Inertage et valorisation des sédiments de dragage marins

Treatment and valorization of dredged harbour sediments

• Auteur / Autrice : Franck Agostini
• Direction : Frédéric Skoczylas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Ecole Centrale de Lille

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydroxyapatite

Durée de vie (ingénierie)

Mortier

Détérioration

Perméabilité

Granulats

Produits de remplacement

Sablières et gravières

Déblais de dragage

Déchets -- Valorisation

Déchets dangereux -- Stabilisation

Sédiments contaminés

Recyclage

Sédiments marins

Résumé

L’accumulation des sédiments au fond des cours d’eau et des ports pose un problème économique et environnemental. En effet, les particules les plus fines fixent une contamination à la fois organique (HAP, PCB, hydrocarbures) et inorganique (métaux lourds). Une législation de plus en plus sensible à la protection de l’environnement réglemente désormais le dragage et le relargage des sédiments. La société Solvay a mis au point un procédé de traitement baptisé Novosol®, basé sur l’immobilisation des métaux lourds par phosphatation et sur l’élimination des matières organiques par calcination. La valorisation des sédiments traités comme granulat de substitution dans les matériaux à matrice cimentaire fait l’objet de ce travail de thèse. La caractérisation de ces granulats a révélé une porosité et une absorption d’eau très élevées. Constitués par l’agglomération de particules plus fines ils se révèlent friables. Cependant, utilisés en substitution d’un sable de Seine classique pour la confection d’un mortier, l’étude expérimentale de valorisation a montré des gains de résistance à la compression uniaxiale, et ce, même pour une substitution complète du sable. Ces gains ont été attribués au phénomène de cure interne, à l’amélioration de l’interface pâte granulat ainsi qu’à un effet filler. Cela pourrait également expliquer la réduction observée de la perméabilité au gaz. La déformabilité des granulats conduit toutefois à un retrait de dessiccation élevé. Une formulation appropriée permet également l’obtention d’un matériau durable vis-à-vis, notamment, du gel/dégel ou de l’exposition à l’eau de mer.

Dredging is a necessary maintenance operation on harbours, access channels and rivers. Dredged volumes are significant and heavy metals and organic pollutants contaminate a large part of them. Their management has become an environmental and economical concern for a large number of countries. The Novosol® process, developed by Solvay, offers a reliable solution for the treatment of sediments. This process is divided into two distinct parts: phosphatization to stabilise heavy metals and calcinations in order to eliminate organic matter. As a result, sediments, treated like this, can be regarded as a new product which could be valorisable. The feasibility of sand substitution in cementitious materials has been investigated in this study. A characterisation study of this new material was performed and has revealed a low strength, a high porosity and amount of absorbed water, and a coating of fine particles. For both strength and permeability, standard levels of performances were reached for substituted mortars. This was attributed to the improvement of compactness, hydration and paste aggregate interface quality. Characteristics such as high porosity and drying shrinkage have underlined the restrictions on application area. A durability study focused on the impact of various parameters on the performances and resistance to aggressive conditions such as freeze/thawing cycles or sea water exposure was performed. It demonstrated the importance of the granulometry of the substitution to reduce porosity and increase material durability. The study proved the practical feasibility of treated sediment introduction in cement based materials and the quality of the produced material.