• Langue : Français
• Discipline : Génie civil
• Identifiant : 2017LIL10141
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 20/12/2017

Résumé en langue originale

La biocicatrisation, reposant sur la formation de carbonate de calcium (CaCO3) biosourcé au sein des matériaux cimentaires fissurés, est une alternative durable et écologique aux résines synthétiques. Cette thèse a pour objectif de créer une méthode de biocicatrisation de fissures d’ouvertures comprises entre 150 et 500 µm, en y injectant des bactéries par le biais d’un milieu épaissi favorisant la précipitation de CaCO3 biosourcé. Ce travail de thèse repose sur trois axes : la conception d’un milieu épaissi injectable, l’optimisation de la bioproduction de CaCO3 par la souche bactérienne B. pseudofirmus dans le milieu épaissi, et la biocicatrisation de matériaux fissurés à différentes échelles allant de l'éprouvette de mortier à la dalle de béton, in vitro et in situ. Les essais réalisés ont permis de formuler une suspension thixotropique et rhéofluidifiante à base de Welan et d’Attagel, pouvant être injectée efficacement et sans drainage dans des fissures de 150 à 800 µm d’ouverture. L’ajout d’épaississants n’a pas d’impact sur la croissance bactérienne et augmente la production de CaCO3 par les bactéries. A l’issue du traitement de biocicatrisation, la bioproduction de CaCO3 au sein des fissures a pu être démontrée par microscopie. Celle-ci, combinée avec le dépôt d’argile formé dans les fissures, contribue à leur colmatage et des fissures de 200 µm ont pu être totalement colmatées. Cette thèse a permis de mettre au point une méthode de biocicatrisation se démarquant par sa facilité d’emploi et le cumul entre colmatage abiotique et biologique.

Résumé traduit

Bio-healing, which relies on the clogging of cracks with bacterial calcium carbonate (CaCO3), is a durable and environment-friendly alternative to synthetic resins. This project aims to design a bio-healing method allowing to repair cracks from 150 to 500 µm wide, through the injection of bacteria using a thickened medium which enhances CaCO3 bioproduction. To achieve this goal, the work was organized according to three phases: the creation and characterization of an injectable thickened medium, the optimization of bacterial growth and bioproduction of CaCO3 in the thickened medium, and bio-healing tests on cracked materials, in a controlled environment and outdoors for both lab and pilot scale. During the rheological experiments, we created a thixotropic and shear-thinning suspension using two thickeners in combination, Welan and Attagel. This suspension can be efficiently injected into 150 and 800 µm wide cracks without post-injection drainage. Adding thickeners does not alter bacterial growth, and increases CaCO3 bioproduction. Biocicatrisation tests revealed that the use of a thickened suspension contributes to sealing of cracks as it dries to form a solid film inside the cracks, and embed the bacteria so they could precipitate significant amounts of CaCO3 despite the constraints of in situ conditions. At the end of the bio-healing treatment, the strain B. pseudofirmus has been proven to precipitate CaCO3 through SEM observations. The experiments which have been performed during this PhD led to the creation of a bio-healing method which holds a true potential for commercial use, as it is particularly easy to use and combines biotic and abiotic sealing of the cracks.