Compréhension des mécanismes de biodétérioration des matériaux cimentaires dans les réseaux d'assainissement

Compréhension des mécanismes de biodétérioration des matériaux cimentaires dans les réseaux d'assainissement PDF 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.

Compréhension des mécanismes de biodétérioration des matériaux cimentaires dans les réseaux d'assainissement

Compréhension des mécanismes de biodétérioration des matériaux cimentaires dans les réseaux d'assainissement PDF Author: Anais Grandclerc
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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.

Biodétérioration des matériaux cimentaires dans les ouvrages d'assainissement

Biodétérioration des matériaux cimentaires dans les ouvrages d'assainissement PDF 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.

Caractérisation du rôle de l'aluminium dans les interactions entre les microorganismes et les matériaux cimentaires dans le cadre des réseaux d'assainissement

Caractérisation du rôle de l'aluminium dans les interactions entre les microorganismes et les matériaux cimentaires dans le cadre des réseaux d'assainissement PDF 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.

Handbook of Alkali-Activated Cements, Mortars and Concretes

Handbook of Alkali-Activated Cements, Mortars and Concretes PDF Author: F. Pacheco-Torgal
Publisher: Elsevier
ISBN: 1782422889
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 855

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Book Description
This book provides an updated state-of-the-art review on new developments in alkali-activation. The main binder of concrete, Portland cement, represents almost 80% of the total CO2 emissions of concrete which are about 6 to 7% of the Planet's total CO2 emissions. This is particularly serious in the current context of climate change and it could get even worse because the demand for Portland cement is expected to increase by almost 200% by 2050 from 2010 levels, reaching 6000 million tons/year. Alkali-activated binders represent an alternative to Portland cement having higher durability and a lower CO2 footprint. - Reviews the chemistry, mix design, manufacture and properties of alkali-activated cement-based concrete binders - Considers performance in adverse environmental conditions. - Offers equal emphasis on the science behind the technology and its use in civil engineering.

Microbiologically Influenced Corrosion

Microbiologically Influenced Corrosion PDF Author: Brenda J. Little
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 0470112441
Category : Science
Languages : en
Pages : 295

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A multi-disciplinary, multi-industry overview of microbiologically influenced corrosion, with strategies for diagnosis and control or prevention Microbiologically Influenced Corrosion helps engineers and scientists understand and combat the costly failures that occur due to microbiologically influenced corrosion (MIC). This book combines recent findings from diverse disciplines into one comprehensive reference. Complete with case histories from a variety of environments, it covers: Biofilm formation Causative organisms, relating bacteria and fungi to corrosion mechanisms for groups of metals Diagnosing and monitoring MIC Electrochemical techniques, with an overview of methods for detection of MIC The impact of alloying elements, including antimicrobial metals, and design features on MIC MIC of non-metallics Strategies for control or prevention of MIC, including engineering, chemical, and biological approaches This is a valuable, all-inclusive reference for corrosion scientists, engineers, and researchers, as well as designers, managers, and operators.

Odor and Corrosion Control in Sanitary Sewerage Systems and Treatment Plants

Odor and Corrosion Control in Sanitary Sewerage Systems and Treatment Plants PDF Author: Robert P. G. Bowker
Publisher: CRC Press
ISBN:
Category : Art
Languages : en
Pages : 152

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Very Good,No Highlights or Markup,all pages are intact.

The Control of Sulphides in Sewerage Systems

The Control of Sulphides in Sewerage Systems PDF Author: D. K. B. Thistlethwayte
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ISBN:
Category : Science
Languages : en
Pages : 200

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Performance of Cement-Based Materials in Aggressive Aqueous Environments

Performance of Cement-Based Materials in Aggressive Aqueous Environments PDF 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.

The European Cities and Technology Reader

The European Cities and Technology Reader PDF Author: David C. Goodman
Publisher: Psychology Press
ISBN: 9780415200820
Category : History
Languages : en
Pages : 328

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The European Cities and Technology Reader is divided into three main sections presenting key readings on: Cities of the Industrial Revolution (to 1870), European Cities since 1870 and the Urban Technology Transfer.

Minimization of Odors and Corrosion in Collection Systems

Minimization of Odors and Corrosion in Collection Systems PDF Author: Dirk Apgar
Publisher: International Water Assn
ISBN: 9781843397915
Category : Science
Languages : en
Pages : 220

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This project transfers state-of-the-art technology