COULIS AUTOCOMPACTANT À BASE DE SÉDIMENTS · PDF fileAffaissement au cône d’Abrams (NF EN 12350-2, 2012) : h>15cm, Indice de portance IPI (NF EN 13286-47, 2012) à 24h : IPI>10,

COULIS AUTOCOMPACTANT À BASE DE SÉDIMENTS FLUVIAUX

•POLE EPESU

SOMMAIRE

Présentation

Les acteurs du projet

Déroulement du projet

Résultats

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3

Présentation Les acteurs Déroulement Résultats

LA MEL S’INTÈGRE À LA DÉMARCHE SEDIMATERIAUX

• MEL s’engage progressivement vers une prise de compétence des voies d’eau

décentralisables (prise de compétence effective sur le canal de Roubaix) et particulièrement

sur le bras de la Basse Deûle pour le requalifier et le valoriser

• MEL s’est engagé dans la démarche SEDIMATERIAUX (avec la région, le Cd2e, Mines de

Douai, …) visant à développer les filières de valorisation des sédiments fluviaux

• La Direction de l’Eau consomme de grande quantité de remblais de tranchée pour les chantiers

de création ou de renouvellement de conduite d’assainissement.

• La Direction de l’Eau est à l’initiative de la rédaction d’un guide de la gestion des eaux pluviales

qui promeut les techniques alternatives.

• Dans cette dynamique, MEL pourra entamer la démarche d’ouverture de nouvelles filières de

valorisations des sédiments. Ces derniers pourront être incorporés aux produits nécessaires à la

fabrication des coulis autocompactants

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Coulis autoplaçant ou matériau autocompactant essorable de structure :

• Portance rapide

• Viscosité élevée

• Caractère réexcavable

Coulis autocompactant

en remblais de tranchée

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Enjeux

• Préserver les ressources en granulats naturels en complétant l’offre de matières premières dans le génie civil

• Création d’emplois / promouvoir la recherche

Objectifs

• Développer et diversifier des filières pérennes de valorisation des sédiments fluviaux dans le domaine du génie

civil

• Démultiplier les opérations de reconquête de la qualité des milieux aquatiques

• Évolution du statut actuel de déchet des sédiments traités vers un statut de produit ou de co-produit

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• Métropole Européennne de Lille: initiateur et coordonnateur du projet

• Mines Douai : laboratoire génie civil et environnement (référence scientifique)

• Néo Eco : ingénierie spécialisée dans la valorisation des sédiments – suivi environnemental et mécanique

Un projet subventionné par le FEDER à hauteur de 80 % (recherche et développement) dans le cadre de la

démarche SEDIMATERIAUX

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1 • Échantillonnage des sédiments

2

• Caractérisation des sédiments en laboratoire: critères physiques, chimiques, mécaniques et minéralogiques

3 • Étude, élaboration et optimisation des formulations des produits

4

• Réalisation des planches expérimentales/Suivi environnemental et mécanique

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PHASE 1: ÉCHANTILLONNAGE DES SÉDIMENTS

Les sédiments étudiés sont issus

du bras de la Basse Deûle sur les

communes de Lille, Saint André

Lez Lille et La Madeleine.

Les prélèvements ont été réalisés

sur une zone correspondant à des

volumes importants identifiés par

la dernière campagne de

bathymétrie.

Les prélèvements ont été réalisés

par barge (environ 10 m3).

Zone de

prélèvement

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PHASE 2 : CARACTÉRISATION DES SÉDIMENTS EN LABORATOIRE La caractérisation des sédiments est faite pour évaluer la qualité physico-chimique des sédiments, définir leur

performance mécanique et évaluer leur impact environnemental.

Cette caractérisation a donné les résultats suivants:

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100 1000 10000

vo

lum

e d

iffere

ncie

l %

vo

lum

e c

um

ule

%

Diamètre particules (µm)

10


11


Caractérisation chimique : présence

d’éléments perturbateurs de la prise des

Liant hydrauliques (Zn, Cu, sulfates,

chlorures),

Caractérisation minéralogique :

présence de SiO2, Al2O3 et FeO

favorables à la formation des hydrates

(CSH, CAH, C4AF)

Caractérisation physique : présence de

MO et d’argile qui peuvent interagir avec

les LH,

Caractéristiques Valeur

W (%) 84,94

Fraction argileuse (%) 9

Fraction limoneuse (%) 41

Fraction sableuse (%) 50

VBS (g/100g MS) 1,39

ρ (Mg/m3) 2,29

Perte au feu 450° (%) 14,77

Perte au feu 550° (%) 16,68

PHASE 3 : FORMULATION

Plusieurs formulations ont été étudiées permettant de garantir la stabilité des ouvrages et minimisant leur impact

environnemental (plusieurs pré-formulations et une formulation finale).

Néo Eco et les Mines de Douai se sont appuyés sur leurs expériences en lien avec des industriels du secteur afin

d’établir une formulation .

Après validation des formulations, des essais mécaniques et rhéologiques ont été réalisés en laboratoire sur la

formulation envisagée. Ces tests ont permis de prévoir le comportement des matériaux en vue de la réalisation d’une

planche expérimentale de laboratoire.

12


13


Rappel du Cahier des charges techniques pour la constitution d’un coulis

Affaissement au cône d’Abrams (NF EN 12350-2, 2012) : h>15cm,

Indice de portance IPI (NF EN 13286-47, 2012) à 24h : IPI>10,

Résistance à la compression simple Rc à 28jours : Rc28j> 1MPa,

Résistance à l’immersion à 60jours : Rcimm/Rc>0,8

Constituants F1

(4% CEMI 52,5 N)

F2

(6% CEMI 52,5 N)

F3

(8% CEMI 52,5 N)

F4

(6% Rolac PI)

F5

(8% Rolac PI)

CEM I 52.5 (kg/m3) 32,00 46,15 61,54 0 0

Rolac PI (kg/m3) 0 0 0 46.15 61.54

CV (kg/m3) 768,00 569,23 553,85 569,23 553,85

Séd. (kg/m3) 0 153,85 153,85 153,85 153,85

Fibres (kg/m3) 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

Eau (kg/m3) 124,28 204,05 204,05 204,05 204,05

Les formulations proposées veillent à utiliser un maximum de sédiments.

14


F1 F2 F3 F4 F5

H (mm) 15,8 13,2 14,8 14,3 15,1

Consistance Fluide Très plastique Très plastique Très plastique Fluide

1. Affaissement au cône d’Abrams (NF EN 12350-2, 2012)

IPI F1 (témoin) F2 F3 F4 F5

24h 20 4 7 9 11

48h 25 8 14 13 15

2. Indice de portance IPI (NF EN 13286-47, 2012)

Rc (MPa) F1 F2 F3 F4 F5

7jours 0,56 0,28 0,36 0,31 0,42

28jours 0,78 0,37 0,45 0,47 0,61

60jours 0,86 0,46 0,54 0,62 0,82

90jours 1,12 0,59 0,72 0,88 1,06

3. Résistance à la compression simple et à la compression simple après immersion

Rc F1 F3 F5

60Jours cure

normale (MPa)

0,86 0,54 0,82

60Jours cure dans

l’eau (MPa)

0,67 0,52 0,73

(%) 77,9 97,5 89,4

15


PHASE 4 : CRÉATION ET SUIVI DES PLANCHES ENVIRONNEMENTALES

• Les planches expérimentales ont été élaborées chez Néo-Eco.

• Pour réaliser ce suivi, Néo-Eco utilise un outil spécifique aux suivis de planches expérimentales.

• Analyse des performances mécaniques sur carottage :

Traction

Compression

• Mise en place de système de récupération des eaux :

Eaux de ruissellement

Eaux de percolation

• Analyse des eaux prélevées in situ

16


17


FABRICATION DES PLANCHES

Des blocs de coulis ont été confectionnés à partir

de la formulation la plus optimisée.

Ces blocs (Lxlxh 40x40x25cm), ont été par la

suite disposés dans un outil spécifique servant à

recueillir les eaux de percolation et de

ruissellement tout en exposant les blocs aux UV.

Suivi environnemental

Objectif: Estimation du relargage des planches expérimentales

Principe: Comparaison entre un ouvrage témoin traditionnel et un ouvrage recyclé (analyses

des eaux)

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SCHÉMA DU DISPOSITIF DE SUIVI DES PLANCHES EXPÉRIMENTALES

19


Résultats obtenus:

20


Sur l'ensemble des analyses

réalisées, aucun échantillon

n'est au-dessus du seuil

réglementaire.

Durée actuelle du suivi: 11 mois

Nombre d’ensemble d’analyses: 8

Nombre de paramètres analysés: 7

Nombre de contaminants mesurés : 34

Formulation 1 2 3 4 5 6 7 Seuils

Critères Valeurs Arreté 1997

COT mg/L 3,4 3,2 3,2 4,3 4,4 2,9 4,1 70

METAUX mg/L 0,03 0,04 0,05 0,08 0,05 0,07 0,04 15

HAP µg/L <0,6 <0,6 <0,6 <0,6 <0,6 <0,6 <0,6 1

PCB µg/L <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 50

DBO (5 jours) mg/L <3 <3 <3 <3 <3 <3 <3 100

DCO mg/L <25 <25 <25 <25 <25 <25 <25 300

MES mg/L <5 <5 <5 50 5,4 <5 <5 100

Témoin 1 2 3 4 5 6 7 Seuils


COT mg/L 3,5 3,0 3,0 3,5 4,1 3,4 3,7 70

METAUX mg/L 0,03 0,03 0,04 0,10 0,05 0,05 0,05 15

HAP µg/L <0,6 <0,6 <0,6 <0,6 <0,6 <0,6 <0,6 1

PCB µg/L <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 50

DBO (5 jours) mg/L <3 <3 <3 <3 3,1 <3 <3 100

DCO mg/L <25 <25 <25 51 <25 <25 <25 300

MES mg/l <5 <5 <5 46 12 <5 <5 100

Eaux 1 2 3 4 5 6 7 Seuils


COT mg/L 2,8 2,9 2,8 4,5 4,0 3,7 4,5 70

METAUX mg/L 0,03 0,04 0,03 0,04 0,03 0,15 0,06 15

HAP mg/L <0,3 <0,3 <0,3 <0,3 <0,3 <0,3 <0,3 1

PCB mg/L <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 <0,07 50

DBO (5 jours) mg/L <3 <3 <3 <3 144 <3 <3 100

DCO mg/L <25 <25 <25 <25 <25 <25 <25 300

MES mg/l <5 <5 <5 <5 <5 <5 <5 100

MERCI ET À BIENTÔT

•POLE EPESU

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