Contribution à la valorisation de sédiments de dragage portuaire issus de lagunage actif dans la formulation de matériaux cimentaires autoplaçants

Contribution to the beneficial use of harbour dredged sediments from active lagooning in the formulation of self-consolidating cementitious materials

• Auteur / Autrice : Nongwendé Philippe Ouédraogo
• Direction : Mahfoud Benzerzour
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance le 17/12/2019
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Jury : Président / Présidente : Zoubeir Lahfaj
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Becquart, Robert Le Roy, David Toguyeni, Nor-Edine Abriak
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Elhem Ghorbel, Naïma Belayachi

Mots clés

Mots clés libres

Sédiments de dragage portuaire GMPD

Lagunage actif

Bétons autoplaçants (BAP)

Viscosité

Gel/Dégel

Densified Mixture Design Algorithm (DMDA)

GMPD dredging sediments

Active lagooning

Self-Consolidationg Concrete (SCC)

Viscosity

Freeze/Thaw

Densified Mixture Design Algorithm (DMDA)

Résumé

Les sédiments de dragage constituent une ressources granulaire minérale alternative d’abondance et stratégique pour le domaine de la construction. Ce travail doctoral s’intéresse spécifiquement aux sédiments de dragage portuaire de Grand Port Maritime de Dunkerque (GPMD), issus de lagunage actif. L’objectif de la recherche est d’évaluer le potentiel de valorisation de ces sédiments sortant directement des bassins de lagunage du GPMD, (déshydratés en partie, mais faiblement humides) dans la formulation de bétons autoplaçants (BAP), sans aucun traitement additionnel avant leur incorporation dans les matériaux cimentaires (ni étuvage, ni calcination notamment).Trois sédiments GPMD ont été retenus pour l’étude, leur différence étant marquée par leurs teneurs en fines à 63 µm, respectivement de l’ordre de 34, 43 et 49%. Du fait de leur fort pourcentage en particules inférieures à 125 µm et de leur distribution granulométrique, l’intérêt de l’étude réside également dans l’évaluation de l’aptitude des sédiments à substituer les fillers minéraux naturels classiquement utilisés dans la composition de matrices cimentaires autoplaçantes.Un protocole expérimental spécifique est développé pour s’affranchir de la problématique de présence d’agglomérats de sédiments dans les matrices cimentaires.La méthodologie expérimentale globale de formulation s’articule autour de la méthode DMDA (Densified Mixture Design Algorithm) pour la composition des BAP, la méthode de l’AFREM et la méthode de la pâte équivalente. Sur l'ensemble des formulations réalisées, les performances physico-chimiques, rhéologiques, mécaniques, environnementales ainsi qu'une première approche de la durabilité vis-à-vis du gel-dégel sont étudiées. Les influences des fines de sédiments sur les performances mécaniques et la résistance au gel/dégel sont plus nuancées, les performances globales des matrices étant néanmoins avérées. D'un point de vue environnemental, les BAP développés sont classés comme matériaux inertes.

Dredging sediments are an abundant and stand for a strategic alternative mineral granular resource in construction. This PhD work specifically focuses on the Grand Port Maritime de Dunkerque (GPMD) dredging sediments, resulting from an active lagooning. The research objective is to evaluate the potential for recovery of these sediments coming directly from the GPMD lagoon basins (partly dehydrated but poorly moist) in the formulation of self-consolidating concretes (SCC), without any additional treatment before their incorporation into the cementitious materials (without drying, nor calcination in particular).Three GPMD dredging sediments were selected for the study, their difference being their fines content at 63 μm, respectively of the order of 34, 43 and 49%. Because of their high percentage of particles smaller than 125 μm and their particle size distribution, the interest of the study also lies in the assessment of the ability of sediments to substitute the natural mineral fillers conventionally used in the composition of SCC.A specific experimental protocol is developed to overcome the problem of presence of sediment agglomerates in cementitious matrices. The overall experimental formulation methodology is based on the Densified Mixture Design Algorithm (DMDA) method for the determination of SCC compositions, the AFREM method and the equivalent paste method. On the set of formulations carried out, the physical-chemical, rheological, mechanical and environmental performances as well as a first approch of the durability with regard to freeze-thaw are studies. The influences of sediment fines on mechanical performance and freeze / thaw resistance are more nuanced, although the overall performance of the matrices is proven. From an environmental point of view, the developed SCCs are classified as inert materials.