus ne montre pas de dérive par rapport aux prévisions. Le matériau peut être ainsi mis en œuvre dans une troisième phase pour la réalisation finalement d'une plate forme routière.
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Des travaux de recherche effectuées sur le traitement des sédiments revalorisés ont été entrepris depuis une dizaine d'années et ont fait l'objet de plusieurs publications comme relaté dans l'étude bibliographique présentée dans ce rapport. L'essentiel a porté sur la caractérisation physique, puis mécanique en fonction des dosages en ciments et additifs. Ainsi, les travaux de recherche entrepris dans cette thèse entre dans le cadre de la poursuite des recherches dans ce domaine. Elle définie les modalités d'étude, ayant pour objet la valorisation des sédiments de dragage du Port En Bessin en vue d'obtention d'un matériau final utilisable en techniques routières. Ainsi la première phase de l'étude consiste en une caractérisation des boues aussi bien dans leur composition que dans leur comportement aux contraintes mécaniques. Les caractéristiques mécaniques sont aussi étudiées dans la partie formulation. Une planche expérimentale en techniques routières a permis l'étude en conditions réelles d'utilisation du matériau. Des analyses sont réalisées pour étudier le relargage de certains polluants (métaux lourds, HAP ...) et comparent les résultats avec les prévisions réalisées à partir des essais de lixiviation. D'autres paramètres concernant le comportement géotechnique du matériau ont été vérifiés et comparés aux prévisions attendues pour voir si l'ensemble des résultats obtenus ne montre pas de dérive par rapport aux prévisions. Le matériau peut être ainsi mis en œuvre dans une troisième phase pour la réalisation finalement d'une plate forme routière.
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L’objectif de la thèse est de traiter des sédiments marins et des sols fins équivalents (fines de carrière) considérés comme des déchets, par un procédé de solidification/stabilisation et de les valoriser en matériau pour des sous couches routières. Ces traitements ont donné lieu à des mélanges composites sédiments-liants et/ou ajouts de cendres volantes, de fumée de silice, de produits chimiques réactifs et de fibres suivis d’une analyse comportementale des performances mécaniques et de durabilité. Après avoir sélectionné un panel représentatif de sédiments marins et une fine de carrière, une phase de caractérisation a été entreprise sur les paramètres déterminants en vue de traiter ces sédiments. Elle repose sur l’étude des propriétés physiques (répartition des grains, limites d’Atterberg) et chimiques (la teneur en matière organique et en carbonates). Les différentes caractéristiques, dosages et paramètres dimensionnels des constituants (ciment, chaux, cendre volante, fumée de silice, sables correcteur, produit chimique réactif et fibres naturelle et géosynthétiques) des mélanges sont déterminés. Le programme expérimental complet est présenté, il intéresse les sédiments marins à stabiliser ou solidifier. Les essais mécaniques de résistance et de durabilité (compression simple, traction indirecte, mouillage-séchage) ont été effectués sur échantillons cylindriques. L’analyse et l’interprétation des résultats ont permis de mieux cerner les différents facteurs influant sur la résistance à la compression et à la traction indirecte des mélanges traités avec des additions de liants hydrauliques et de liant pouzzolanique, puis avec des ajouts spécifiques de fumée de silice, de sable correcteur et de produits chimiques réactifs. Une phase innovante a porté sur l’utilisation de fibres déchets dans les mélanges. Ces fibres naturelle (lin) et artificielles (géosynthétiques) ont été proposées pour améliorer le comportement mécanique des mélanges de sédiments marins et/ou fine de carrière. En conclusion, pour les dosages économiques retenus et les mélanges étudiés, une application en sous couche routière est possible (classes S1à S5). La teneur en matière organique des sédiments marins a une forte influence sur l’efficacité des traitements des sédiments marins aux liants. Les renforts fibreux sont tout à fait prometteurs et l’idée de covaloriser deux déchets constitue une avancée dans la gestion durable et la valorisation des sédiments
Author: Xiao Wang Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 202
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L'objectif de ce travail concerne la valorisation matière de sédiments marins, par une approche des méthodologies mises en œuvre en Chine. Les procédés de stabilisation et solidification des sédiments retenus sont à base de liants hydrauliques et d'activateurs et destinés à différents travaux de construction.Le premier chapitre introduit les notions de sédiments en Chine (distribution ) et de leur gestion dans les zones côtières (valorisation).Le second chapitre est une étude bibliographique sur les pratiques menées actuellement sur la valorisation des sédiments à l'aide de liants hydrauliques. Dans cette partie, nous abordons principalement les techniques et leurs principes ainsi que les essais menés en laboratoire. Ceci tient compte du développement et des tendances actuelle de la construction sur le littoral de la Chine, et aussi la gestion actuelle des sédiments (du point de vue réglementaire), objet du première chapitre introductif.Le second chapitre est consacré à la méthodologie de caractérisation générale des matériaux mis en oeuvre: sédiments et composants. Comment aborde-t-on les caractéristiques physiques et chimiques, la composition minéralogique et la notion d'impact environnemental des sédiments de dragage à traiter et des liants utilisés.Le troisième chapitre présente la technique de solidification/stabilisation d'eveloppée dans cinq projets pour différents ouvrages géotechniques. Pour chaque cas d'étude, les essais de laboratoire et les essais réalisés en chantier sont décrits. Puis l'analyse des résultats d'essais afin de comparer l'efficacité des différents traitements appliqués est menée précisément sur les effets des matériaux mis en œuvre au sein des ouvrages envisagés.Le quatrième chapitre conclusif porte sur l'évaluation de l'impact environnemental de la solidification des sédiments et sur l'analyse complète de l'application des sédiments marins traités dans les travaux de la construction en particulier des avantages sociaux et économiques. Une perspective de travaux à poursuivre, et des besoins en recherche appliquée constituent le dernière chapitre.
Author: Marie Loustau Cazalet Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Le dragage des ports français génère chaque année entre 25 et 40 millions de tonnes de matériaux non contaminés qui sont clapés en mer. Il existe, de plus, un stock important de sédiments contaminés (10 millions de tonnes environ) qui n'ont pas été dragués, du fait de la réglementation interdisant un rejet en mer lorsque les niveaux de contamination dépassent les seuils définis par l'arrêté du 14 juin 2000. En outre, ce stock de sédiment, qui devra impérativement être dragué dans les dix ans à venir, est quasiment orphelin de filières de traitement et de valorisation adaptées. L'urgence de mettre en place des solutions (filières), respectueuses des fondements du développement durable, a engendré de nombreux programmes de recherche. Le programme SEDiGEST (Gestion des Sédiments de dragages des ports) envisage notamment un scénario de remblaiement des cavités terrestres par des sédiments traités. Cette Thèse de Doctorat, menée dans le cadre de ce programme, contribue à l'amélioration de la compréhension du comportement géo-physico-chimique d'un sédiment marin stabilisé aux liants hydrauliques (chaux + ciment). Pour répondre à cet objectif la démarche expérimentale a été conduite en trois étapes : tout d'abord la caractérisation du solide, puis l'évaluation de la mobilité potentielle des polluants inorganiques et enfin, la modélisation du comportement à la lixiviation. La synthèse des résultats a montré que les polluants inorganiques cibles de la matrice d'étude (cuivre, plomb et zinc) étaient majoritairement associés aux carbonates, aux sulfures/sulfates, aux (oxy)hydroxydes, et/ou à la matière organique. L'étude comparative de la matrice étudiée à trois stades « d'évolution » (avant et après traitement et vieilli artificiellement) a permis de mettre en évidence que le procédé de stabilisation aux liants hydrauliques n'était pas une solution pérenne. En effet, le sédiment traité présente un risque de pollution à plus ou moins long terme, notamment par relargage de plomb et de cuivre, en cas de carbonatation de la matrice sédimentaire. En particulier, la réversibilité du procédé de stabilisation/solidification induit par la réactivité des phases cimentaires avec le CO2 atmosphérique, peut également conduire à une mobilisation des polluants à long terme.
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La propreté et/ou l’accessibilité des ports nécessitent toujours des dragages qui génèrent un volume considérable de sédiments fins. La gestion de ces sédiments pour un développement durable impose la recherche de filières de valorisation, véritables solutions alternatives au rejet en mer ou au dépôt à terre. Pour l’heure, les propositions de valorisation sont diverses, plus ou moins abouties et destinées à un sédiment particulier. Les critères de choix, les limites et les performances ne sont pas toujours clairement établis pour les filières étudiées (Chapitres I et II). Toute étude de valorisation passe par une bonne connaissance du sédiment marin et de la prise en compte de la variabilité de ces propriétés. C’est l’objet de la première partie des travaux : origine et caractérisation de sédiments fins marins étudiés (Chapitres III, IV). Les sédiments fins retenus (9) sont d’origine portuaire. La caractérisation concerne les propriétés physiques, hydrauliques et de consolidation. Un récapitulatif des caractéristiques est donné et quelques critères à retenir sont énoncés pour une caractérisation minimale applicable à tout sédiment susceptible de faire l’objet d’une valorisation. Le choix de la filière dépend d’une part de ces propriétés ou de critères établis à partir de celles-ci et d’autre part, des caractéristiques mécaniques et environnementales attendues pour l’application envisagée. Les sédiments une fois caractérisés ont subi les traitements adéquats pour une réutilisation en matériau de remblai et de sous couches routières. L’amélioration des caractéristiques des sédiments s’est faite par des traitements à base de ciment et de chaux (Chapitres V, VI). La mise en remblai de sédiments naturels non traités ou faiblement améliorés a été abordée (Chapitre VI). Il est discuté des possibilités de réutilisation de sédiments marins en remblai selon les performances mécaniques et environnementales recherchées.
Author: Vincent Dubois Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 285
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Ce travail se situe dans le contexte de l'élaboration de solutions alternatives à l'immersion des sédiments de dragage, ainsi que dans le cadre de la recherche de nouvelles sources d'approvisionnement en granulats, nécessaires au domaine du Génie Civil. En France, au moins 350 millions de tonnes de matériaux sont consommées chaque année, pendant que les ouvertures de carrières ou de ballastières sont de plus en plus réglementées. Les matériaux dragués représentent des volumes importants à gérer pour les responsables de ports (environ 50 millions de m3, en France, chaque année). L'immersion, solution traditionnelle pour les sédiments peu à non pollués, devient de plus en plus réglementée, ce qui amène les gestionnaires à trouver de nouvelles solutions de gestion. L'objectif de ce travail est, donc, de proposer une solution pour l'utilisation des sédiments marins en couche d'assise de chaussée, à travers le respect d'une méthodologie générale de valorisation, reproductible sur le plan industriel, et intéressante d'un point de vue économique. Ainsi, une étude dans les domaines physique, minéralogique, chimique, et mécanique a été réalisée, afin de mieux connaître l'influence de certains paramètres et le comportement général des sédiments. Cette étude permet de mettre en avant, premièrement, le rôle important des matières organiques sur la matrice granulaire, et deuxièmement l'utilisation du modèle Cam Clay modifié, comme première approche de loi de comportement de ces sédiments. Dans le cadre de la valorisation, un paramètre a un rôle important : la teneur en eau, qui permet d'atteindre la compacité et la portance maximales du matériau routier. En effet, les sédiments marins, après dragage, ont une teneur en eau qui, selon les procédés, peut atteindre 150 à 200 % (teneur en eau géotechnique). Il est donc nécessaire de diminuer cette teneur en eau, d'au moins 100%, pour utiliser efficacement les sédiments dans le cadre d'une formulation. Pour permettre ce changement d'état, notre choix s'est porté sur la décantation naturelle. Ce procédé est intéressant car il fait partie intégrante de l'étape de stockage, à travers la mise en dépôt des sédiments. Une étude a donc été réalisée pour mieux comprendre le phénomène de la décantation naturelle, afin d'évaluer les limites et les possibilités d'optimisation de ce procédé. L'objectif de la dernière étape a été de mettre au point des matériaux traités aux liants hydrauliques à base de sédiments marins. Les dosages en liants hydrauliques sont équivalents aux dosages habituels des chantiers. La proportion de sédiments, dans les mélanges étudiés, est volontairement minoritaire (32-33%), ce qui permet une diminution artificielle de la teneur en eau pour une utilisation plus facile à l'échelle industrielle. Une étude mécanique et environnementale a été réalisée afin d'évaluer la durabilité du matériau. Ce travail a été réalisé en collaboration avec le Port Autonome de Dunkerque et le Port Départemental de Gravelines – Grand Fort Philippe. La validation de la démarche a été testée à l'échelle semi-industrielle, grâce à une planche expérimentale, qui a permis, dans un premier temps, d'évaluer l'impact de la préparation des sédiments sur la valorisation, et la faisabilité chantier.
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Cette recherche est consacrée à l'étude des moyens de définir des procédés de stabilisation/solidification de déchets industriels spécifiques. Les déchets étudiés sont un catalyseur usé contenant du vanadium V(V) et un charbon actif pollué par de l'iode. Nous montrons que la capacité d'absorption d'eau liée à la porosité du déchet est le facteur prépondérant pour la mise au point du traitement; le choix du liant adéquat pour ce traitement étant suggéré par les résultats du comportement à la lixiviation du déchet brut. Un procédé de traitement exploitant un liant hydraulique et un protocole mettant en œuvre un liant bitumineux sont mis au point puis testés. Dans les deux cas, il apparaît que les caractéristiques physico-chimiques du liant et les conditions du mélange déchet-liant ont une influence déterminante sur l'efficacité du traitement. Ainsi nous observons que la solubilité des déchets bruts dans les lixiviats du liant hydraulique est liée à l'efficacité de ce dernier à stabiliser chimiquement. Dans le cas du liant bitumineux, le caractère prépondérant vis-à-vis du traitement est sa viscosité. Le protocole de mélange déchet-liant hydraulique, repose sur un ordre précis d’incorporation des constituants et sur le respect d'un rapport de proportions que nous définissons. Le processus de mélange déchet-liant bitumineux s'avère surtout dépendant de la température d'ouvrabilité et du temps de séjour à cette température. Nous proposons une formule empirique qui permet d'évaluer ce dernier. Après traitement des deux déchets, il apparaît que le vanadium bien que réduit en V(IV) par le liant bitumineux n'est pas plus stable ; le liant hydraulique, en intégrant le vanadium dans ses hydrates, est le plus efficace à traiter le catalyseur. L'iode n'est stabilisé chimiquement par aucun de ces liants cependant le liant bitumineux en assurant une plus grande rétention physique constitue le meilleur traitement pour le charbon. Cette méthodologie qui repose sur la relation déchet-liant fournit des résultats acceptables du point de vue de la stabilisation/solidification par les deux liants. Elle ouvre des perspectives intéressantes compte tenu du nombre de liants hydrauliques et bitumineux existants.
Author: Dongxing Wang Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 156
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Environ 50 millions de m3 des sédiments sont dragués chaque année des ports en France. La solution traditionnelle comme le dépôt en terre et l’immersion en mer pour les sédiments devient de plus en plus réglementée. L’utilisation des sédiments dans le domaine de construction peut non seulement résoudre les problèmes relatifs aux sédiments, mais également constituer une nouvelle source de matériaux. Les présents travaux portent sur la proposition d’une solution pour l’utilisation des sédiments marins en couche d’assise de chaussée à travers le respect d’une méthodologie générale de valorisation. Après une identification des sédiments bruts, la valorisation des sédiments par le ciment et la chaux dans le domaine routier est évaluée en point de vue de l’IPI et de la performance mécanique. L’effet du ciment et de la chaux sur le compactage, la résistance, le gonflement, la durabilité et le changement des phases minérales est étudié. Les cendres volantes peuvent être utilisées pour la valorisation des sédiments à cause de sa propriété pouzzolanique. L’ajout des cendres volantes induit certainement le changement des propriétés mécaniques et chimiques, qui sont évaluées par les essais de compaction, les essais de l’indice portant immédiat, les essais en compression et en traction, les essais du cycle au gel-dégel, les essais de l’immersion à l’eau et les essais DRX et ATD/ATG. Le potentiel d’utilisation des formulations élaborées est évalué en technique routière. Enfin, l’étude mécanique complémentaire sur les sédiments bruts et les sédiments traités à la chaux est présentée. Les performances mécaniques plus approfondies des sédiments sont prises en compte à l’aide de l’essai de compressibilité, de l’essai de cisaillement direct et de l’essai triaxial.
Author: Bujang B.K. Huat Publisher: CRC Press ISBN: 0429017979 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 315
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This book provides a review of problems during design and construction on problematic soils. Design methods, site investigation, construction and analysis of the various improvement methods available are explained and discussed. Various regions may have different soils with geotechnical problems that differ from those faced in other regions. For example, in Southeast Asia, the common geotechnical problems are those associated with construction on soft clays and organic soils, while in the arid region of the Middle East, problems are generally associated with the desert soils. In the US, the problems are associated with organic soils, expansive and collapsing soils, and shale. Laterite and lateritic soils are especially problematic in Mexico. Similarly, in Europe, for example, the geotechnical problems are associated with loess (France), and organic soil (Germany). A detailed description of various methods of ground improvement has been provided in 11 chapters. Each chapter deals not only with a description of the method but also focuses on region-specific ground problems and suitable ground improvement techniques. Case studies have also been included. One general chapter is dedicated to site investigation, instrumentation, assessment and control. This book will be of value to students and professionals in the fields of civil and geotechnical engineering, as well as to soil scientists and engineering geologists.
Author: Ernesto Silitonga
Author: Ernesto Silitonga
Author: Yingjie Liang
Author: Xiao Wang
Author: Marie Loustau Cazalet
Author: Zhibo Duan
Author: 
Author: Vincent Dubois
Author: Christelle Sing-Tenière
Author: Dongxing Wang
Author: Bujang B.K. Huat