Conclusion de l'état de l'art

La première partie de l'état de l'art a permis de comprendre l'autocicatrisation naturelle, mais il y est aussi exposé les diérentes approches et techniques développées pour l'éva- luation de ce phénomène. Ces techniques sont par ailleurs réutilisées par diérents auteurs pour l'évaluation des processus de biocicatrisation sur matériaux cimentaires.

La deuxième partie de ce chapitre présente les solutions techniques envisagées pour amé- liorer l'autocicatrisation naturelle. Certaines voies envisagées reposent sur les mêmes prin- cipes que l'autocicatrisation naturelle en favorisant la formation de calcite ou de C-S-H pour colmater les ssures. D'autres voies explorent des systèmes radicalement diérents : utilisation de polymères ou de matériaux à mémoire de forme. Si certaines approches pa- raissent prometteuses, aucune n'est ecace à 100% et toutes relèvent des limites et des inconvénients.

Ainsi la troisième partie de cette état de l'art présente la biocicatrisation et les diérents processus bactériens qui favorisent, directement ou indirectement, la cicatrisation des s- sures. Les bactéries peuvent contribuer directement à la fermeture des ssures en produi-

sant les enzymes ou les réactifs nécessaires à la formation de produits de cicatrisation. Elles peuvent aussi indirectement agir sur les mécanismes de précipitation par l'inuence de leur ζ-potentiel ou par la formation de biolms. La biocicatrisation ore un large éventail de possibilité mais présente également une grande complexité par les nombreux mécanismes possibles et les nombreux paramètres d'inuences tels que la température, le pH ou la composition ionique du milieu.

La quatrième et dernière partie de ce chapitre passe en revue les solutions mises en ÷uvre dans le cadre de la biocicatrisation des matériaux cimentaires. Les objectifs des techniques de biocicatrisation développées sont essentiellement regroupés en trois catégories :

- Traitement de surface des matériaux,

- Réparation des ssures applicable après la ssuration, - Capacité d'autocicatrisation au matériau.

De ces objectifs découlent diérentes approches et modes de traitements. L'immersion ou l'imprégnation des matériaux dans des solutions bactériennes peut constituer un traite- ment de surface ou de réparation des ssures. D'autres auteurs choisissent d'injecter les solutions bactériennes directement dans les ssures. Les techniques visant à conférer une capacité d'autocicatrisation au matériau via les bactéries nécessitent d'inclure la solution de traitement au sein même du matériau.

Cette diversité dans les objectifs xés et les techniques utilisées rend dicile la comparaison de l'ecacité des traitements. Notamment, les compositions des milieux de culture sont très diversiées sans explication quant au choix fait.

De façon générale les études sur la biocicatrisation ne tiennent que rarement compte du phénomène de l'autocicatrisation naturelle et de ses interactions possibles avec le traite- ment bactérien.

Le mode de ssuration est une autre limite constatée dans l'ensemble des études. La plupart des ssures étudiées sont réparties en deux catégories : articielles, an de pouvoir maitriser leurs ouvertures ou réalistes, mais dont l'ouverture n'est pas maîtrisée. Pourtant il est clair que le réalisme et la maîtrise de l'ouverture des ssures inuencent tous les processus de cicatrisation qui peuvent toucher les matériaux cimentaires. De plus, la surface interne des ssures étudiées n'est pas carbonatée. Ce paramètre peut avoir un rôle particulièrement important du fait des interactions chimiques possibles entre la pâte de ciment et le milieu de culture bactérien, notamment avec l'eet du pH. Les ssures sur un ouvrage de génie civil sont carbonatées à cause de l'exposition des structures à l'environnement extérieur.

La conception d'un traitement bactérien réaliste pour une application réelle doit prendre en compte l'état de carbonatation des ssures.

C'est riches de toutes ces informations et conscient des lacunes existantes que s'est dénie la démarche expérimentale de cette thèse.

CHAPITRE 3

Objectifs de la thèse et démarche expérimen-

tale

3.1 Problématique

La biocicatrisation est le processus par lequel les ssures présentes dans le matériau se referment grâce à l'inuence, directe ou indirecte, des bactéries. La biocicatrisation est un phénomène complexe qui peut reposer sur des mécanismes très variés. Le principal phénomène de biocicatrisation dans les matériaux cimentaires décrit dans la littérature, repose sur la formation de carbonate de calcium provoquée par l'activité bactérienne. Les souches bactériennes, les métabolismes à l'÷uvre, les modes de traitement sont nombreux pour parvenir à une solution de réparation. Néanmoins, il est possible de résumer les interactions du système de biocicatrisation en quatre éléments :

- Le matériau, avec sa composition, la morphologie de ses ssures ; - L'environnement, avec la température, l'humidité, CO2, O2;

- Les bactéries, avec leur physiologie, leur métabolisme, leur cinétique de croissance ; - Le milieu de culture, avec les nutriments pour assurer l'activité bactérienne et les

précurseurs apportant les réactifs pour produire le carbonate de calcium.

Ces quatre éléments interagissent et ont une inuence sur le processus de biocicatrisation (gure 3.1).

Le matériau, par sa chimie, son pH, sa rugosité et par la géométrie de ses ssures inuence l'action des bactéries et les équilibres chimiques du milieu de culture.

L'environnement, via la température, l'humidité, le CO2 atmosphérique, inuence le ma-

tériau, avec notamment le phénomène d'autocicatrisation naturelle. La température et l'accès à l'oxygène inuencent également fortement la cinétique de croissance des bacté- ries.

Le milieu de culture interagit avec les bactéries en leur apportant les nutriments nécessaires à leur croissance. Les précurseurs de précipitation du milieu de culture apportent le calcium

Figure 3.1 Facteurs d'inuences du processus de biocicatrisation.

et les carbonates, qui constituent les réactifs nécessaires à la formation de carbonate de calcium. Ces précurseurs inuencent l'activité bactérienne mais également le matériau cimentaire. Le milieu de culture peut réagir chimiquement avec le matériau, en produisant notamment des précipités.

Les bactéries, par leurs métabolismes et leurs physiologies, consomment les composés du milieu de culture. Elles se xent et modient le matériau cimentaire, notamment en favo- risant la précipitation de carbonate de calcium dans les ssures.

La compréhension du mécanisme et surtout la dicile tâche de dissociation des diérents paramètres d'inuence ouvrent encore le champ à de nombreuses études.

Ainsi, se dénit la problématique de cette étude :

Comment identier les rôles spéciques du matériau, de l'environnement, du milieu de croissance et des bactéries dans la biocicatrisation des matériaux cimentaires, an de les faire agir en synergie ?