Bioaltération du matériau béton Application aux réseaux d assainissement

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1 Bioaltération du matériau béton Application aux réseaux d assainissement Thierry CHAUSSADENT, Frédéric BOINSKI, Jean HERISSON Laboratoire Central des Ponts et Chaussées - Paris Journées Chimie des LPC 2 et 3 décembre Lyon

2 Réseaux d assainissement

3 Contexte et attentes Structures neuves Une démarche préventive pour se prémunir du phénomène Surcoût d une réduction de la durée de vie par attaque biochimique Révision de la norme FD P «Béton et classification des environnements chimiquement agressifs Recommandations pour la formulation des bétons» Agressivité des gaz (SO 2 et H 2 S) en milieu humide > 75 % et en présence d oxygène Structures anciennes Améliorer la gestion patrimoniale Hiérarchiser les priorités de maintenance Disposer d outils de prédiction du vieillissement Disposer de traitements et de réparations fiables et à coûts raisonnables

4 Processus d altération

5 Actions préventives Méthodologies employées pour limiter l action de l H 2 S sur les matériaux des réseaux d assainissement Etape Formation d H 2 S Formation et condensation d H 2 S sur le matériau Oxydation d H 2 S en H 2 SO 4 Dégradation du matériau Traitements Addition de biocide Injection de substances accepteuses d électrons (Ca(NO 3 ) 2, ) Injection d air Précipitation par des sels ferreux ou ferriques Addition d oxydants (H 2 O 2, O 2, ) Choix des matériaux Choix des matériaux

6 Besoin de recherches Mécanismes et paramètres déterminants de la bio-altération des matériaux Eric Van Hullebusch, Université Marne la Vallée LCPC (PCM, EE), OR 11N Vieillissement et maintenance des réseaux et structures d assainissement soumis à des processus bio-physico-chimiques Modèles de prédiction du vieillissement Patrice Chatellier, LCPC-DPR LCPC (PCM, DPR), Navier, Solutions pour la construction, la réparation ou la réhabilitation Sandrine Marceau, LCPC-PCM LCPC (PCM), LRPC (Autun, Lyon, Saint Brieuc),

7 1- Mécanismes et paramètres déterminants de la bio-altération des matériaux - Base de données sur les matériaux dans les réseaux d assainissement et leurs propriétés de durabilité ; - Essai accéléré permettant d évaluer la résistance d un matériau à une attaque biochimique. (a) (b)

8 2- Modèles de prédiction du vieillissement Modèle de dégradation du béton (Pomeroy) C r 11,5kφ = alk Cr : vitesse de dégradation k : facteur lié à la cinétique de formation d acide (0,8) φsw : flux de sulfure d hydrogène Alk : alcalinité du béton (g CaCO 3 /g béton) Assez simple à utiliser mais : Peu fiable (jusqu à 20% d erreur relative) Ne prend pas en compte certaines propriétés du béton (porosité, perméabilité, type de ciment, ) et de la population bactérienne sw Modèles empiriques de prévision de formation d H 2 S φsw = f(dbo, DCO, T, pente, rayon hydraulique, )

9 3- Solutions pour la construction, la réparation ou la réhabilitation - Propositions innovantes dans le choix des matériaux et des process pour optimiser la durée de vie des réseaux d assainissement ou des réparations de ces réseaux ; - Suivi in situ des dégradations ou des solutions de réparation par l intermédiaire de capteurs de durabilité. Inhibition de l activité bactérienne par les ions aluminium Limitation de la formation du biofilm par les propriétés de surface

10 Partenariats Activité Biologique Kernéos (thèse Analyse CIFRE) Transfert Propriétés Physico-chimiques Améliorer la Universités Sydney et Le Cap (collaboration essais accélérés et in situ) Connaissance Approche multi-échelle Université Milan (collaboration sur impacts environnementaux des matériaux) Société d Assainissement du Bassin d Arcachon Véolia Eau (site d exposition pour matériaux) INSA Toulouse - Saint-Gobain Approche Test PAM - Veolia Approche - LCPC Matériaux - (projet ANR de Réseau en cours de montage Valorisation. Technologique Mise en place d un Test Biologique Optimisation Matériaux Approche Gestion Canalisations intelligentes Capteurs Communicants Signaux Dynamiques Validations Evaluation Technico-Economique Cycle de vie Et Perspectives Aspect Normatif Gestion et règles de dimensionnement Réseau

11 Merci pour votre attention