Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Construction d'un remblai routier expérimental en résidus de bauxite Résumé Les

Construction d'un remblai routier expérimental en résidus de bauxite Résumé Les résidus de bauxite, souvent appelés « boue rouge », constituent un sous-produit industriel issu du traitement de la bauxite en vue de la production d'alumine. Dans le cadre d'un programme-pilote pour la valorisation de ces résidus comme matériau de remblais, le laboratoire des Routes de l'université de Thessalonique a réalisé des études sur leur comportement géotechnique. Ces études ont abouti à retenir deux formules : une formule dite « A » constituée par le mélange de résidus de bauxite avec un sol du groupe A-1 (classification AASHTO) et une formule dite « B » constituée par le matériau originel traité aux cendres volantes. Un remblai routier expérimental a permis de tester en vraie grandeur leurs performances. Ce remblai a supporté des charges importantes pouvant atteindre un trafic de 30-50 poids lourds par jour, et n'a pas manifesté, jusqu'à présent, de signes significatifs de déformation. Ce projet a permis de vérifier avec succès la capacité de réutilisation des résidus de bauxite en tant que matériaux de remblais. A. MOURATIDIS Université Aristote de Thessalonique 54124 Thessalonique. Grèce tasos@hermes. civil. auth.gr Mots-clés : résidus de bauxite, remblai, construction, route, matériau, trafic, terrassements. Construction of an experimental highway embankment by bauxite residues Abstract Bauxite residues, often called "red mud", constitute a by-product of bauxite processing for the production of alumina. Within the frame of an experimental research for the utilization of bauxite residues as a road embankment material, the Highway Engineering Laboratory of the University of Thessaloniki has performed studies on their geotechnical performance. These studies led to two potential formulas to apply on site: the first one. called "A" consists of a mixture of bauxite residues and a soil A-1 (classification AASHTO), the second comprises the material in its original condition treated by fly-ash. This earth structure, subjected to heavy loading, corresponding to 30-50 trucks daily, has not exhibited any signs of distress or deformation. The pilot-project, meant to provide evidence of potential use of bauxite residues as a road embankment material, was proven by its performance assessment to be successful and promising. Key words: bauxite residues, embankment, construction, road. NDLR : Les discussions sur cet article sont acceptées jusqu'au 30 novembre 2009. material, traffic, earthwork. 41 1 2 Introduction Les résidus de bauxite, souvent appelés « boue rouge », sont générés suivant le procédé industriel du traitement de la bauxite en vue de la production de l'alumine. En Boétie, l'usine d'« Aluminium de Grèce » produit environ 700 000 tonnes de résidus de bauxite par an, dont une grande partie est amenée par pom page et dispersée, sous forme liquide, en mer. En effet, tous les pays gros producteurs de résidus de bauxite (États-Unis, Australie, Japon, Inde) suivent la pratique de « disposition » ou de « rejet » plutôt que celle du recyclage malgré la sensibilisation générale pour les problèmes d'environnement. Que ce soit dans la métallurgie ou dans l'industrie des matériaux de construction, la quantité totale recy clée reste jusqu'à présent très limitée, voire infime. Cette constatation s'explique par le coût du transport du sous-produit jusqu'à un site de recyclage ou de réu tilisation et aux difficultés pratiques que pose son utili sation. Il est également vrai que le comportement de ce matériau demeure de nos jours mal connu. Les principaux domaines de valorisation des résidus de bauxite sont actuellement la production de ciments colorés, la fabrication de briques et de tuiles, le confi nement de déchets toxiques, l'extraction d'éléments minéraux. Les applications en construction routière occupent une place secondaire ; les cas réels d'applica tion du sous-produit à un projet routier sont rares. Un premier projet-pilote d'utilisation de résidus de bauxite en technique routière a été réalisé par le laboratoire régional des Ponts et Chaussées d'Aix-en-Provence à Bramefan (1995). Il s'agissait d'une construction de remblai en résidus de bauxite, stabilisés par cendre volante, d'une longueur de 300 m et d'une hauteur de 1 m (LRPC d'Aix-en-Provence, 1997). La valorisation dans le domaine des travaux rou tiers semble prometteuse, car cette activité présente l’avantage de pouvoir absorber de grandes quantités de matériaux, comparée aux autres domaines de valo risation (Jitsangiam et al., 2008). Étant donné que l'ob jectif des opérations de recyclage est d'introduire des produits secondaires aux ouvrages techniques à un taux de volume de réutilisation élevé, la construction routière constitue ainsi un enjeu d'application majeur. Pour favoriser l'utilisation de ces résidus, des recher ches en laboratoire et en conditions de chantier sont nécessaires. Recherches en laboratoire A l'université de Thessalonique, le laboratoire des Routes a entrepris un premier projet de recherche sur les résidus de bauxite en 1993. Ce projet consistait à déterminer les propriétés du sous-produit industriel en laboratoire ainsi que ses effets de stabilisation sur différents types de sol dans la perspective d'une réu tilisation dans différents domaines de la construction d'ouvrages en terre : remblais, barrages, barrières étanches de confinement de déchets toxiques. Les résidus de bauxite de l'usine d'« Aluminium de Grèce » sont similaires, de par leur composition chimi que, à ceux des États-Unis, contenant un pourcentage élevé d'oxyde ferrique (Tableau I). Des essais d'alcali nité ont donné une valeur moyenne de pH =11. Quant aux propriétés physiques du matériau, l'ana lyse en laboratoire a fourni des caractéristiques d'un silt non plastique. Les valeurs de la limite de liquidité variaient de 35 à 39. Sur un nombre limité d'essais, la limite de plasticité a pu être déterminée, wp = 33-35, ce qui conduirait à un indice de plasticité I = 4. Pourtant, sur la majorité des essais, la limite de plasticité n'a pu être déterminée et le matériau a été considéré comme non plastique (Tableau II). Ces essais de laboratoire sur des mélanges « sol- résidus de bauxite » ont mis en évidence certaines propriétés intéressantes et bénéfiques du matériau : l'indice de portance CBR augmentait sensiblement, de 12 à 34, pour un sol semi-grenu (A-2-7) à la présence de résidus de bauxite et la résistance en compression sim ple passait de 0,7 à 5,5 kg/cm2 pour un matériau grenu (A-l) de faible plasticité (Mouratidis et Tsohos, 2002). L'évaluation des résultats des essais, jugés positifs et prometteurs, a donné lieu, quelques années plus tard, à une deuxième étape de recherche en laboratoire (2001-2003) en vue de la construction expérimentale d'un remblai routier. tableau il Propriétés physiques des résidus de bauxite. Physical properties of bauxite residues. Granulométrie Limites d'Atterberg Masse spécifique Passant No.200(0,074mm) W = 35-39 t/ 3 = 80-100 %______________ Ip = 0(NP) T, = -v*-J,yi/m t a bl ea u i Composition chimique des résidus de bauxite. Chemical composition of bauxite residues. 42 Constituant (%) ALG Grèce Reynolds États-Unis Gargano Italie Pechiney France Oradea Roumanie M A 15 15 12 15 21 Fe2 0 3 51 55 46 30 40 Si02 10 5 12 7 10 TiO, 5 5 7 12 5 CaO 13 8 l - 5 Na2 0 2 2 7 - 9 Divers 4 10 10 Durant cette deuxième étape de recherche, un grand nombre de sols naturels ont été examinés et éva lués en laboratoire, notamment des sols non cohérents A-l, A-2 et un « sol-type » semi-fin A-4. Par ailleurs, des essais de laboratoire ont mis en évidence des effets favorables sur la déformabilité et la plasticité des sols cohérents (A-4 et A-6). Des mélanges de ces sols et de résidus de bauxite ont constitué la base de l'analyse en laboratoire et de l'applicabilité en construction routière de ce matériau secondaire. Les analyses en laboratoire ont conduit aux conclu sions suivantes. En présence de résidus de bauxite : - les matériaux grenus montrent un accroissement de leur cohésion et de leur résistance au cisaillement ; - les sols fins deviennent moins plastiques et plus résis tants. Suite à une longue période de recherche en labora toire sur des échantillons de mélanges « sols-résidus de bauxite », deux formules ont été finalement retenues : un mélange de sol A-l et de résidus de bauxite en proportion 60/40 (%) à cause du volume important du sous-produit absorbé (formule A) et une formule (B) de résidus de bauxite, en état originel, nécessitant un taux de 4 % de cendre volante pour améliorer la maniabilité et réduire l'humidité. En plus, il a été démontré que la présence de cendre volante contribuait à la génération d'une cohésion (Mouratidis, 2004) ; ce phénomène est essentiel pour l'emploi du sous-produit en construc tion de remblais routiers. Cette deuxième formule pou vait comporter un certain risque, mais elle a été jugée susceptible de mettre en évidence toute l'ampleur des applications possibles du matériau. Les valeurs opti males du dosage en résidus de bauxite ont été choisies par rapport à la valeur maximale de la densité sèche ya (Fig. 1), obtenue au cours des essais en laboratoire. Par ailleurs, il était clair que les caractéristiques mécani ques ne poseraient pratiquement aucun problème à la stabilité de l'ouvrage en terre projeté. Une troisième formule (C) d'un sol représentatif A-4, en état pur, a été également retenue uploads/Ingenierie_Lourd/ geo-tech-2008125-p-41.pdf