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Délivré par Université Paul Sabatier Spécialité : Génie Civil
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M. Guy DEPELSENAIRE, Ingénieur, SOLVAY SA, examinateur
M. Gilles ESCADEILLAS, Professeur, Université Paul Sabatier Toulouse, examinateur M. Patrick GERMAIN, Professeur, INSA de Lyon, rapporteur
M. Bernard HUSSON, Maître de Conférences HDR, Université Paul Sabatier Toulouse, directeur de thèse
M. Ange NZIHOU, Professeur, Ecole des Mines d’Albi, directeur de thèse M. William PRINCE-AGBODJAN, Professeur, INSA de Rennes, rapporteur
Ecole doctorale : Mécanique, Energétique,Génie Civil,Procédés
Unité de recherche : Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions & centre RAPSODEE Directeur(s) de Thèse : Bernard HUSSON, Ange NZIHOU
Présentée et soutenue par Christelle TRIBOUT Le 10 novembre 2010
Titre : Valorisation de sédiments traités en techniques routières :
contribution à la mise en place d’un protocole d’acceptabilité
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Je tiens tout d’abord à remercier particulièrement Bernard Husson, un de mes directeurs de thèse, avec qui j’avais déjà eu le plaisir de travailler précédemment, pour sa disponibilité et sa grande capacité d’écoute. Il m’a constamment soutenu dans mes démarches, a toujours pris en compte mon avis et a su également me conseiller tout au long de ma thèse. Je le remercie également pour son dévouement, sa gentillesse que j’ai pu constater notamment lors de nos nombreux déplacements. Je tiens également à remercier Ange Nzihou, mon autre directeur de thèse, pour m’avoir accueillie chaleureusement dans son laboratoire, m’avoir permis d’intégrer une autre équipe de recherche qui ne travaille pas dans le génie civil (et qui est mon domaine de compétences initial) et pour m’avoir fait profiter aussi de sa notoriété internationale. Je lui en suis également reconnaissante pour m’avoir permis de participer à un congrès international à l’autre bout du monde et pour la confiance qu’il m’a accordée.
Cette co-direction de thèse m’a permis d’enrichir mes connaissances scientifiques et de vivre au sein de deux équipes de recherche, ce qui est forcément très formateur.
Je souhaite également exprimer ma gratitude envers la société SOLVAY pour m’avoir fait confiance et m’avoir permis d’intégrer leur équipe de recherche. J’espère avoir répondu à leurs attentes et je tiens à remercier tout particulièrement Guy Depelsenaire, chef de projet chez Solvay S.A., pour son attention accordée à mon travail. Son ouverture d’esprit et sa capacité d’écoute sont particulièrement appréciables et rares dans un tel contexte de recherche. Je voudrais aussi remercier Christine Tahon, Directeur-Général chez Solvay S.A. pour sa sympathie et sa bonne humeur qui sont des sources de motivation. Je tiens également à les remercier pour me permettre de faire encore un autre petit bout de « route » à leurs côtés…
Je tiens à remercier Gilles Escadeillas, directeur du laboratoire du LMDC, pour m’avoir permis de travailler il y a quelque temps à la Fonction Transfert, ce qui m’avait déjà permis d’avoir un avant-goût du travail de recherche en laboratoire et aussi pour m’avoir conseillée tout au long de mon parcours aussi bien dans mes travaux de recherche et d’enseignement que dans mon projet professionnel.
Je remercie également Patrick Germain et William Prince-Agbodjan qui ont bien voulu être rapporteurs sur ce travail ; leurs remarques et les discussions engendrées m’ont été très utiles. Un merci tout particulier à Bernard Attard, technicien au LMDC, pour son dévouement et sa grande disponibilité, sans qui aucune éprouvette n’aurait pu voir le jour. Il m’a été d’un grand soutien pour la réalisation de mon travail expérimental, aussi bien moral que physique (car fabriquer des éprouvettes de plus de 16kg n’a pas été une mince affaire !!). Il a rendu également ces réalisations bien plus agréables par sa gentillesse et sa galanterie.
Je tiens également à remercier Thanh Binh Nguyen, mon prédécesseur, pour ses bons conseils, sa bienveillance et sa gentillesse. Il m’a permis d’aborder avec sérénité mon début de thèse et je l’en remercie beaucoup.
J’ai également une grande reconnaissance pour tous les techniciens du centre RAPSODEE d’Albi (Céline, Jean-Marie, Sylvie) qui ont été très compréhensifs vis-à-vis des difficultés que pose une thèse en collaboration entre deux laboratoires. Ils m’ont permis d’éviter de longs déplacements et ont toujours su maintenir ma place dans le laboratoire. Je les remercie également pour leur dévouement et leur bonne volonté pour me tenir toujours régulièrement informée de mes expériences « à distance », tout en acceptant les contraintes engendrées par ma localisation sur Toulouse.
galanterie en m’aidant à porter ma fameuse cellule.
Je tiens également à remercier Simone Julien pour sa disponibilité, pour ses remarques précieuses lors de diverses discussions sur mon travail de recherche et même sur des sujets scientifiques qui ne font pas partie de son domaine de compétence...
Je voudrais aussi citer tout le personnel technique du laboratoire du LMDC, particulièrement René pour m’avoir aidée dans le sciage des éprouvettes (qui n’était pas évident…) ainsi que David et Damien pour avoir pris le relais, Marc pour me dépanner sur l’essai de percolation, Laurent, Fabien et Sylvain pour les petits soucis de tous les jours, Maud pour les manips de chimie,…
Merci également à Yoan Cazard du LRPC et Philippe de Parseval du LMTG pour m’avoir permis de faire des mesures dans leur laboratoire et pour avoir répondu à mes questions.
Je remercie également mes collègues doctorants du centre RAPSODEE et du LMDC qui ont créé une bonne ambiance dans les deux laboratoires : Mouna pour sa disponibilité, sa gentillesse, son aide, son grand dévouement et aussi pour tous les bons moments qu’on a passé ensemble à Lyon, à Pékin ou ailleurs, Jocelyn, Fidy, Oly, Thomas, Paco, Pauline, Xiao Xiao, Youcef …
Un grand merci également à tous les enseignants-chercheurs du LMDC (Gilles (Klysz), Thierry, Jean-Emmanuel, Arnaud, Marie…) et du centre RAPSODEE (Elisabeth et Henri) qui m’ont aidé au cours de mes activités dans les deux laboratoires.
Enfin, ce travail de thèse ne voudrait rien dire sans remercier mes parents pour leur dévouement incommensurable, qui m’ont toujours soutenue et poussée à donner le meilleur de moi-même, malgré l’éloignement que cela a engendré, ma sœur que j’adore, mes amis, mes beaux-parents. Bien sûr, un grand merci à Yann-Yvain, mon chéri, pour son amour sans limite, qui a su m’écouter parler pendant des heures sur des sujets qui ne devaient pas beaucoup l’intéresser (mais qu’est-ce que l’amour ne fait pas faire…) et qui a su être là à chaque instant, malgré la distance, pour me soutenir, me conseiller et me donner confiance en moi.
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Cette thèse a été financée par la société SOLVAY dans le cadre d’un contrat CIFRE (novembre 2007 – octobre 2010).
Elle s’inscrit dans une démarche de recherche à caractère fondamental et appliqué permettant de mieux comprendre le comportement des matériaux routiers dans lesquels sont introduits des déchets traités. Une des préoccupations majeures est également de confronter les résultats expérimentaux aux différents aspects normatifs et législatifs disponibles en matière de valorisation de matériaux alternatifs en techniques routières.
La problématique abordée dans cette thèse nécessite une approche pluridisciplinaire : génie civil, génie des procédés et environnement. C’est pourquoi le travail expérimental a été réalisé en collaboration entre deux laboratoires d’accueil : le Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions (LMDC) de l’Université de Toulouse et le Centre de Recherche d'Albi en génie des Procédés des Solides Divisés, de l'Energie et de l'Environnement (RAPSODEE) de l’Ecole des Mines d’Albi-Carmaux.
Le LMDC est un laboratoire de Génie Civil et ce travail s’inscrit dans un des thèmes qui y est développé, concernant l’élaboration et la caractérisation des matériaux avec notamment la valorisation de déchet, ici dans les structures routières.
Le centre RAPSODEE est un laboratoire de Génie des Procédés et ce sujet s’inscrit dans l’axe « Valorisation énergie et matière de bio-produits ».
Cette thèse fait suite à de nombreux travaux réalisés sur le procédé Novosol®, mis au point par Solvay pour traiter les sédiments de dragage pollués. Différents aspects ont déjà été abordés : la caractérisation du procédé lui-même, la valorisation des sédiments dans différents secteurs du BTP (béton, brique, couche de forme et d’assises de chaussée, remblais,...) ainsi que la construction d’un plot expérimental dans lequel des sédiments traités Novosol® ont été introduits dans les couches d’assise. Certains résultats issus de ces précédents travaux sont directement utilisés mais un état de l’art des acquis est également présenté dans ce travail pour que le lecteur puisse retrouver les sources nécessaires.
Il est important également de signaler que cette thèse n’a pas été rédigée de façon « académique » avec les deux parties traditionnelles : bibliographie et partie expérimentale. Les besoins bibliographiques sont satisfaits au fur et à mesure du manuscrit ; ce choix a été fait pour rendre la lecture du manuscrit plus fluide.
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1.1. Définition ... 6 1.2. Nécessité du dragage ... 81.2.1. Pourquoi faut-il extraire les sédiments ?... 8
1.2.2. Les chiffres ... 10
1.2.3. Les techniques de dragage ... 12
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3.1. Au niveau du sédiment ... 18 3.2. Au niveau de la valorisation... 204
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4.1. Historique des études déjà réalisées ... 204.2. Description de cette étude... 21
4.2.1. Objectifs... 21
4.2.2. Déroulement... 22
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2.1. Méthodes... 382.2. Courbe granulométrique du sédiment PC ... 39
2.3. Courbe granulométrique du sédiment PC 0/2 ... 40
2.4. Comparaison avec des sables classiques... 41
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3.3. Masse volumique réelle ... 44
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4.1. Méthodes et principes de mesure ... 454.1.1. Adsorption gazeuse ... 46
![Tableau A- 3 : Tableau synthétique des pratiques de curage par bassin hydrographique entre 1990 et 2000 [MIN, 02]](https://thumb-eu.123doks.com/thumbv2/123doknet/2224507.15295/24.892.113.840.121.359/tableau-tableau-synthetique-pratiques-curage-bassin-hydrographique-min.webp)
