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HAL Id: tel-01797954 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01797954 Submitted on 23 May 2018 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Approche couplée expérimentation - modélisation multi-échelle pour la détermination du comportement mécanique des graves routières traitées aux liants : Application à la valorisation des Mâchefers d’Incinération de Déchêts Non Dangereux Libasse Sow To cite this version: Libasse Sow. Approche couplée expérimentation - modélisation multi-échelle pour la détermination du comportement mécanique des graves routières traitées aux liants : Application à la valorisation des Mâchefers d’Incinération de Déchêts Non Dangereux. Matériaux composites et construction. INSA de Rennes, 2018. Français. NNT : 2018ISAR0001. tel-01797954 THESE INSA Rennes sous le sceau de l’Université Bretagne Loire pour obtenir le titre de DOCTEUR DE L’INSA RENNES Spécialité : Génie Civil présentée par Libasse SOW ECOLE DOCTORALE : Sciences Pour l’Ingénieur (SPI) LABORATOIRE : LGCGM Approche couplée expérimentation – modélisation multi-échelle pour la détermination du comportement mécanique des graves routières traitées aux liants. Application à la valorisation des Mâchefers d’Incinération de Déchets Non Dangereux. Olivier Bartier Maitre de conférences HDR à l’IUT de Rennes / Membre invité Thèse soutenue le 06.04.2018 devant le jury composé de : Nor-Edine Abriak Professeur, IMT Lille-Douai / Rapporteur / Président Ibrahima Khalil Cissé Professeur, Ecole Polytechnique de Thiès / Rapporteur Christophe Petit Professeur, Université de Limoges / Examinateur Fabrice Bernard Maitre de conférences HDR à l’INSA Rennes / Directeur de thèse Cheikh Mouhamed Fadel Kébé Maitre de conférences à l’Ecole Supérieure Polytechnique de l’UCAD / Co-directeur de thèse Siham Kamali-Bernard Maitre de conférences HDR à l’INSA Rennes / Co-encadrante Approche couplée expérimentation – modélisation multi-échelle pour la détermination du comportement mécanique des graves routières traitées aux liants. Application à la valorisation des Mâchefers d’Incinération de Déchets Non Dangereux. Libasse SOW En partenariat avec Document protégé par les droits d’auteur Thèse en cotutelle Approche couplée expérimentation – modélisation multi-échelle pour la détermination du comportement mécanique des graves routières traitées aux liants. Application à la valorisation des Mâchefers d’Incinération de Déchets Non Dangereux. présentée par : Libasse SOW à l’INSA de Rennes le 06 Avril 2018 pour obtenir les diplômes : Docteur de l’Institut National des Sciences Appliquées (INSA) de Rennes, France Ecole Doctorale Sciences Pour l’Ingénieur : ED-SPI Spécialité : Génie Civil et Docteur de l’Université Cheikh Anta DIOP (UCAD) de Dakar, Sénégal Ecole Doctorale Physique, Chimie, Sciences de la Terre, de l’Univers et de l’Ingénieur : ED-PCSTUI Mention : Sciences de l’Ingénieur devant le jury: Nor-Edine Abriak Professeur, IMT Lille-Douai, France / Rapporteur / Président Ibrahima Khalil Cissé Professeur, Ecole Polytechnique de Thiès, Sénégal / Rapporteur Christophe Petit Professeur, Université de Limoges, France / Examinateur Fabrice Bernard Maitre de conférences HDR à l’INSA Rennes, France / Directeur de thèse Cheikh Mouhamed Fadel Kébé Maitre de conférences à l’Ecole Supérieure Polytechnique de l’UCAD, Sénégal / Co-directeur de thèse Siham Kamali-Bernard Maitre de conférences HDR à l’INSA Rennes, France / Co-encadrante Olivier Bartier Maitre de conférences HDR à l’IUT de Rennes, France / Membre invité -------------------------------------------------------------------------------------------------- Nous posons à travers cette thèse un jalon aigre-doux marquant à la fois une Fin et un Début. Nous devons nous ouvrir à l’avenir, tout en exprimant notre gratitude envers CELUI qui nous a guidés avec tant de perspicacité jusque-là où nous sommes aujourd’hui. Je rends grâce au Tout Puissant, L’Omniscient. Il dit : mais vous ne pouvez vouloir, que si ALLAH veut, (LUI), le Seigneur de l’Univers [Coran, Sourate 81, Verset 29]. Il est certes vrai qu’Il ne tolère guère d’être associé à une quelconque égalité voire rivalité, mais Il impose toutefois, qu’après attestation de son Unicité, que nous prions sur CELUI à travers QUI, Il répand sa Miséricorde dans l’ici-bas et dans l’au-delà. Paix et Salut sur LUI. Si le mot « Gratitude » devait faire l’objet d’un chapitre à développer dans cette thèse, les termes « Mère et Père » en seraient les mots clés pour deux raisons majeures : m’engendrer et me soutenir infailliblement dans toutes les circonstances. Libasse Laye Sokhna Assiètou Laye Seydina Ababacar Laye Seydina Limamou Lahi Al Mahdi (PSL) -------------------------------------------------------------------------------------------------- A mes filles, Sokhna Adama Laye et Sokhna Khary Laye. -------------------------------------------------------------------------------------------------- ……. -------------------------------------------------------------------------------------------------- A la mémoire de Meissa Fall, Que le Tout Puissant l’accueille dans son Paradis ! -------------------------------------------------------------------------------------------------- Remerciements Remerciements Ce travail de thèse s’est fait dans le cadre d’une convention cotutelle entre l’Institut National des Sciences Appliquées de Rennes et l’Université Cheikh Anta DIOP de Dakar. Il s’est déroulé principalement au Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique (LGCGM) de Rennes. Je tiens tout d’abord à exprimer ma profonde reconnaissance à Fabrice Bernard, Directeur de thèse, Maitre de conférences HDR à l’INSA de Rennes. Pour des travaux de thèse avec toutes leurs exigences, il n’est pas toujours évident au premier coup de faire confiance à un candidat qu’on ne connait pas. Donc je te remercie de m’avoir fait confiance en acceptant de diriger cette thèse. Tes conseils et orientations pragmatiques m’ont permis d’avancer efficacement tout en cumulant les enseignements à honorer à Dakar et le travail de thèse à mener en parallèle. Je remercie Cheikh Mouhamed Fadel Kébé, co-directeur de thèse, Maitre de conférences à l’Ecole Supérieure Polytechnique de l’Université Cheikh Anta DIOP de Dakar. Son expérience a bien servi dans cette thèse et plus particulièrement dans l’exercice de rédaction. Mes remerciements vont à l’encontre de Siham Kamali-Bernard, Maitre de conférences HDR à l’INSA de Rennes en sa qualité de co-encadrante. La partie expérimentale de ce travail n’aurait pas pu être faite sans son implication effective. Merci d’avoir co-encadré cette thèse. Je remercie Gérard Mauvoisin et Olivier Bartier pour leur aide précieuse et leur expertise dans la campagne expérimentale de tests d’indentation. Je remercie également l’entreprise Eurovia, en particulier Loïc Seguin, pour l’approvisionnement en Mâchefers d’Incinération de Déchets Non Dangereux (MIDND). Ma reconnaissance va également à l’encontre du personnel du Centre de Microscopie Électronique à Balayage et microAnalyse de l'Université de Rennes 1 pour leur collaboration sur la partie concernant les analyses MEB. Une grande reconnaissance à mon collègue Dame Keinde par l’intermédiaire de qui j’ai pu faire la connaissance de Fabrice Bernard. Je suis sensible à la flexibilité des autorités de l’Ecole Supérieure Polytechnique de l’Université Cheikh Anta DIOP de Dakar particulièrement le personnel enseignant et administratif du département génie civil. Merci pour la gestion des temps de séjours à Rennes et le soutien financier. Je ne peux parler de ce travail de thèse sans adresser mes plus sincères remerciements au Service de Coopération et d’Actions Culturelles de l’Ambassade de France à Dakar pour le financement dont j’ai eu à bénéficier et qui m’a été d’une utilité considérable. Enfin, à ceux qui de près ou de loin ont contribué à la réussite de ce travail, je vous dis Merci. Libasse. Table des matières Table des matières Table des matières Table des matières Table des matières Liste des figures I Liste des figures Figure I.1. Principe de fonctionnement d’une UIOM ............................................................... 7 Figure I.2. Bilan des flux de matières solides d’une IUOM [DAB 08] .................................... 7 Figure I.3. Exemple de synoptique simplifié d’une Installation de Maturation et d’Elaboration de MIDND, IME [CNR 01] ....................................................................................................... 8 Figure I.4. Composition moyenne des ordures ménagères [HUN 11] .................................... 10 Figure I.5. Composition générale des graves de MIDND après traitement [CNR 01] ........... 10 Figure I.6. Utilisation des MIDND en technique routière (Destombes et al., 2003) cité par [DAB 08] .................................................................................................................................. 13 Figure I.7. Schéma de principe de la cellule triaxiale (norme NF P 94-074)......................... 15 Figure I.8. Schéma de sollicitations de l’éprouvette (norme NF P 94-074) ........................... 15 Figure I.9. Echantillons de MIDND avant et après test triaxial [BEC 07] ............................. 15 Figure I.10. Diagramme q-εa des MIDND non traités [BEC 07] ............................................ 16 Figure I.11. Courbes déviatoriques à 28 jours sur le matériau traité pour p’=100 kPa [BEC 07] .................................................................................................................................................. 17 Figure I.12. Evolution de la déformation volumique pour u = 200 kPa [HUN 11] ................ 18 Figure I.13. Evolution du déviateur de contrainte q pour u = 200 kPa [HUN 11] .................. 19 Figure I.14. MIDND 0/25 mm provenant des carrières de la Garenne ................................... 21 Figure I.15. Fraction 12,5/25 mm des particules de MIDND étudiées ................................... 21 Figure I.16. Pycnomètre rempli d’eau sans et avec un grain de MIDND .............................. 22 Figure I.17. Histogramme de réparttition des classes de masse volumique dans l’echantillon de 21 grains de diamètre compris entre 20 et 25 mm ................................................................... 23 Figure I.18. Echantillons de MIDND préparés pour les analyses au MEB et les tests d’indentation ............................................................................................................................. 25 Figure I.19. Répartition des éléments chimiques dans l’échantillon de MIDND ................... 26 Figure I.20. Cartographie sur particules de MIDND de Garenne ........................................... 27 Figure I.21. Composition uploads/Science et Technologie/ 2018isar0001-sow-libasse.pdf