Valorisation des sédiments de dragage dans les matériaux de génie civil, approche expérimentale et numérique.

Valorization of dredged sediments in public work materials, experimental and numerical approach

• Auteur / Autrice : Amani Abdallah
• Direction : Abdelwaheb Amrouche
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences pour l'Ingénieur Génie Civil
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 25/10/2022
• Etablissement(s) : Artois
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGCgE - Laboratoire de Génie Civil et géo-Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : LGCgE-Artois
• Jury : Président / Présidente : Mahfoud Benzerzour
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abdelwaheb Amrouche, Hassina Kada, Toufik Kanit, Naima Belayachi, Amiri Ouali
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Naima Belayachi, Amiri Ouali

Mots clés

Mots clés libres

Sediments de dragage

Mortiers

Propriétés mécaniques

Propriétés thermo-physiques

Éléments finis

Homogénéisation

Dredged sediments

Mortars

Mechanical properties

Thermo-physical properties

Finite elements

Homogenization

Résumé

L’évolution de la réglementation sur le relargage des matériaux de dragage en mer dans un contexte de développement durable augmente considérablement les volumes stockés sur terre. En France, ces volumes représentent chaque année plus de 50 millions de tonne. D’autre part, le génie civil est un grand consommateur de matériaux granulaires qui peuvent atteindre près 400 millions de tonnes, dont 96% sont d'origine naturelle. Pour préserver cette ressource, l’utilisation des matériaux recyclés doit être privilégiée, les sédiments peuvent ainsi être une solution. Leur classe granulométrique varie du limon au sable. Deux voies de valorisation sont donc possibles, soit en tant que liant en les calcinant ou comme granulats. Dans ces travaux, les sédiments de dragage ont été valorisés comme granulats. L’objective de cette thèse porte sur l’évaluation du comportement d’un matériau cimentaire en présence des sédiments marins. Une étude approfondie de caractérisation des propriétés physiques, mécaniques, thermo-physiques est menée. Ceci permet d’enrichir les bases de données de ce matériau afin de pouvoir déterminer ses lois de comportement pour bâtir une stratégie de modélisation numérique. Au niveau expérimental, quatre différentes formulations de mortiers à base de sédiments sont étudiées. Les résultats mettent en évidence une diminution des propriétés tout en respectant les exigences normatives en fonction des applications visées, confirmant ainsi la possibilité de valorisation de ces sédiments dans une matrice cimentaire. Au niveau numérique, un modèle a été construit en utilisant la méthode des éléments finis (MEF) et la technique d'homogénéisation. Les résultats obtenus sur le module élastique des mortiers formulés montrent un bon accord avec ceux déterminés expérimentalement.

The evolution of the regulations on the dumping of dredged materials at the sea in a context of sustainable development increases considerably the volumes stored on land. In France, these volumes represent each year more than 50 million tons. On the other hand, civil engineering is a large consumer of granular materials which can reach nearly 400 million tons, 96% of which are of natural origin. To preserve this resource, the use of recycled materials must be favored, thus sediments can be a solution. Their granulometric class varies from silt to sand. Two ways of valorization are therefore possible, either as a binder with a calcination treatment or as aggregates. In this work, the dredged sediments were valorized as aggregates. The objective of this thesis is to evaluate the behavior of a cementitious material in the presence of marine sediments. A detailed study of the characterization of the physical, mechanical and thermo-physical properties is conducted. This allows to enrich the databases of this material in order to determine its behavior laws serving to build a numerical modeling strategy. At the experimental level, four different formulations of sediment-based mortars are studied. The results show a decrease of the properties while respecting the normative requirements depending on the targeted applications, confirming the possibility of using these sediments in a cement matrix. At the numerical level, a model was built using the finite element method (FEM) and the homogenization technique. The results obtained on the elastic modulus of the formulated mortars show a good agreement with those determined experimentally.