Influence de la composition chimique de mortiers sur leur biodétérioration par les algues

Influence of mortar compositions on their algal biofouling

• Auteur / Autrice : Estelle Dalod
• Direction : Philippe Grosseau, Christine Lors
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés
• Date : Soutenance le 04/02/2015
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE
• Ecole(s) doctorale(s) : ED SIS 488
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : École nationale supérieure des techniques industrielles et des mines (Douai, Nord ; 1878-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département PROcédés Poudres- Interfaces- Cristallisation et Ecoulements / PROPICE-ENSMSE - UMR 5307 - Laboratoire Georges Friedel / LGF-ENSMSE
• Jury : Président / Présidente : Nele De Belie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Grosseau, Christine Lors, Nele De Belie, Alexandra Bertron, Eric Garcia-Diaz, Denis Damidot, Alexandre Govin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alexandra Bertron, Eric Garcia-Diaz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cinétique chimique

Ciment Portland

Mortier

Algues

Thèses et écrits académiques

Matériaux -- Biodégradation

Mots clés libres

Biodétérioration

Ciment d’aluminate de calcium

Carbonatation

Klebsormidium flaccidum

Biofouling

Mortar

Portland cement

Calcium aluminate cement

Carbonation

Algae

Klebsormidium flaccidum

Résumé

L’encrassement des façades d’immeuble est causé par un phénomène d’altération biologique essentiellement esthétique. Leur vieillissement naturel favorise la colonisation de micro-organismes. La cinétique de biodétérioration dépend de plusieurs paramètres, tels que la situation géographique, les conditions environnementales et les caractéristiques physico-chimiques du matériau. L’objectif de la présente étude est d’établir un lien entre la composition chimique de mortiers à base de ciments et leur cinétique de colonisation par des microorganismes. Deux bancs d’essais sont utilisés : un banc d’essai in situ et un banc d’essai de biodétérioration accélérée de laboratoire. Deux ciments Portland (OPC) et deux ciments alumineux (CAC) de minéralogies différentes ont été sélectionnés. L’effet de la porosité, de la rugosité et de la carbonatation a également été étudié. Le microorganisme sélectionné pour les essais de laboratoire est l’algue Klebsormidium flaccidum qui se développe de manière prépondérante sur les façades en France. Les résultats obtenus en laboratoire et in situ montrent que la biocolonisation des mortiers à base de CAC est plus lente que celle des mortiers à base d’OPC. Lorsque la porosité augmente, la vitesse de biocolonisation augmente et l’effet de la composition chimique est en grande partie masqué. La biocolonisation des mortiers carbonatés se réalise plus rapidement que celle des mortiers non carbonatés surtout dans le cas des mortiers à base d’OPC. Enfin, les mortiers de surface rugueuse sont colonisés plus rapidement quelle que soit la formulation testée. Cet effet est plus marqué pour les mortiers exposés in situ que pour ceux testés en laboratoire.

The fouling of building-facade is caused by a main aesthetic phenomenon of biological weathering. The natural weathering favors the micro-organisms development. The biofouling kinetics depends on several parameters such as geographical situation, environmental conditions and physicochemical parameters of substrates. The main objective of this study is to highlight the influence of the mortar chemistry in relationship with its physical properties on the algal growth. The biofouling kinetics was followed on samples exposed outdoor and on samples tested in a laboratory bench which consists in spraying an algal culture on mortar specimens. In order to characterize the influence of the mortar chemistry on biofouling, two Portland cements (OPC) and two calcium aluminate cements (CAC) were tested. The influence of roughness, porosity and carbonation was also studied. The green algae Klebsormidium flaccidum were chosen for the accelerated laboratory tests because of its representativeness. The results obtain in laboratory and in situ show that CAC based mortars slow down the colonization kinetics compared to OPC based mortars. When porosity increases the biofouling kinetics increases and the effect of the mortars chemical composition is largely hidden. The carbonated mortars biofouling is achieved more quickly than uncarbonated ones especially for OPC based mortars. Finally, the rough surfaces are colonized faster whatever formulation tested. This parameter is mostly highlighted for in situ tests.