Valorisation et caractérisation de la durabilité d un béton à base de sédiments de dragage. Guide méthodologique Ecosed-SEDIMATERIAUX

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1 Valorisation et caractérisation de la durabilité d un béton à base de sédiments de dragage Guide méthodologique Ecosed-SEDIMATERIAUX

2 Les objectifs du guide méthodologique Fournir une méthodologie pour l utilisation des sédiments portuaires en fabrication du béton Fixer les procédures à suivre, les essais à réaliser dans le cadre du suivi mécanique, environnemental et l étude de durabilité de l ouvrage Permettre de définir un référentiel commun pour l utilisation des sédiments en fabrication des bétons à base de sédiments 2

3 Démarche et méthodologie d étude Valorisation et suivi d un béton à base des sédiments marins Etude en laboratoire Caractérisation physique Classification du matériau - Teneur en eau NF P Teneur en matière organique NF EN Analyse granulométrique - Argilosité (VBS NF P ) - Caractérisation minéralogique DRX Évaluation environnementale Référentiel «Loi sur l eau» (Niveaux GEODE) Arrêté du 9 août 2006 /Arrêté du 23 décembre 2009 /Arrêté du 08 Février 2013 Référentiel «Loi sur les déchets» Evaluation du caractère inerte/non inerte NF EN Formulation d un béton à base de sédiments Elaboration d une formulation à base de sédiments EN Etude des performances mécaniques Rc, Rt, E, -Etude microscopique -Evaluation environnementale Réalisation des blocs béton à base d un sédiment marin Etude In situ Instrumentation et outils du suivi 3 Etude de durabilité

4 Etude en laboratoire Formulation d un béton à base de sédiments = Sédiments marins + Sable de dragage + granulats+ eau de gâchage Impératifs: Volumes à valoriser importants substitution du sable Recherche de performances au moins équivalentes au matériau routier de référence à un béton ordinaire Evaluer l impact: Du taux de substitution De la granulométrie de la substitution Des conditions de cure Sur: Les propriétés environnementales La résistance à la compression La résistance à la traction Module de Young 4

5 Etude in Situ Etude de durabilité du béton à base de sédiments Fabrication de blocs de béton contenant des sédiments marins pour la protection et le renforcement des ouvrages du GPMD. En Blocs contenant 12,5% de sédiments (B1) 3 Blocs contenant 20% de sédiments (B2) En 2012 Campagne de carottage Etude de durabilité 5

6 Objectifs Evaluer l influence du taux d incorporation des sédiments dans les blocs béton. Evaluation des indicateurs de durabilité: Caractérisation non destructive; Caractérisation destructive; Caractérisation microstructurale et identification des compositions. Evaluation de la durabilité par des essais de performance: Cycles gel/dégel; Attaque sulfatique externe; Réaction alcali-granulats. Impact environnemental. 6

7 Programme expérimental Eprouvettes à base des sédiments marins Indicateurs de durabilité Essais non destructifs Essais destructifs Etude microscopique Essai de compression Essai de traction Module d Young DRX Examens pétrographiques Essais de performance Cycles gel/dégel Attaque sulfatique externe Réaction alcali-granulats Evaluation Environnementale Expansion Essai de lixiviation des bétons B1 et B2 7

8 Caractérisation de deux bétons à base de sédiment Eprouvettes à base des sédiments marins issues du carottage Indicateurs de durabilité Essais non destructifs Essais destructifs Etude microscopique Essai de compression Essai de traction Module d Young DRX Examens pétrographiques Essais de performance Cycles gel/dégel Attaque sulfatique externe Réaction alcali-granulats Evaluation Environnementale Expansion Essai de lixiviation des bétons B1 et B2 8

9 Caractérisation non destructive des bétons à base de sédiments : mesure par acoustique linéaire Evaluation d ASTM C Evaluation du module dynamique ASTM C Caractérisation non destructive des bétons B1 et B2: mesure par acoustique non-linéaire f/f0 4,0E-03 3,5E-03 Béton B1 Béton B2 3,0E-03 y = 10338x ,5E-03 2,0E-03 1,5E-03 y = x ,0E-03 5,0E-04 0,0E+00 0E+00 1E-07 2E-07 3E-07 4E-07 5E-07 Déformation ε 9

10 Essais destructifs Eprouvettes à base des sédiments marins issues du carottage Indicateurs de durabilité Essais non destructifs Essais destructifs Etude microscopique Essai de compression Essai de traction Module d Young DRX Examens pétrographiques Essais de performance Cycles gel/dégel Attaque sulfatique externe Réaction alcali-granulats Evaluation Environnementale Expansion Essai de lixiviation des bétons B1 et B2

11 Caractérisation destructive des bétons B1 et B2: propriétés mécaniques Résistance à la compression ASTM C Résistance à la traction ASTM C 496 Module d élasticité statique ASTM C

12 Etude microscopique Eprouvettes à base des sédiments marins issues du carottage Indicateurs de durabilité Essais non destructifs Essais destructifs Etude microscopique Essai de compression Essai de traction Module d Young DRX Examens pétrographiques Essais de performance Cycles gel/dégel Attaque sulfatique externe Réaction alcali-granulats Evaluation Environnementale Expansion Essai de lixiviation des bétons B1 et B2 12

13 Etude microscopique de Etude de porosité au mercure Etude de porosité à l eau Diffusion des ions de chlorures Carbocation accélérée DRX Examen pétrographique Sédiment marin Pâte de ciment 13

14 Eprouvettes à base des sédiments marins issues du carottage Indicateurs de durabilité Essais non destructifs Essais destructifs Etude microscopique Essai de compression Essai de traction Module d Young DRX Examens pétrographiques Essais de performance Cycles gel/dégel Attaque sulfatique externe Réaction alcali-granulats Evaluation Environnementale Expansion Essai de lixiviation des bétons B1 et B2 14

15 Caractérisation de bétons endommagés par cycles gel/dégel Cycles gel/dégel : ASTM C666 Caractérisation de l endommagement des bétons par la méthode acoustique linéaire Evaluation d ASTM C Evaluation du module dynamique ASTM C Caractérisation de l endommagement des bétons par la méthode acoustique non-linéaire 15

16 Attaque sulfatique externe Eprouvettes à base des sédiments marins issues du carottage Indicateurs de durabilité Essais non destructifs Essais destructifs Etude microscopique Essai de compression Essai de traction Module d Young DRX Examens pétrographiques Essais de performance Cycles gel/dégel Attaque sulfatique externe Réaction alcali-granulats Evaluation Environnementale 16 Expansion Essai de lixiviation des bétons B1 et B2

17 Attaques sulfatiques 2 ème risque majeur d'agression chimique pour les bétons Origine des sulfates : - externes au béton : sols, eaux, atmosphère - internes au béton : constituants Trois protocoles: Immersion totale dans une solution de Na2SO4 + 10H2O à 5% Immersion-Séchage 105 C Immersion-Séchage 60 C Paramètres suivis: Masse Allongement Module dynamique 17

18 Réaction alcali-granulats Eprouvettes à base des sédiments marins issues du carottage Indicateurs de durabilité Essais non destructifs Essais destructifs Etude microscopique Essai de compression Essai de traction Module d Young DRX Examens pétrographiques Essais de performance Cycles gel/dégel Attaque sulfatique externe Réaction alcali-granulats Evaluation Environnementale 18 Expansion Essai de lixiviation des bétons B1 et B2

19 Eprouvettes à base des sédiments marins issues du carottage Indicateurs de durabilité Essais non destructifs Essais destructifs Etude microscopique Essai de compression Essai de traction Module d Young DRX Examens pétrographiques Essais de performance Cycles gél/dégel Attaque sulfatique externe Réaction alcali-granulats Evaluation Environnementale 19 Expansion Essai de lixiviation du béton à base de sédiment

20 Suivi environnemental: 1/ Essais de lixiviation sur échantillons broyés suivant la norme NF EN / analyse d eau prélevée In situ 20

21 Méthodologie de valorisation des sédiments de dragage en fabrication du béton. Caractérisation des sédiments de dragage 21