Contribution à l’élaboration de sables de mâchefers améliorés en vue d’une valorisation dans la formulation de matériaux cimentaires
Contribution to the elaboration of upgraded mineral sands from municipal solid waste incineration bottom ash for the valorization in cementitious materials
Déchets non dangereux
Broyage sélectif
Séparateur à courants de Foucault
Sable de construction -- Produits de remplacement
Granular mineral wastes
624.183 3
Mâchefer
Recyclage
Déchets (matériaux de construction)
Composites de ciment
Propriétés mécaniques
Incinération
Sous-produits
Indentation des matériaux
Porosité
Ce travail de recherche doctorale s’intéresse spécifiquement aux déchets granulaires minéraux issus de mâchefers d’incinération de déchets non dangereux (MIDND). Il vise à l’élaboration de sables de mâchefers mieux épurés que les MIDND classiquement produits en sortie d’usine ou d’installation dans une finalité de valorisation à plus forte valeur ajoutée dans une matrice cimentaire. Dans une première partie, une méthodologie de traitement pour l’élaboration de sables de mâchefers mieux épurés que ceux standards au sens enlèvement des métaux ferreux et non-ferreux est proposée. Cette méthodologie repose sur un broyage de la fraction 0-20 mm des MIDND par le procédé BHS. La fraction 0-4 mm majoritaire obtenue est traitée par des tambours magnétiques à pôles axiaux et par de séparateur à courants de Foucault NES4T de STEINERT. Dans une seconde partie, une caractérisation physique, chimique, minéralogique et environnementale des sables de mâchefers non traités et améliorés est effectuée. Dans une finalité de valorisation en matrice cimentaire, la troisième partie de la thèse s’est focalisée sur la fraction la plus problématique des MIDND, à savoir la fraction 0-2 mm. Les fractions granulaires 0-2 mm élaborées sont utilisées en substitution volumique partielle (50% et 75%) et totale (100%) d’un sable de référence normalisé dans la formulation de mortiers cimentaires. Une caractérisation physique, mécanique et environnementale des mortiers confectionnés est réalisée à différentes échéances de cure humide, jusqu’à 180 jours. Les résistances mécaniques des mortiers à base de mâchefers sont encourageantes et prometteuses. Enfin, une caractérisation des pâtes de ciment incorporant des sables de mâchefers est effectuée par la technique d’indentation instrumentée à travers la détermination du module élastique et la dureté.
This doctoral study focuses on granular mineral wastes from municipal solid waste incineration (MSWI) bottom ash. This research is aiming to elaborate upgraded mineral sands fractions in comparison to standard MSWI bottom ash thanks to its beneficial use in cementitious materials. In the first step, a new methodology is proposed for dry separation of MSWI bottom ash in order to better recover ferrous and non-ferrous metals from the sands fractions and obtain an improved mineral sand fraction at the same time. This proposed methodology is composed of grinding of 0-20 mm input bottom ash fraction through BHS crushers. Subsequently, the main sand fraction (0-4 mm) is processed through magnetic drums and the innovative non-ferrous metal separator NES 4T of STEINERT process. In the second step, physical, chemical, mineralogical and environmental characterizations have been performed on untreated and treated sands fractions. The third step of this research focuses on beneficial use of the 0-2 mm granular fraction in cementitious materials, that is considered most problematic of MSWI bottom ash fractions. The standardized reference sand is replaced in volume for the partial substitution (50% and 75%) and total substitution (100%) by 0-2 mm upgraded mineral fractions in the mortar preparation. Physical, mechanical and environmental characterization have been performed on cement mortar up to 180 days of moist curing. Compressive strengths of mortar containing upgraded bottom ash are promising. Finally, a mechanical characterization on hardened cement paste has been performed as well on mortar containing upgraded bottom ash fractions through indentation technique in order to determine the modulus of elasticity and hardness.
Electronic Thesis or Dissertation
Text
fr
PDF
40742000
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Minane
Jacques Rémy
Minane
1986-09-12
CM
224723154
https://theses.fr/2017LIL10133
2017LIL10133
https://doi.org/10.70675/346e5e3dz960ez4fc3z87ddz58675d8c0e5c
2017-11-06
Génie civil
Lille 1
026404184
Doctorat
Docteur es
non
oui
Abriak
Nor-Edine
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080286232
Becquart
Frédéric
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2
115254862
École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021)
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147297028
IMT Nord Europe (2017-....)
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20073511X
LGCgE - Laboratoire de Génie Civil et géo-Environnement
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161607160
ddc:620
Abriak
Nor-Edine
Becquart
Frédéric
École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
IMT Nord Europe
Laboratoire de génie civil et géo-environnement (LGCgE)
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