Sujet de thèse IFSTTAR

English version
Fiche détaillée :

Titre : Amélioration de granulats de béton recyclé par bioprécipitation

Laboratoire principal - Référent principal   -

Directeur du laboratoire principal   -

Spécialité de la thèse Génie civil

Axe 2 - COP2017 - Améliorer l'efficience et la résilience des infrastructures

Site principal Marne-la-Vallée

Etablissement d'inscription ECOLE CENTRALE NANTES

Ecole doctorale SCIENCES POUR L'INGENIEUR, GEOSCIENCES, ARCHITECTURE (SPIGA)

Directeur de thèse prévu SEDRAN Thierry  -  Université Gustave Eiffel  -  MAST - MIT

Type de financement prévu Contrat doctoral  - Ifsttar

Résumé

Les granulats de béton recyclé (GBR) contiennent, de par leur origine, de la pâte de ciment résiduelle qui leur confère une forte porosité et des performances modérées. La porosité conduit à une absorption d’eau forte. C’est une difficulté importante sur le plan industriel car elle complique l’ajustement de l’eau dans les bétons qui permet de maitriser leur ouvrabilité en production. Le processus de fabrication des GBR conduit à avoir plus de pâte dans les particules les plus fines et donc plus d’absorption. En conséquence, si aujourd’hui l’industrie recycle relativement bien les gravillons de GBR dans les bétons, elle utilise peu les sables de GBR, du fait de leur plus grande porosité. Or, lors de la fabrication des GBR, on obtient environ 50 % de sables et 50 % de gravillons. En conséquence, la porosité des sables de GBR est un frein à l’économie circulaire du béton.
Un certain nombre de techniques ont été proposées pour éliminer ou améliorer la pâte de ciment résiduelle mais elles posent des problèmes de coût. La carbonatation naturelle des GBR par le CO2 atmosphérique contribue à diminuer leur absorption d’eau en obstruant leur porosité, mais c’est une réaction qui dure plusieurs mois. Des recherches sont en cours pour faire de la carbonatation accélérée (en concentrant le CO2 par exemple) à l’échelle industrielle.
Le présent travail explore une idée alternative qui consiste à former en quelques jours, à l’aide de bactéries biocalcifiantes, une gangue de CaCO3 autour des GBR et surtout de la partie sableuse, afin de limiter l’accès de l’eau à leur porosité.Dans un premier temps, des bactéries candidates non pathogènes ont été identifiées, sélectionnées, adaptées au milieu alcalin des GBR, puis nous avons vérifié leur aptitude à produire du CaCO3. Dans un second temps, nous avons déterminé les conditions qui favorisent une croissance des bactéries et une production de CaCO3 homogènes sur la surface de milieux gélosés modèles. L’homogénéité est en effet une condition sine qua non pour obtenir une bonne étanchéité à l’eau. Nous avons ainsi confirmé l’intérêt de sélectionner des bactéries capables de produire du biofilm. Enfin, les procédés développés ont été appliqués à des disques de mortier modèles facilitant les observations visuelles. Les résultats préliminaires confirment qu’il est possible de faire baisser l’absorption de ces mortiers de façon notable à l’échéance d’un mois.
Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ces résultats encourageants sur sable de GBR.

Mots-clefs: béton, recyclage, sable de béton recyclé, biocarbonatation, absorption d’eau

Laboratoire principal - Référent principal	-
Directeur du laboratoire principal	-
Spécialité de la thèse	Génie civil
Axe	2 - COP2017 - Améliorer l'efficience et la résilience des infrastructures
Site principal	Marne-la-Vallée
Etablissement d'inscription	ECOLE CENTRALE NANTES
Ecole doctorale	SCIENCES POUR L'INGENIEUR, GEOSCIENCES, ARCHITECTURE (SPIGA)
Directeur de thèse prévu	SEDRAN Thierry - Université Gustave Eiffel - MAST - MIT
Type de financement prévu	Contrat doctoral - Ifsttar
Résumé Les granulats de béton recyclé (GBR) contiennent, de par leur origine, de la pâte de ciment résiduelle qui leur confère une forte porosité et des performances modérées. La porosité conduit à une absorption d’eau forte. C’est une difficulté importante sur le plan industriel car elle complique l’ajustement de l’eau dans les bétons qui permet de maitriser leur ouvrabilité en production. Le processus de fabrication des GBR conduit à avoir plus de pâte dans les particules les plus fines et donc plus d’absorption. En conséquence, si aujourd’hui l’industrie recycle relativement bien les gravillons de GBR dans les bétons, elle utilise peu les sables de GBR, du fait de leur plus grande porosité. Or, lors de la fabrication des GBR, on obtient environ 50 % de sables et 50 % de gravillons. En conséquence, la porosité des sables de GBR est un frein à l’économie circulaire du béton. Un certain nombre de techniques ont été proposées pour éliminer ou améliorer la pâte de ciment résiduelle mais elles posent des problèmes de coût. La carbonatation naturelle des GBR par le CO2 atmosphérique contribue à diminuer leur absorption d’eau en obstruant leur porosité, mais c’est une réaction qui dure plusieurs mois. Des recherches sont en cours pour faire de la carbonatation accélérée (en concentrant le CO2 par exemple) à l’échelle industrielle. Le présent travail explore une idée alternative qui consiste à former en quelques jours, à l’aide de bactéries biocalcifiantes, une gangue de CaCO3 autour des GBR et surtout de la partie sableuse, afin de limiter l’accès de l’eau à leur porosité.Dans un premier temps, des bactéries candidates non pathogènes ont été identifiées, sélectionnées, adaptées au milieu alcalin des GBR, puis nous avons vérifié leur aptitude à produire du CaCO3. Dans un second temps, nous avons déterminé les conditions qui favorisent une croissance des bactéries et une production de CaCO3 homogènes sur la surface de milieux gélosés modèles. L’homogénéité est en effet une condition sine qua non pour obtenir une bonne étanchéité à l’eau. Nous avons ainsi confirmé l’intérêt de sélectionner des bactéries capables de produire du biofilm. Enfin, les procédés développés ont été appliqués à des disques de mortier modèles facilitant les observations visuelles. Les résultats préliminaires confirment qu’il est possible de faire baisser l’absorption de ces mortiers de façon notable à l’échéance d’un mois. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ces résultats encourageants sur sable de GBR.
Mots-clefs:	béton, recyclage, sable de béton recyclé, biocarbonatation, absorption d’eau

Liste des sujets

Candidatures fermées