Prétraitement et traitement des sédiments de dragage en vue d'une valorisation dans le génie civil

Les travaux de recherche s intègrent dans une thématique globale du Département Génie Civil et Environnemental de l Ecole des Mines de Douai relative à la valorisation de sous produits et coproduits industriels dans le domaine du Génie Civil. Les travaux de cette thèse se focalisent sur l étude de deux matériaux: les sédiments fins générés lors d opérations de dragage et les laitiers d aciérie, des coproduits de l industrie métallurgiques. Ce travail traite une démarche générale de prétraitement et de traitements de ces deux matériaux dans cinq chapitres. Dans le premier chapitre, une étude bibliographique sur les sédiments et sur les laitiers a été réalisée. Dans cette partie, nous avons étudié la composition, la gestion actuelle et le cadre législatif défini pour la gestion des deux matériaux. Dans le second chapitre, une caractérisation générale des matériaux utilisés a été entreprise. Cette première partie nous permettra d appréhender le comportement mécanique, physico-chimique et le degré de pollution de ces deux matériaux. Dans cette partie, nous avons étudié les caractéristiques physiques, les performances mécaniques, la composition minéralogique et l impact environnemental des sédiments de dragages et des laitiers d aciérie.Le troisième chapitre des travaux de la thèse s intéresse aux sédiments de dragages. Dans ce chapitre, le processus de réduction de la teneur en eau initiale de deux sédiments a été exploré. Pour cela, nous avons défini un protocole expérimental pour l optimisation du processus de séchage des sédiments de point de vue technique et économique. Dans cette partie, nous avons étudié le séchage des sédiments en fonction de plusieurs paramètres. Les paramètres sélectionnés sont: la teneur en eau initiale, le mode de séchage, la composition des sédiments et les conditions climatiques. Le quatrième chapitre consiste à développer des formulations à base de sédiments de dragage et de laitiers d aciérie. Tout d abord, des traitements des sédiments fins de dragages au ciment et à la chaux ont été explorés. Cette partie nous permettra de comparer l efficacité des différents traitements appliqués. Ensuite, des formulations à base de sédiments et de laitiers d aciérie ont été réalisées. Dans ces formulations, nous avons défini les proportions dans un mélange optimal basé sur une compacité maximale. Dans cette partie, nous avons adapté le modèle d empilement compressible aux matériaux utilisés. Puis nous avons étudié le comportement mécanique des formulations réalisées.Enfin, dans le dernier chapitre, une tentative de dimensionnement d une couche de chaussée à base des formulations réalisées a été mise en œuvre. Le dimensionnement a été réalisée conformément la méthode française de dimensionnements des chaussées. L objectif de cette partie est d étudier le potentiel de coproduits industriels pour une application en techniques routières en termes de contraintes et déformations admissibles.This work is integrated in global thematic developed in Civil Engineering & Environmental Department of the Ecole des Mines de Douai. This thematic relate to the valorization of industrial co products to development an alternative solutions in terms of civil engineering materials. The experimental study developed in this thesis consists to use two materials: dredged sediment and steel slag.The manuscript content five chapters for discuss this approach to developed an experimental methodology to the valorisation of these materials in road construction. In the first chapter, a literature study of dredged sediments and steel slag has been realised. In this part, we studied composition, current management and actual legislation setting their management. In the second chapter, the general characterisation of used materials has been achieved. This part tends to understand the physical, mechanical and environmental behaviour of dredged sediment and steel slag. The third chapter, the natural drying of two types of fine dredged sediments is discussed. In the following, the efficiency of the evaporation and/or drainage has been discussed. The object of this part is to observe the results in terms of water-content decrease by evaporation and drainage in terms to physical characteristics, composition and initial water content of the sediments. The fourth chapter consists to develop a formulation of road materials of dredged sediments mixed to steel slag. Firstly, the treatment of the efficiency of sediment treatments with lime and cement are discussed. Then, a making of a road material with dredged sediment treated with steel slag is discussed. In this part we adapted of packing density model to sediments and steel slags. The last chapter considers the design of base course composed of sediments and steel slags. The design is realised according to méthode française de dimensionnements des chaussées.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF