Valorisation de sédiments marins et fluviaux en technique routière

Beneficial use of marine and river sediments in road engineering

• Auteur / Autrice : Ngoc Thanh Tran
• Direction : Nor-Edine Abriak
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science pour l'ingénieur. Génie civil
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Artois

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux

Technique routière

Propriétés mécaniques

Déblais de dragage

Sédiments fluviaux

Recyclage

Sédiments marins

Résumé

Ce travail de thèse entre dans le cadre général de la thématique du Département Génie civil & Environnemental de l’Ecole des Mines de Douai relatif au développement de solutions alternatives pour une meilleure gestion des sédiments de dragage ou de curage. Les travaux menés dans le cadre de ce travail portent principalement sur la valorisation des sédiments marins et fluviaux en technique routière. Après une identification des caractéristiques physiques et mécaniques, la composition minéralogique, l’impact sur l’environnement des sédiments bruts et le potentiel d’utilisation de ces matériaux en technique routière sont évalués. Pour améliorer, en particulier, les performances mécaniques des sédiments étudiés vis-à-vis des contraintes imposées pour une utilisation en technique routière, des correcteurs granulométriques (sable de dragage et sable du Boulonnais) ont été utilisés. L’étude de formulation de matériaux pour une utilisation en assise de chaussée s’est basée sur deux méthodes : l’expérience acquise par le laboratoire au travers des études sur des sédiments issus du port Ouest de Dunkerque et du port de Gravelines et le modèle d’empilement compressible largement développé pour la formulation des bétons. Pour cette dernière méthode, une nouvelle technique de mesure de la compacité réelle de classes granulaires est développée. La méthode expérimentée est conforme à la méthode de préparation des échantillons pour l’étude du comportement mécanique de matériaux dans le domaine des travaux routiers. Les mélanges granulaires déduits sont ensuite traités au ciment et/ou à la chaux pour améliorer leurs performances mécaniques. Sur la base de cette démarche, les mélanges développés remplissent les conditions d’utilisation en couches d’assise de chaussées sur le plan mécanique. L’impact sur l’environnement des mélanges développés est également exploré au travers d’essais de lixiviation. Enfin, le dimensionnement d’une chaussée à base des mélanges réalisés a été entrepris. L’objectif de cette modélisation est de comparer les épaisseurs de couches obtenues en comparaison d’une structure de chaussée type avec des matériaux standards, mais également d’entreprendre une première étude comparative entre un outil numérique dédié au dimensionnement des chaussées et un code de calcul généraliste « ABAQUS ». Ce dernier permettra d’intégrer des modèles de comportement pour les matériaux développés plus réaliste que les modèles élastiques utilisés dans les outils spécifiques au dimensionnement de chaussées.

This work is undertaken in the framework of a general topic developed in Civil Engineering & Environmental Department of the Ecole des Mines de Douai relating to the development of alternative solutions for a better management of dredged and flushed sediments. The research carried out in this work focus on the beneficial use of marine and river sediments in road engineering. Following an identification of the physical and the mechanical characteristics, the mineralogical composition, the environmental impact of raw sediments and the potential use of these materials in road engineering are evaluated. To improve, in particular, the mechanical performances of the sediments, granular correctors (dredged and career sands) were used. The design of the materials for a use in road foundation was based on two methods: the experience gained in the laboratory through studies of sediments from the West port of Dunkirk and the port of Gravelines and the Compressible Packing Model largely developed for design of concrete. For the latter method, a new technique for the measurement of the actual packing density of granular class is developed. The experimental method complies with the method used for samples preparation for performing mechanical tests in road construction domain. The mixtures defined are then treated with cement and/or lime to improve their mechanical performances. Based on this approach, the developed mixtures fulfill the criteria allowing their use in road foundation (from mechanical point of view). The environmental impact of the mixtures developed is also explored through leaching tests. Finally, the design of a structure of the pavement on the base of mixtures created was undertaken. The objective of this modeling is to compare the thickness of layers obtained as compared to a structure of the pavement type with standard materials, but also to undertake the first comparative study between a numerical tool dedicated to design pavements and a generalist computer code "ABQUS". The latter will allow the integration of more realistic models for materials behaviors than the elastic models used in specific tools of roadways design.