Biodétérioration de mortiers avec une succession de bactéries sulfo-oxydantes neutrophiles et acidophiles

par Eminence Dorelle Hondjuila Miokono

Thèse de doctorat en Géosciences

Sous la direction de Denis Damidot.


  • Résumé

    La biodétérioration de mortiers a été étudiée au cours d’un essai spécifique mettant en œuvre Halothiobacillus neapolitanus comme bactérie sulfo-oxydante (BSO) neutrophile et Acidithiobacillus thiooxidans comme BSO acidophile. Cet essai a permis de réaliser en laboratoire une succession bactérienne comme observée in situ dans les tuyaux d’égout. L’originalité de l’essai provient de l’approche pluridisciplinaire considérant l’impact du mortier sur les BSO, l’évolution de la microstructure et de la chimie du mortier. L’intensité de l’attaque a été définie par un indice d’attaque (IA) qui prend en compte la production d’acide sulfurique des BSO, les relargages d’éléments chimiques du mortier et son évolution physique. Quelle que soit la BSO considérée, le mortier à base de ciment d’aluminate de calcium (CAC) présente une meilleure résistance, donc un IA plus faible, que le mortier à base de ciment Portland (OPC). La meilleure performance du mortier CAC, plus prononcée avec H. neapolitanus, n’a pu être reliée au relargage plus important de l’aluminium en solution. Par contre, il a été montré qu’en présence du mortier CAC, H. neapolitanus diminue plus rapidement le pH du milieu à 3 et accumule du tétrathionate et du soufre en solution. Cette accumulation induit une moindre biogénération d’acide, d’où la moindre attaque du mortier. Ainsi, la performance du mortier CAC est essentiellement due à sa résistance à la biodétérioration pendant la phase neutrophile quand l’attaque est faible. Ainsi, pour estimer la performance potentielle de formulations de mortier, il semble préférable de faire des essais avec H. neapolitanus au lieu de A. thiooxidans comme couramment utilisé.


  • Résumé

    Biodeterioration of mortars was investigated in a specific test implementing Halothiobacillus neapolitanus as neutrophilic sulfur-oxidizing bacteria (SOB) and Acidithiobacillus thiooxidans as acidophilic SOB. This test has allowed achieving into laboratory a bacterial succession as observed in the sewer pipes. The originality of this test results from the multidisciplinary approach that considers the impact of the mortar on the BSO, the chemical and microstructure evolution of the mortar. The intensity of the attack was defined by an attack index (AI) which takes into account the sulfuric acid production of SOB, the chemical elements leaching by mortar and it physical evolution. Whatever the BSO considered, mortar made from calcium aluminate cement (CAC) has a better resistance than the Portland cement mortar (OPC), therefore a smaller AI. The best performance of the CAC mortar, more pronounced with H. neapolitanus, could not be connected to the higher release of aluminum in solution. By cons, it has been shown that in the presence of CAC mortar, H. neapolitanus decreases faster the pH of the medium to 3 and accumulates tetrathionate and sulfur in solution. This accumulation induces less acid biogeneration, from where the slightest mortar attacks. Thus, the performance of the CAC mortar is mainly due to its resistance to biodeterioration during neutrophilic stage when the attack is weak. To estimate the potential performance of mortar formulations, it seems preferable to experiment with H. neapolitanus instead of A. thiooxidans as commonly used.


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