VALORISATION DES SEDIMENTS FLUVIAUX POLLUES APRES INERTAGE DANS LA BRIQUE CUITE

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VALORISATION DES SEDIMENTS FLUVIAUX
POLLUES APRES INERTAGE DANS LA BRIQUE
CUITE
Mazen Samara
To cite this version:
Mazen Samara. VALORISATION DES SEDIMENTS FLUVIAUX POLLUES APRES INERTAGE
DANS LA BRIQUE CUITE. Matériaux. Ecole Centrale de Lille, 2007. Français. <NNT :
2007ECLI0019>. <tel-00713676>

Année 2007 Numéro d’ordre : 62
Thèse
Valorisation des sédiments fluviaux pollués après
inertage dans la brique cuite
Présentée devant
L’Ecole Centrale de Lille
Pour obtenir
le grade de docteur en génie civil
Ecole doctorale : Université des Sciences et Techniques de Lille
………………………………………………………………………..
Spécialité : Génie civil
Présentée et soutenue publiquement par
Mazen SAMARA
Le 04 décembre 2007
Jury
M. Jian Fu SHAO LML, Polytech’Lille-USTL Président
Mme. Agnès JULLIEN Directrice de recherche, LCPC Rapporteur
M. Ahmed LOUKILI GeM, Ecole Centrale de Nantes Rapporteur
M. Guy DEPELSENAIRE SOLVAY HSE, Bruxelles Invité
M. Christophe CHAPISEAU Ingénieur, Briqueterie du Nord, Examinateur
M. Frédéric SKOCZYLAS LML, Ecole Centrale de Lille Directeur de thèse
M. Zoubeir LAFHAJ LML, Ecole Centrale de Lille Co-directeur de thèse

A mon père……

Remerciements
Je souhaite remercier le directeur de cette thèse, M. Frédéric SKOZYLAS pour son soutien,
pour la confiance qu'il a manifestée à mon égard durant cette thèse. La simplicité de son
contact a largement contribué à rendre ces trois années agréables.
Mes plus sincères remerciements vont également à M. Zoubeir LAFHAJ co-directeur de
cette thèse pour son soutien, ses conseils et critiques constructives et pour m'avoir encouragé
tout en me laissant une grande liberté.
Je souhaite exprimer ma reconnaissance à Mme Agnès JULLIEN et à M. Ahmed
LOUKILI qui ont accepté d'être les rapporteurs de cette thèse et pour l’intérêt qu’ils ont
porté à mon travail. Je les en remercie, de même que pour leur participation au Jury.
Merci également aux autres membres du jury qui ont accepté de juger ce travail : M. Jian-Fu
SHAO, et en particulier M. Guy DEPELSENAIRE pour son ouverture d’esprit, sa
confiance et M. Christophe CHAPISEAU pour sa bienveillance et sa disponibilité.
Je remercie tous mes amis pour leur soutien, leurs suggestions, leurs encouragements et leur
assistance aussi bien matérielle que morale qui m'ont permis de faire cette thèse dans de
bonnes conditions, et je leur en suis très reconnaissant. Je pense ici en particulier à Franck
AGOSTINI, Pierre Yves SKORDIA, Bassem ALI, Laurent LECONTE, Thierry DUBOIS,
Alain LEBLANC, Nadine DESSEYN et Catherine DAVY.
Je passe ensuite une dédicace spéciale à tous les jeunes chercheurs que j'ai eu le plaisir de
côtoyer durant ces quelques années, à savoir Jaouad NADAH, Fethi SOLTANI, Flore
BRUE, Yixuan HAN, Wei CHEN et Xiaoting CHEN.
Je remercie mon épouse Roula pour sa présence à mes côtés, pour ses relectures attentives,
son écoute et son soutien.
J’adresse ma gratitude à ma famille et ma belle famille pour leur soutien et leurs
encouragements.
Mazen

Résumé
L’accumulation des sédiments en couches successives au fond des cours d’eau
conduit à leur envasement. Le curage constitue ainsi une opération de d'entretien
indispensable à la navigation et à la restauration du milieu naturel. Une grande
quantité de ces sédiments est contaminée par des polluants organiques et
inorganiques. Leur gestion soulève donc des défis technologiques, économiques et
environnementaux de plus en plus importants. C’est dans ce contexte que la
société Solvay a mis au point le procédé de traitement Novosol® qui se décompose
en deux phases : l’immobilisation des métaux lourds par phosphatation et la
destruction de la matière organique par calcination (T ≥ 650°C). La présente
étude porte sur la valorisation des sédiments fluviaux pollués, après traitement
avec le procédé Novosol®, dans la brique cuite. Le sédiment traité est composé
majoritairement de quartz, de calcite et d’hématite. Sa masse volumique absolue
est de 2,66 g.cm-3 comparable à celle du quartz. De plus, la présence d’hématite
dans le sédiment traité est encourageante pour l‘utilisation de ce dernier dans la
production des briques cuite car le fer peut faire baisser la température de fusion
des autres minéraux. L’étude expérimentale menée en laboratoire a montré la
faisabilité d’incorporation des sédiments fluviaux traités dans la production des
briques cuites comme un matériau de substitution au sable et à l’argile. Il a
également été montré que la résistance à la compression est influencée par la
quantité de sédiment dans le mélange. En effet, une augmentation de taux de
substitution entraine une diminution de la résistance à la compression. Ceci est
lié aux propriétés non plastiques du sédiment traité ce qui rend la pâte de brique
moins cohésive et plus poreuse. Deux essais industriels ont été réalisés à l’usine
de Templeuve en se basant sur les résultats obtenus en laboratoire. Ils ont
montré que les sédiments fluviaux traités peuvent se substituer au sable et à
l’argile avec des taux de substitution allant jusque 28% sans aucun changement
de processus de fabrication. Les briques produites avec 28% de sédiment traité
ont une résistance mécaniques et au gel supérieure à celle de la brique standard
de Templeuve. En fin, il a été également montré que la granulométrie et la
minéralogie du sédiment sont des facteurs déterminants qui influencent la
qualité des briques produites.
Mots clés : sédiments fluviaux, pollution, phosphatation, calcination, valorisation,
brique cuite, essais industriels