Influence de l’ajout de la boue obtenue après épuration des eaux usées sur les caractéristiques physico-chimiques des ciments

Influence of sludge obtained from wastewater treatment admixture on cement’s physico-chemical properties

Laboratoire d’Ingénierie des Matériaux, de Modélisation et d’Environnement, Faculté des sciences Dhar El Mehraz, B.P. 1796, 30000 Atlas Fès, Maroc
saranaamane@hotmail.com/raiszakia@yahoo.fr

Reçu : 17 Avril 2013
Accepté : 6 Janvier 2013

Résumé

Le traitement des eaux usées par boue activée entraîne une production croissante d’un déchet appelé « boue ». La valorisation de ces boues dans la fabrication de ciment a pour objectif de réduire la consommation de clinker et de la matière première de carrière, en contribuant de manière simple et économique à résoudre les problèmes liés à l’environnement. Ce travail étudie la possibilité de substituer partiellement le clinker ou le calcaire par ces boues dans le mortier à divers pourcentages (5, 10 et 20 %). Les boues ont été séchées à 40 °C à l’état brut ou après lavage à l’eau de robinet. La caractérisation des matériaux utilisés a été assurée par la fluorescence X, la Diffraction des Rayons X, la Microscopie Électronique à Balayage (MEB) et par Spectroscopie d’émission atomique Plasma à Couplage Inductif (ICP-MS). Il ressort de cette étude que la boue contient une quantité importante d’oxydes de tailles différentes, deux minéraux : la Calcite, le Quartz et plusieurs métaux. L’introduction de la boue brute ou lavée dans le ciment a augmenté d’une part, le taux de la chaux libre du ciment, amélioré le rendement des broyeurs et augmenté la Surface Spécifique de Blaine. D’autre part, elle a influencé de façon néfaste sur le temps de prise et les résistances mécaniques. Les meilleurs résultats sont obtenus pour la substitution du calcaire par 20 % de boue lavée à 28 jours.

Abstract

The wastewater treatment by activated sludge produce increasing quantities of waste called “sludge”. The valorization of this sludge in cement manufacturing aims to reduce the consumption of clinker and raw material of career, by contributing to solve environmental problems in a simple and economical way. This work presents a study of the possibility of a partial replacement of clinker or limestone by sludge admixture in mortar at various percentages (5, 10 and 20%). Sewage sludge was dried at 40 °C in the raw state or after washing with tap water. The characterization of the materials used in this investigation was provided by X-ray diffraction, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Emission Spectroscopy Inductively Coupled Plasma (ICP). It appears from this study that the sludge contains a significant amount of oxides of different sizes, two minerals Calcite and Quartz and several metals. The introduction of sludge in cement has advantages as increasing the rate of free lime cement between the control cement and cement with sludge, improving the performance of mills and increasing the Blaine Specific Surface area. However, it increases cement’s setting time and decreases the mechanical strength. The best results are obtained for the substitution of limestone by 20% of washed sludge at 28 days.