Construction d'outils opérationnels pour l'évaluation du comportement des matériaux cimentaires en réseau d'assainissement
Résumé
Several deteriorations of concrete were detected in sewer environment. Some of these deteriorations are due to hydrogen sulphide presence in the aerial part of sewer pipe. Indeed, some microorganisms (mainly sulfur-oxidizing microorganisms) consume H2S as nutrients and provoke oxidation of H2S into sulfuric acid. This sulfuric acid production leads to the cementitious matrix dissolution and expansive products formation (gypsum and ettringite). These mechanisms conduct to expensive work of rehabilitation and more efficient solutions are essential, in particular for the choice of materials, to a better management of wastewater collection systems. The aim of this study is to determine the behaviour of different cementitious materials exposed to sewer pipe conditions over time. A laboratory test and a model were proposed to answer to this request. The laboratory test reproduces and accelerates biodeterioration mechanisms. Different cementitious materials (mortars based on CEM I, CEM III, CEM V, and CAC cements) were exposed to this test and their behavior was studied thanks to three sustainability criteria (visual aspect, surface pH, and weight loss). The better resistance of CAC mortars is strongly highlighted with these sustainability criteria. The model used simulates the sulfuric acid attack of the same cements as in the experimental part. This model also highlights the better resistance of CAC cement and the main reason is the mineralogical composition of this type of cement. Consequently, these two technics lead to preconize a chemical composition adapted to these aggressive conditions.
Différentes dégradations des matériaux cimentaires sont observées dans les réseaux d'assainissement. Certaines de ces dégradations sont, par exemple, provoquées par la présence de l'hydrogène sulfuré dans la partie aérienne des canalisations. En effet, des micro-organismes sulfooxydants, constituant en partie le biofilm déposé sur la paroi cimentaire de cette partie aérienne de la canalisation, consomment l'hydrogène sulfuré et provoquent l'oxydation de ce gaz en acide sulfurique. Cette production d'acide sulfurique entraîne la dissolution de la matrice cimentaire et la formation de produits expansifs tels que le gypse et l'ettringite. Ces mécanismes de biodétérioration conduisent à des travaux de réhabilitation onéreux, et des solutions efficaces notamment dans le choix des matériaux sont donc essentielles pour une meilleure gestion des réseaux d'assainissement. Le but de cette étude est de déterminer le comportement dans le temps de différents types de matériaux cimentaires exposés aux conditions d'un réseau d'assainissement. Un test en laboratoire ainsi qu'un modèle sont proposés afin de répondre à cette problématique. Le test en laboratoire reproduit et accélère les mécanismes de biodétérioration. Différents types de matériaux cimentaires - mortiers à base de ciments CEM I, CEM III, CEM V et de ciments d'aluminate de calcium (CAC) - sont exposés au test de biodétérioration et leur comportement est étudié à partir de trois principaux critères (l'aspect visuel, la mesure du pH de surface et la mesure d'une perte de masse après un traitement aux ultrasons). Le modèle utilisé en parallèle simule l'attaque par l'acide sulfurique de ces mêmes matériaux. Les résultats expérimentaux obtenus ainsi que le modèle soulignent fortement la meilleure résistance des ciments d'aluminate de calcium par rapport aux ciments Portland. La principale raison justifiant cette meilleure résistance est la composition minéralogique de ce type de ciment. Ces deux outils opérationnels permettent donc de préconiser l'utilisation de certains de ces matériaux dans les conditions agressives d'un réseau d'assainissement.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)