Modélisation numérique de la dégradation des matériaux cimentaires par l’acide sulfurique - INSA Toulouse - Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse Access content directly
Conference Papers Year : 2019

Modélisation numérique de la dégradation des matériaux cimentaires par l’acide sulfurique

Abstract

La biodégradation des matériaux cimentaires dans les réseaux d'assainissement est une problématique majeure pour des raisons sanitaires et économiques. Cette dégradation est essentiellement due à l'oxydation biochimique des espèces soufrées en sulfate et en acide par des bactéries sulfo-oxydantes colonisant les matériaux cimentaires [1]-[3]. Dans ce contexte, plusieurs études (en laboratoires et en conditions réelles) ont montré une meilleure durabilité des matériaux à base de ciment alumineux face aux attaques biologiques comparée aux matériaux à base de ciment Portland ordinaire dans des conditions d'assainissement [2], [4]-[6]. Différents arguments ont été proposés pour expliquer la meilleure résistance des ciments alumineux ; par exemple (i) l'inhibition de l'activité microbienne par l'aluminium soluble [7], (ii) la formation d'un gel d'hydroxyde d'aluminium (AH3) qui peut agir comme une barrière physique à la diffusion de l'acide vers l'intérieur de la matrice cimentaire [5] et (iii) la meilleure capacité de neutralisation de l'acide (effet tampon) [5]. A travers cette étude, nous posons les premières briques de compréhension des mécanismes d'altération des systèmes se voulant être plus résistants et plus performants contre les attaques biologiques en conditions d'assainissement et dans différentes conditions d'agressivité. Ainsi, nous présentons les résultats issus d'un modèle chimie-transport (1D et 2D) qui a été développé sur le logiciel HYTEC et qui représente une solution d'acide sulfurique s'écoulant à la surface d'un prisme de pâte de ciment. Ces résultats ont montré que la lixiviation du Ca 2+ est contrôlée par les phénomènes de diffusion. De plus, considérant le critère de la zone dégradée (incluant la zone décalcifiée ainsi que les reprécipitations des phases secondaires, le CAC a montré une meilleure performance, comparé au CEM I, à pH 3 tandis qu'il a subi plus de détérioration à pH 1. La précipitation secondaire de l'ettringite a été observée pour les 2 systèmes, aussi bien à pH 1 que pH 3, alors que le gypse n'est observable qu'à pH 1. Cette différence de comportement est principalement liée à la réactivité particulière de l'AH3, relativement stable au pH intermédiaire de 3, se dissolvant à pH 1. Concernant le CEMI, la formation d'une large couche de gypse en surface peut réduire fortement la porosité ainsi que limiter
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Dates and versions

hal-02181841 , version 1 (12-07-2019)

Identifiers

  • HAL Id : hal-02181841 , version 1

Cite

Amr Aboulela, Matthieu Peyre-Lavigne, Bruno Huet, Cédric Patapy, Samuel Meulenyzer, et al.. Modélisation numérique de la dégradation des matériaux cimentaires par l’acide sulfurique. XVème Forum Jeunes chercheures - Biodéterioration des matériaux, May 2019, Paris, France. ⟨hal-02181841⟩
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