Biodétérioration des matériaux cimentaires dans les ouvrages d'assainissement PDF Download
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Author: Jean Herisson
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Languages : fr
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Book Description
La nécessité de rénover les réseaux d'assainissement des grandes villes et les besoins de construire de nouvelles structures conduisent les gestionnaires de réseaux d'assainissement et les fabricants de canalisation à rechercher des solutions pour obtenir des installations d'assainissement durables. Parmi les détériorations rencontrées dans ces structures, 9% peuvent être attribués à la biodétérioration des matériaux cimentaires. Cette étude a deux objectifs principaux. Le premier est de développer un essai accéléré reproductible en laboratoire et qui donne des résultats proches de ceux obtenus sur site. Le second est d'étudier la biodétérioration des matériaux cimentaires pour mieux comprendre les mécanismes et plus spécifiquement la différence de comportement entre les matériaux à base de ciment d'aluminate de calcium (CAC) et de ciment Portland ordinaire (OPC). Dans ce cadre, différentes formulations cimentaires ont été exposées in situ afin de déterminer les paramètres influant sur la biodétérioration. En parallèle, des expériences en laboratoire ont été réalisées pour mieux comprendre chaque étape du mécanisme de biodétérioration. Les résultats des expositions sur site montrent que les matériaux à base de CAC ont une durabilité plus importante que les autres formulations cimentaires. Les études réalisées en laboratoire permettent d'attribuer ces meilleures performances à la teneur en aluminium qui inhibe la croissance des microorganismes tout en protégeant la matrice grâce à la précipitation d'une couche d'alumine hydratée dans la porosité et à la surface de ces matériaux et qui maintient le pH à 3,5-4. La chimie de surface a également un rôle important en favorisant ou non l'oxydation abiotique de l'H2S. Les résultats des expositions sur site et des différents essais de laboratoire ont été utilisés pour développer un essai accéléré donnant des résultats prometteurs.
Author: Jean Herisson
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La nécessité de rénover les réseaux d'assainissement des grandes villes et les besoins de construire de nouvelles structures conduisent les gestionnaires de réseaux d'assainissement et les fabricants de canalisation à rechercher des solutions pour obtenir des installations d'assainissement durables. Parmi les détériorations rencontrées dans ces structures, 9% peuvent être attribués à la biodétérioration des matériaux cimentaires. Cette étude a deux objectifs principaux. Le premier est de développer un essai accéléré reproductible en laboratoire et qui donne des résultats proches de ceux obtenus sur site. Le second est d'étudier la biodétérioration des matériaux cimentaires pour mieux comprendre les mécanismes et plus spécifiquement la différence de comportement entre les matériaux à base de ciment d'aluminate de calcium (CAC) et de ciment Portland ordinaire (OPC). Dans ce cadre, différentes formulations cimentaires ont été exposées in situ afin de déterminer les paramètres influant sur la biodétérioration. En parallèle, des expériences en laboratoire ont été réalisées pour mieux comprendre chaque étape du mécanisme de biodétérioration. Les résultats des expositions sur site montrent que les matériaux à base de CAC ont une durabilité plus importante que les autres formulations cimentaires. Les études réalisées en laboratoire permettent d'attribuer ces meilleures performances à la teneur en aluminium qui inhibe la croissance des microorganismes tout en protégeant la matrice grâce à la précipitation d'une couche d'alumine hydratée dans la porosité et à la surface de ces matériaux et qui maintient le pH à 3,5-4. La chimie de surface a également un rôle important en favorisant ou non l'oxydation abiotique de l'H2S. Les résultats des expositions sur site et des différents essais de laboratoire ont été utilisés pour développer un essai accéléré donnant des résultats prometteurs.
Author: Anais Grandclerc
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Book Description
Des détériorations importantes sont observées dans les réseaux d'assainissement en béton en raison de la présence d'hydrogène sulfuré (H2S). Différentes études ont montré qu'un environnement riche en hydrogène sulfuré entraîne, au contact de surfaces cimentaires, la sélection de bactéries sulfo-oxydantes (bactéries capables d'oxyder des composés soufrés réduits), menant à la production d'acide sulfurique. Cet acide détériore localement les réseaux par dissolution et recomposition minéralogique de la matrice cimentaire (formation de gypse et d'ettringite). Les réseaux ne collectent alors plus correctement les eaux usées et ce phénomène provoque donc des travaux de rénovation onéreux. Dans ce contexte, des solutions plus performantes que celles mises en place actuellement doivent être étudiées. L'objectif du projet FUI DURANET dans lequel s'inscrit cette thèse vise à proposer un essai accéléré et à développer un modèle.La mise en place d'essais abiotiques a permis de démontrer que cette première étape n'est pas l'étape limitante du phénomène de biodétérioration. En effet, le pH de surface des matériaux cimentaires adapté au développement microbien est rapidement atteint lorsqu'ils sont mis au contact de l'hydrogène sulfuré à une concentration élevée (100 ppm), quel que soit le matériau cimentaire considéré (mortiers à base de ciments CEM I, CEM III, CEM IV, CEM V, CAC et CSS). La modélisation de l'attaque par l'acide sulfurique et la mise en place d'un essai représentatif et accéléré ont ensuite été abordées pour prédire la durabilité des différents matériaux cimentaires de l'étude. Pour l'essai, différentes techniques d'ensemencement des microorganismes à la surface des matériaux cimentaires ont été comparées, afin de déterminer laquelle mène à la meilleure reproduction des conditions d'un réseau d'assainissement et à l'accélération des mécanismes de biodétérioration la plus importante. Ces essais permettent de préconiser l'utilisation de boues activées contenant un consortium de microorganismes, par rapport à l'utilisation de souches de collection, dont l'activité dépend trop fortement de leur adaptabilité aux conditions environnementales. L'ensemble des résultats, obtenus expérimentalement et par modélisation, montre une meilleure résistance des ciments d'aluminate de calcium et une dégradation très importante des ciments Portland face aux mécanismes mis en jeu, en accord avec les essais in-situ.
Author: Amaury Buvignier
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Languages : fr
Pages : 264
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Book Description
Une part importante de la détérioration des réseaux d'assainissement en matériau cimentaire est d'origine biologique. Dans ce contexte, les matériaux à base de ciment alumineux ont montré une meilleure durabilité que ceux à base de ciment Portland ordinaire, couramment utilisés. Les hypothèses de la littérature qui expliqueraient cette meilleure résistance sont centré sur l'aluminium (présent à plus de 50% dans les ciments alumineux pour seulement 5% dans les ciments Portland). L'objectif de cette thèse est de caractériser et hiérarchiser les mécanismes de résistance des matériaux cimentaires lors de la biodétérioration. Cela permettra de comprendre le rôle de l'aluminium dans les interactions entre les microorganismes et les matériaux cimentaires. Après des études en réacteur et des tests de biodétérioration de pâte de ciments en laboratoire, il semblerait que la principale cause de résistance est due à la réactivité des matrices cimentaires plus qu'à un effet inhibiteur de l'aluminium ou du matériau sur les microorganismes.
Author: Christine Lors
Publisher: EDP Sciences
ISBN: 2759821129
Category : Science
Languages : fr
Pages : 431
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Book Description
Cet ouvrage pluridisciplinaire est le fruit d’un travail collectif synthétisant les présentations effectuées par différents spécialistes des domaines concernés lors de l’école CNRS « BIODEMAT », qui a eu lieu en octobre 2014 à la Rochelle sous l’égide du CEFRACOR. Il est conçu pour des lecteurs de différentes spécialités sci...
Author: Awa Sawadogo
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Languages : fr
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Les ciments traditionnels contiennent du clinker Portland qui est à l'origine de fortes émissions de gaz à effet de serre. C'est pourquoi de nouveaux ciments plus éco-respectueux, tels que les ciments sulfo-alumineux, sont actuellement développés. Cette étude s'intéresse au processus de biodégradation de deux de ces ciments (CSA B et CSA F), par comparaison à deux ciments à base de clinker Portland (CEM I et CEM III). Des pâtes de ces quatre nuances cimentaires de même porosité initiale, ainsi que des mortiers, ont été exposés sur quatre différents sites du réseau d'assainissement de l'agglomération nancéienne. Ces échantillons ont été suivis et caractérisés (propriétés physico-chimiques, minéralogie de surface) à fréquence régulière pendant 18 mois. Les conditions environnementales (température, précipitations) de l'agglomération ont également été enregistrées durant cette période. Un essai d'attaque directe à l'acide sulfurique réalisé sur les 4 nuances cimentaires a permis de détecter en majorité du gypse sur leur surface. Il ressort alors que le gypse est le produit de dégradation majoritaire obtenue autant pour les ciments au clinker Portland que pour les CSA. L'analyse des surfaces des échantillons prélevés sur les sites a mis en évidence les éléments caractéristiques des premières phases de biodétérioration : dépôt de soufre, formation de gypse et d'ettringite. La colonisation bactérienne apparaît ainsi dès les premiers mois d'exposition des échantillons sur tous les sites. Néanmoins, certains sites présentent des densités bien plus élevées, notamment lorsque les conditions environnementales saisonnières sont optimales (humidité et température), et que la présence d'H2S favorable au développement bactérien est probable. Dans ce contexte, du soufre, puis du gypse notamment, apparaissent en surface des échantillons. Le CSA riche en fer et le moins bioréceptif, en raison apparemment de l'apparition en surface de gibbsite qui agirait comme un tampon pour inhiber la succession bactérienne.
Author: Mark Alexander
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9400754132
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 471
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Book Description
Concrete and cement-based materials must operate in increasingly aggressive aqueous environments, which may be either natural or industrial. These materials may suffer degradation in which ion addition and/or ion exchange reactions occur, leading to a breakdown of the matrix microstructure and consequent weakening. Sometimes this degradation can be extremely rapid and serious such as in acidic environments, while in other cases degradation occurs over long periods. Consequences of material failure are usually severe – adversely affecting the health and well-being of human communities and disturbing ecological balances. There are also large direct costs of maintaining and replacing deteriorated infrastructure and indirect costs from loss of production during maintenance work, which place a great burden on society. The focus of this book is on addressing issues concerning performance of cement-based materials in aggressive aqueous environments , by way of this State-of-the-Art Report. The book represents the work of many well-known and respected authors who contributed chapters or parts of chapters. Four main themes were addressed: I. Nature and kinetics of degradation and deterioration mechanisms of cement-based materials in aggressive aqueous environments, II. Modelling of deterioration in such environments, III. Test methods to assess performance of cement-based materials in such environments, and which can be used to characterise and rate relative performance and inform long term predictions, IV. Engineering implications and consequences of deterioration in aggressive aqueous environments, and engineering approaches to the problem.
Author: Christian Hellmich
Publisher:
ISBN: 9780784412992
Category : Electronic books
Languages : en
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Book Description
Proceedings of the Fifth Biot Conference on Poromechanics, held in Vienna, Austria, July 10-12, 2013. Sponsored by the Vienna University of Technology; the Engineering Mechanics Institute of ASCE. This collection contains 297 papers reflecting the advances in poromechanics since 2009. Applications of poromechanics in fields as varied as civil and geotechnical engineering, geophysics, acoustics, materials science, and bioengineering were addressed. Topics covered include: Biot theory in seismic wave propagation and dynamic poroelasticity for rocksMechanics of fluid-infiltrated earth materialsBlast and impact responses of porous mediaMulti-scale poromechanics of geomaterials and biomaterialsMulti-scale modeling and simulation of granular and porous mediaPoromechanical behavior of microporous and mesoporous materialsBiomechanics and biophysics of soft tissue and boneMulti-physics numerical modeling of geomaterialsComputational poromechanicsExperimental characterization and constitutive modeling of porous materialsModeling of underground storage of wastes and hydrocarbonsGas shale poromechanics at all scalesGeotechnical engineering applications and the mechanics of cohesive soilsCivil and geotechnical engineers, geophysicists, material scientists, and bio-engineering researchers will find these proceedings an excellent reference on poromechanics.
