Attaques des matériaux cimentaires par les acides organiques des effluents agricoles et agro-alimentaires : mécanismes d'altération et performance des liants

Attack of cementitious materials by organic acids from agricultural and agro-food effluents : mechanisms of alteration and performance of binders

• Auteur / Autrice : Steeves Larreur-Cayol
• Direction : Gilles Escadeillas, Alexandra Bertron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déchets

Acides organiques

Ciment

Mots clés libres

Acides organiques

Altération

Matrices cimentaires

Microstructure

Physico-chimie

Durabilité

Sels de calcium

Résumé

Les effluents agricoles et agroalimentaires tels que les jus d'ensilage, les lisiers, lactosérums, sont des milieux très agressifs pour les structures en béton (silos de stockage, installations de production. . . ). Ces effluents, aux compositions complexes et variables, sont responsables d'attaques acides sur les bétons. En effet, les effluents contiennent une grande variété d'acides organiques (acides acétique, oxalique, tartrique, citrique etc. ) dont les concentrations peuvent atteindre quelques centaines de mmol par litre, le pH étant compris entre 4 et 8. Les objectifs de ce travail étaient (i) d'analyser les mécanismes de dégradation des matrices cimentaires par les acides organiques et de mettre en évidence les liens existants entre les propriétés physico-chimiques des acides, de leurs sels et leur agressivité vis-à-vis des matériaux cimentaires et (ii) d'identifier les paramètres chimiques et minéralogiques des matrices influençant leur durabilité dans ces environnements. Le travail a comporté une phase expérimentale et une phase de modélisation utilisant le code couplé chimie/transport HYTEC. En laboratoire, les pâtes de ciments ont été immergées dans des solutions agressives constituées des acides pris seuls ou mélangés. En modélisation, une base de données regroupant les données physiques et thermodynamiques relative aux acides organiques et à leurs sels a été créée. Le travail a permis de mettre en évidence que les mécanismes d'altération sont gouvernés en premier lieu par la solubilité du sel de calcium des acides. Les approches expérimentales et de modélisation ont abouti à des résultats similaires en termes d'agressivité relative pour différents acides.

Agricultural and agro-food effluents such as silage juices, slurries and whey are very aggressive media for concrete structures (storage silos, production facilities, etc. ). These effluents, with complex and variable compositions, are responsible for acid attacks on concrete. Effluents contain a wide variety of organic acids (acetic, oxalic, tartaric, citric, etc. ). The objectives of this work were (i) to analyze the degradation mechanisms of cementitious matrices by organic acids and to demonstrate the links between the physic-chemical properties of acids, their salts and their aggressiveness (ii) identify the chemical and mineralogical parameters of the matrices that influence their durability in these environments. The work carried out an experimental phase and a modeling phase using the HYTEC chemistry / transport coupled code. In the laboratory, the cement pastes were immersed in aggressive solutions consisting of acids taken as mixtures or mixtures. In modeling, a database of physical and thermodynamic data relating to organic acids and their salts was created. The work made it possible to demonstrate that the alteration mechanisms are linked to the solubility of the calcium salt of the acids. Experimental and modeling approaches have yielded similar results in terms of relative aggressiveness for different acids.