Academic literature on the topic 'Sédiments fluviaux – Recyclage'

Ce travail de thèse entre dans le cadre général de la thématique du Département Génie civil &amp; 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<br>This work is undertaken in the framework of a general topic developed in Civil Engineering &amp; 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

Le transport fluvial est un enjeu majeur pour le développement des sociétés humaines. Il génère de l'emploi, désengorge le trafic routier et contribue au développement durable. L'envasement des voies navigables rend nécessaire et obligatoire leur entretien. L'absence de curage des sédiments accentue les risques d'inondation, entraîne une limitation du trafic fluvial allant jusqu'à l'inactivité complète de certaines voies d'eaux, provoquant des déviations et la baisse de la compétitivité pour un secteur entier. L'extraction des sédiments n'est pas systématique car elle soulève des problèmes d'ordre écologique, politique et financier. L'important volume de sédiments pollués (métaux lourds, matières organiques,. . . ) à draguer nécessite une prise en charge, actuellement, inadaptée ou inexistante. Nos échantillons ont été traités afin que les métaux lourds y soient stabilisés. Après une étude des différentes solutions et traitements existants, nous avons travaillé en partenariat avec l'entreprise SOLVAY qui a développé le procédé chimique NOVOSOL® à base d'acide phosphorique. La valorisation de ces nouveaux produits stabilisés a été l'objectif de ce travail de thèse. Après une caractérisation environnementale et minérale des sédiments avant et après traitement, nous avons élaboré et caractérisé des nouveaux matériaux de construction à base de sédiments fluviaux stabilisés. Les applications se sont limitées à des éléments compressés et des bétons. Ces premières pistes de valorisation offrent des perspectives attrayantes et évolutives grâce aux enseignements acquis, au perfectionnement de la méthodologie, à une meilleure maîtrise des matériaux et de leur mise en œuvre<br>The river transport is a major stake for the development of the human societies. It generates employment, unblocks the road traffic and contributes to the sustainable development. The silting of the inland waterways makes necessary and compulsory their maintenance. The absence of clearing out of the sediments accentuates the risks of flood, involves a river traffic restraint going until the complete inactivity of certain water ways, causing deviations and the fall of competitivity for a whole sector. The extraction of the sediments is not systematic because it raises problems of an ecological, political and financial nature. The important volume of sediments polluted (heavy metals, organic matter. . . ) to dredge requires an assumption of responsibility, currently, unsuitable or non-existent. Our samples were treated so that heavy metals are stabilized there. After a study of the various solutions and existing treatments, we worked in partnership with the company SOLVAY which developed the chemical process NOVOSOL® based on phosphoric acid. The valorisation of these new stabilized products was the objective of this work of thesis. After an environmental and mineral characterization of the sediments before and after treatment, we worked out and characterized new building materials containing stabilized river sediments. The applications were limited to compressed elements and concretes. These first tracks of valorisation offer attractive and evolutionary prospects thanks to the acquired lesson, with the improvement of methodology, a better control of materials and of their implementation

Chaque année, prés de 50 millions de m3 de sédiments sont extraits des ports et des cours d'eau français. Dans le Nord-Pas de Calais, région ayant connu un important essor industriel au XXe siècle, une proportion importante des boues draguées présente des teneurs en métaux lourds et/ou en matière organique élevées. Les filières d'élimination classiques telles que l'épandage ou le stockage n'étant pas ou peu adaptées aux matériaux fortement pollués, des procédés de traitement ont été mis au point. Une fois traités, il est possible d'envisager la valorisation des sédiments dans les matériaux du Génie Civil.<br /><br />L'objet de ce travail de thèse concerne la valorisation de sédiments fluviaux, pollués et traités par le procédé Novosol®, développé par la société Solvay, dans le domaine de la construction routière. Une première étape de caractérisation physico-chimique et géotechnique des sédiments traités Novosol® (STN) a établi la faisabilité de leur valorisation en couche de forme. Il a également été mis en évidence qu'ils présentaient une réactivité hydrique et pouzzolanique. L'influence de la nature du liant sur le traitement des STN a ensuite été abordée. D'après les résultats des essais mis en œuvre (aptitude au traitement, gonflement, portance, résistance en compression et en traction Brésilienne), 2 des 5 liants testés se distinguent particulièrement et présentent un niveau de performance de classe 3 selon le Guide du Traitement des Sols. Il s'agit du Roc Sol et la chaux vive.<br /><br />Enfin, une étude complémentaire a montré qu'il était également possible de valoriser les STN en remblais autocompactant. Cependant, cette voie nécessiterait d'être approfondie.

L’objectif principal de ce travail était d’étudier le devenir biogéochimique du matériel organique particulaire du Rhône, et les mécanismes impliqués dans le cycle du carbone au niveau de son delta. L’utilisation de microélectrodes in situ a permis l’obtention de profils haute résolution d’oxygène dans les sédiments et l’estimation du recyclage sédimentaire. Il apparait que la variabilité saisonnière des apports rhodaniens tant qualitative que quantitative influence l’activité de minéralisation benthique dans le delta du Rhône. Cependant, l’impact de ces apports pulsés est limité dans le temps, les sédiments deltaïques constituant un centre actif de dégradation du carbone organique pérenne. Des mesures isotopiques (Δ14C et δ13C) ont confirmé que le prodelta en plus d’une zone prépondérante de minéralisation est le siège d’un enfouissement massif du matériel organique particulaire du Rhône. L’utilisation d’un modèle numérique stationnaire diagénétique a permis de quantifier les termes d’enfouissement et de dégradation, et souligné l’importance de la minéralisation anoxique. Un pool important de matières en suspension du plateau continental en constante recirculation alimentant le prodelta a été identifié: des particules terrigènes et marines déjà dégradées, ayant subi plusieurs cycles de déposition/resuspension, diluent les particules rhodaniennes, diminuant ainsi la labilité du matériel atteignant le sédiment. Enfin, des mesures de respiration dans la colonne d’eau ont souligné l’effet des variations du régime hydrologique du Rhône qui modifient distinctement les termes d’export de carbone du delta vers la marge continentale<br>The main purpose of this work was to study the biogeochemical fate of the Rhône River particulate organic matter, and investigate the mechanisms involved in the carbon cycle of its delta. In situ microsensors measurements allowed us to perform high resolution oxygen profiles in the sediment and estimate thus the sediment recycling. It appears that the seasonal variability of the Rhône River inputs, both in quality and in quantity, impacts the benthic mineralization activity in the Rhône River delta. Nevertheless, the influence of these pulsed inputs is limited in time: deltaic sediments are a stable centre of organic carbon degradation. More than just a major mineralization area, isotopic analyses (14C and δ13C) showed that the prodelta also acts as a massive burial centre for organic particulate matter of the Rhône River. Using a stationary diagenetic numerical model, we were able to quantify these burial and degradation terms, and highlighted the importance of anoxic mineralization processes. Moreover, an important pool of suspended matter particles feeding the prodelta and originating from the adjacent continental shelf was identified: terrigeneous and marine particles, already degraded and that have encountered many deposition/resuspension cycles, dilute the riverine particles and decrease thus the lability of the material reaching the sea floor. Finally, respiration measurements in the water column underlined the impact of hydrological variations of the Rhône River that change distinctly the carbon export terms from the delta towards the continental margin

L'objectif principal de ce travail était d'étudier le devenir biogéochimique du matériel organique particulaire du Rhône, et les mécanismes impliqués dans le cycle du carbone au niveau de son delta. L'utilisation de microélectrodes in situ a permis l'obtention de profils haute résolution d'oxygène dans les sédiments et l'estimation du recyclage sédimentaire. Il apparait que la variabilité saisonnière des apports rhodaniens tant qualitative que quantitative influence l'activité de minéralisation benthique dans le delta du Rhône. Cependant, l'impact de ces apports pulsés est limité dans le temps, les sédiments deltaïques constituant un centre actif de dégradation du carbone organique pérenne. Des mesures isotopiques (Δ14C et δ13C) ont confirmé que le prodelta en plus d'une zone prépondérante de minéralisation est le siège d'un enfouissement massif du matériel organique particulaire du Rhône. L'utilisation d'un modèle numérique stationnaire diagénétique a permis de quantifier les termes d'enfouissement et de dégradation, et souligné l'importance de la minéralisation anoxique. Un pool important de matières en suspension du plateau continental en constante recirculation alimentant le prodelta a été identifié: des particules terrigènes et marines déjà dégradées, ayant subi plusieurs cycles de déposition/resuspension, diluent les particules rhodaniennes, diminuant ainsi la labilité du matériel atteignant le sédiment. Enfin, des mesures de respiration dans la colonne d'eau ont souligné l'effet des variations du régime hydrologique du Rhône qui modifient distinctement les termes d'export de carbone du delta vers la marge continentale.

La gestion de quantités importantes de sédiments issus des opérations de dragage de barrage et curage de rivières est un défi économique et environnemental majeur. Une alternative écologique au stockage ou au rejet en mer est à envisager afin de valoriser cette grande quantité de matière première potentielle. Ces matériaux peuvent intéresser la filière du génie civil et plus particulièrement les travaux routiers. Dans ce travail de thèse nous nous sommes intéressés à la valorisation des sédiments de dragage du barrage de Kherrata et de l’oued de la Soummam. Dans un premier temps nous avons caractérisé d'un point de vu physique, minéralogique et mécanique les deux sédiments étudiés. Cette caractérisation a révélé que pour valoriser les sédiments il est nécessaire d'améliorer leurs propriétés mécaniques. Pour ce faire nous avons choisi de les traiter à l'aide de liants hydrauliques (chaux éteinte et ciment). Une étude paramétrique non exhaustive a été réalisée en faisant varier le pourcentage de liants dans les sédiments. Nous nous sommes également intéressés à l'influence des correcteurs granulométriques sur le comportement mécanique. Les traitements, à la chaux ou aux ciments permettent d'améliorer les résistances mécaniques. Toutefois, le traitement au ciment à l'avantage d'être plus intéressant en termes de dosage incorporé et durée du traitement. Du point de vue de la durabilité le traitement au ciment des sédiments est plus approprié et permet d'obtenir un matériau en conformité avec le GTR pour être utilisé en couche de forme de chaussée<br>Management of large volume of sediment from the dam and river dredging is important economic and environmental challenge. An ecological alternative of storage or disposal at sea must be considered in order to develop this raw material. These sediments are interesting in civil engineering particularly for the roadworks sector. In this thesis we focused on dredging materials of Kherrata and Wadi Soummam.We studied the physical characteristic, mineralogical and mechanical of sediments. This characterization showed that it is necessary to improve their mechanical properties if we hope to used sediments on roadworks. For that we have chosen to realized an hydraulic treatement with binder (hydrated lime and cement). A non-exhaustive parametric study was conducted by varying percentage of binder in sediment. We are also interested to the influence of particle size correctors on the mechanical behavior. The treatment with lime or cement can improve the mechanical caracteristic. However, cement treatment offers the advantage to be more interesting in terms of incorporated dosage and length of treatment. From the durability point of view cement treatment of our sediment is more appropriate and provides a final material to be used in subgrade layer in accordance with the GTR reglementation

L'accumulation des sédiments au fond des cours d'eau conduit à leur envasement. Une grande quantité de ces sédiments est contaminée par des polluants organiques et inorganiques. Leur gestion soulève donc des défis technologiques, économiques et environnementaux de plus en plus importants. C'est dans ce contexte que la société Solvay a mis au point le procédé de traitement Novosol® qui se décompose en deux phases : la phosphatation et la calcination. La présente étude porte sur la valorisation des sédiments fluviaux pollués, après traitement avec le procédé Novosol®, dans la brique cuite. Le sédiment traité (ST) est composé majoritairement de quartz, de calcite et d'hématite. Sa masse volumique absolue est de 2,66 g.cm-3 comparable à celle du quartz. L'étude expérimentale menée en laboratoire a montré la faisabilité d'incorporation de ST dans la brique cuite comme un matériau de substitution au sable et à l'argile. Il a également été montré que la résistance à la compression est influencée par la quantité de sédiment. En effet, l'augmentation de cette dernière entraine une diminution de la résistance mécanique. Deux essais industriels ont été réalisés en se basant sur les résultats obtenus en laboratoire. Ils ont montré que le ST peut se substituer au sable et à l'argile avec des taux de substitution allant jusque 28% sans aucun changement de processus de fabrication. Les briques produites avec 28% de ST ont une résistance mécanique supérieure à celle de la brique standard. Enfin, il a été également montré que la granulométrie et la minéralogie du sédiment sont des facteurs déterminants qui influencent la qualité des briques produites.

La gestion de quantités importantes de sédiments issus des opérations de dragage de barrage et curage de rivières est un défi économique et environnemental majeur. Une alternative écologique au stockage ou au rejet en mer est à envisager afin de valoriser cette grande quantité de matière première potentielle. Ces matériaux peuvent intéresser la filière du génie civil et plus particulièrement les travaux routiers. Dans ce travail de thèse nous nous sommes intéressés à la valorisation des sédiments de dragage du barrage de Kherrata et de l’oued de la Soummam. Dans un premier temps nous avons caractérisé d'un point de vu physique, minéralogique et mécanique les deux sédiments étudiés. Cette caractérisation a révélé que pour valoriser les sédiments il est nécessaire d'améliorer leurs propriétés mécaniques. Pour ce faire nous avons choisi de les traiter à l'aide de liants hydrauliques (chaux éteinte et ciment). Une étude paramétrique non exhaustive a été réalisée en faisant varier le pourcentage de liants dans les sédiments. Nous nous sommes également intéressés à l'influence des correcteurs granulométriques sur le comportement mécanique. Les traitements, à la chaux ou aux ciments permettent d'améliorer les résistances mécaniques. Toutefois, le traitement au ciment à l'avantage d'être plus intéressant en termes de dosage incorporé et durée du traitement. Du point de vue de la durabilité le traitement au ciment des sédiments est plus approprié et permet d'obtenir un matériau en conformité avec le GTR pour être utilisé en couche de forme de chaussée<br>Management of large volume of sediment from the dam and river dredging is important economic and environmental challenge. An ecological alternative of storage or disposal at sea must be considered in order to develop this raw material. These sediments are interesting in civil engineering particularly for the roadworks sector. In this thesis we focused on dredging materials of Kherrata and Wadi Soummam.We studied the physical characteristic, mineralogical and mechanical of sediments. This characterization showed that it is necessary to improve their mechanical properties if we hope to used sediments on roadworks. For that we have chosen to realized an hydraulic treatement with binder (hydrated lime and cement). A non-exhaustive parametric study was conducted by varying percentage of binder in sediment. We are also interested to the influence of particle size correctors on the mechanical behavior. The treatment with lime or cement can improve the mechanical caracteristic. However, cement treatment offers the advantage to be more interesting in terms of incorporated dosage and length of treatment. From the durability point of view cement treatment of our sediment is more appropriate and provides a final material to be used in subgrade layer in accordance with the GTR reglementation

"De par leur volume important, la gestion des sédiments de dragage représente un grand défi pour notre société. Leur contamination en métaux lourds et en micropolluants organiques fait qu'actuellement, la plupart des sédiments sont considérés comme déchets dangereux et sont mis en décharge. Ceci va à l'encontre de la politique actuelle où, dans le cadre d'un développement durable, la loi française favorise la valorisation afin que seuls les déchets ultimes soient mis en décharge. C'est dans ce contexte que la société Solvay a développé le procédé NOVOSOL(r) pour le traitement des sédiments pollués en vue d'une valorisation " matière ". Le procédé comporte deux étapes : une immobilisation des métaux lourds par formation d'apatites lors d'une phosphatation par acide phosphorique et une destruction des matières organiques par calcination. L'objectif de cette thèse est de valoriser des sédiments fluviaux traités par le procédé NOVOSOL(r) dans des matériaux routiers pour assises de chaussée. Les études expérimentales en laboratoire comportent deux aspects : performance mécanique et comportement à la lixiviation des matériaux. Les sédiments traités NOVOSOL(r) sont introduits dans des matériaux traités aux liants hydrauliques en substitution d'une partie ou en totalité du sable traditionnel. L'élaboration des matériaux selon la méthodologie d'étude en vigueur ne présente aucune difficulté. L'augmentation de la teneur en sédiments entraîne une demande en eau accrue et les matériaux ainsi réalisés sont moins compacts que des matériaux témoins. Ceci est attribuable aux caractéristiques des sédiments traités NOVOSOL(r) : teneur en fines importante, la friabilité et la porosité des grains. Ces caractéristiques ont pour conséquence d'affaiblir le squelette granulaire, ce qui se traduit par une diminution du module d'élasticité des matériaux. . . . "<br>The management of dredged sediments is a challenge for our society because of their huge volume. The contamination of heavy metals and organic micro pollutants make that the majority of dredged sediments are regarded as dangerous waste and are put in discharge. This isn't in the same point of view of the durable development policy: the French law supports the valorization so that only ultimate waste is put in discharge. In this context, Solvay Company has developed the process NOVOSOL(r) for the treatment of the dredged sediments polluted. The process comprises two stages: an immobilization of heavy metals by formation of apatite under a phosphatising reaction with acid phosphoric and a destruction of the organic matter by a calcination. The goal of this thesis is to use river sediments treated by the process NOVOSOL(r) in road base materials. Experimental studies in laboratory comprise two aspects: mechanical performance and leaching behaviour. The treated sediments by NOVOSOL(r) are introduced into road base mixes treated with cementitious binders as substitute for regular sand. The preparation of materials according to the normalized methodology in laboratory does not present any difficulty. As the treated sediments content increases, the water demand increases and the materials are less compact than reference material. This is due to the characteristics of treated sediments: important ratio of fines, friability and the porosity of granular. These characteristics have as a consequence to weaken the granular skeleton, which results in a reduction in the stiffness module of materials. On the other side, the reactivity of treated sediments NOVOSOL(r) in the matrix of cimentitious binder and a better homogeneity of materials lead to an improvement of the tensile strength. Mechanical performance of all the materials with of treated sediments NOVOSOL(r) evaluated by index of elastic quality is better than that of the reference material. .