The transition to a more sustainable economy is directed by a reduction in the consumption of raw materials in equivalent production. The recovery of byproducts and especially the dredged sediment as mineral addition in cements matrix represents an alternative to reduce raw material consumption and construction sector’s carbon footprint. However, the efficient use of sediment requires adequate and optimal treatment. Several processing techniques have so far been applied in order to improve some physicochemical properties. The heat treatment by calcination was effective in removing the organic fraction and activates the pozzolanic properties. In this article, the effect of the optimized heat treatment of marine sediments in the physico-mechanical and environmental properties of mortars are shown. A finding is that the optimal substitution of a portion of cement by treated sediments by calcination at 750 °C helps to maintain or improve the mechanical properties of the cement matrix in comparison with a standard reference mortar. The use of calcined sediment enhances mortar behavior in terms of mechanical strength and durability. From an environmental point of view and life cycle, mortars formulated containing treated sediments are considered inert with respect to the inert waste storage facilities reference (ISDI-France).
[1] Agence de l’eau Artois-Picardie, «Methode de gestion er de réutilisation des sédiments pollués», p. 1‑126, 2000.
[2] V. Dubois, N. E. Abriak, R. Zentar, et G. Ballivy, « The use of marine sediments as a pavement base material », Waste Manag., vol. 29, no 2, p. 774‑782, 2009.
[3] V. Cappuyns, V. Deweirt, et S. Rousseau, « Dredged sediments as a resource for brick production: Possibilities and barriers from a consumers’ perspective », Waste Manag., vol. 38, p. 372‑380, 2015.
[4] R. Achour, « Valorisation et Caractérisation de la Durabilité d’un Matériau Routier et d’un Béton à Base de Sédiments de Dragage », 2013.
[5] H. Oh, J. Lee, N. Banthia, et S. Talukdar, « An Experimental Study of the Physicochemical Properties of a Cement Matrix Containing Dredged Materials », Mater. Sci. Appl., vol. 02, no 07, p. 847‑857, 2011.
[6] N. Belas, S. Aggoun, A. Benaissa, et A. Kheirbek, « Valorisation des déchets naturels dans l ’ élaboration des nouveaux bétons et matériaux de construction . Abstract »:, p. 1‑6, 2011.
[7] J. Limeira, M. Etxeberria, L. Agulló, et D. Molina, « Mechanical and durability properties of concrete made with dredged marine sand », Constr. Build. Mater., vol. 25, no 11, p. 4165‑4174, 2011.
[8] S. Nicolas, « Approche performantielle des bétons avec métakaolins obtenus par calcination flash », 2012.
[9] O. Rodríguez, L. Kacimi, a. López-Delgado, M. Frías, et a. Guerrero, « Characterization of Algerian reservoir sludges for use as active additions in cement: New pozzolans for eco-cement manufacture », Constr. Build. Mater., vol. 40, p. 275‑279, 2013.
[10] L. Roux, « Mise en évidence de l ’ influence des fines argileuses dans les granulats à béton », p. 101‑108, 1980.
[11] V. Dubois, « Etude du comportement physico-mécanique et caractérisation environnementale des sédiments marins – Valorisation en technique routière. », Univ. d ’ Artois, 2006.
[12] N. T. Tran, « Valorisation de sédiments marins et fluviaux en technique routière », Université d’Artois, 2009.
[13] T. A. Dang, S. Kamali-Bernard, et W. A. Prince, « Design of new blended cement based on marine dredged sediment », Constr. Build. Mater., vol. 41, p. 602‑611, 2013.
[14] S. Salvador et O. Pons, « Semi-mobile flash dryer/calciner unit to manufacture pozzolana from raw clay soils - application to soil stabilisation », Constr. Build. Mater., vol. 14, no 2, p. 109‑117, 2000.
[15] B. Anger, I. Moulin, E. Perin, F. Thery, et D. Levacher, « Utilisation de sédiments fins de barrage dans la fabrication de mortiers », XIIIèmes JNGCGC, Dunkerque, p. 953‑960, 2014.
[16] M. Benkaddour, F. Kazi Aoual, et A. Semcha, « Durabilité des mortiers à base de pouzzolane naturelle et de pouzzolane artificielle », Rev. Nat. Tecnol., no 1, p. 63‑73, 2009.
[17] N. Cabane, « Sols traités à la chaux et aux liants hydrauliques : Contribution à l’identification et à l'analyse des éléments perturbateurs de la stabilisation », 2004.
[18] A. L. G. Gastaldini, M. F. Hengen, M. C. C. Gastaldini, F. D. do Amaral, M. B. Antolini, et T. Coletto, « The use of water treatment plant sludge ash as a mineral addition », Constr. Build. Mater., vol. 94, p. 513‑520, 2015.
[19] A. Bouamrane, D. C. Elouazzani, L. T. Barna, K. Mansouri, U. De Lyon, A. Einstein, et F.- Villeurbanne, « Valorisation des boues de papeterie comme matières premières secondaires dans les mortiers de ciment Portland. », vol. 5, no 2, p. 605‑614, 2014.
[20] A. Tironi, M. A. Trezza, A. N. Scian, et E. F. Irassar, « Assessment of pozzolanic activity of different calcined clays », Cem. Concr. Compos., vol. 37, p. 319‑327, mars 2013.
[21] J. Bolomey, « Granulation et prévision de la résistance probable des bétons », Travaux, vol. 19, no 30, p. 228‑232, 1935.
[22] J. Mazars, « Application de la mécanique de l’endommagement au comportement non linéaire et à la rupture du béton de structure », 1984.
[23] J. C. MASO, « Influence of the interfacial transition zone on composite mechanical properties », RILEM Rep., p. 103‑116.
[24] C.-K. Park, « Hydration and solidification of hazardous wastes containing heavy metals using modified cementitious materials », Cem. Concr. Res., vol. 30, no 3, p. 429‑435, 2000.
[25] A. K. Minocha, J. Neeraj, et C. L. Verma, « Effect of organic materials on the solidification of heavy sludge », Constr. Build. Mater., vol. 17, no August 2002, p. 77‑81, 2003.
[26] M. Yousuf, A. Mollah, R. K. Vempati, T.-C. Lin, et D. L. Cocke, « The interfacial chemistry of solidification/stabilization of metals in cement and pozzolanic material systems », Waste Manag., vol. 15, no 2, p. 137‑148, janv. 1995.
[27] M. Cyr, P. Lawrence, et E. Ringot, « Mineral admixtures in mortars », Cem. Concr. Res., vol. 35, no 4, p. 719‑730, 2005.
[28] A. Teklay, C. Yin, L. Rosendahl, L. L. Køhler, Experimental and modeling study of flash calcination of kaolinite rich clay particles in a gas suspension calciner, Appl. Clay Sci. 103 (2015) 10–19. doi:10.1016/j.clay.2014.11.003.
[29] M. Dia, J. Ramaroson, A. Nzihou, R. Zentar, N.E. Abriak, G. Depelsenaire, A. Germeau, Effect of Chemical and Thermal Treatment on the Geotechnical Properties of Dredged Sediment, Procedia Eng. 83 (2014) 159–169. doi:10.1016/j.proeng.2014.09.034.
[1] Agence de l’eau Artois-Picardie, «Methode de gestion er de réutilisation des sédiments pollués», p. 1‑126, 2000.
[2] V. Dubois, N. E. Abriak, R. Zentar, et G. Ballivy, « The use of marine sediments as a pavement base material », Waste Manag., vol. 29, no 2, p. 774‑782, 2009.
[3] V. Cappuyns, V. Deweirt, et S. Rousseau, « Dredged sediments as a resource for brick production: Possibilities and barriers from a consumers’ perspective », Waste Manag., vol. 38, p. 372‑380, 2015.
[4] R. Achour, « Valorisation et Caractérisation de la Durabilité d’un Matériau Routier et d’un Béton à Base de Sédiments de Dragage », 2013.
[5] H. Oh, J. Lee, N. Banthia, et S. Talukdar, « An Experimental Study of the Physicochemical Properties of a Cement Matrix Containing Dredged Materials », Mater. Sci. Appl., vol. 02, no 07, p. 847‑857, 2011.
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[9] O. Rodríguez, L. Kacimi, a. López-Delgado, M. Frías, et a. Guerrero, « Characterization of Algerian reservoir sludges for use as active additions in cement: New pozzolans for eco-cement manufacture », Constr. Build. Mater., vol. 40, p. 275‑279, 2013.
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[12] N. T. Tran, « Valorisation de sédiments marins et fluviaux en technique routière », Université d’Artois, 2009.
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[14] S. Salvador et O. Pons, « Semi-mobile flash dryer/calciner unit to manufacture pozzolana from raw clay soils - application to soil stabilisation », Constr. Build. Mater., vol. 14, no 2, p. 109‑117, 2000.
[15] B. Anger, I. Moulin, E. Perin, F. Thery, et D. Levacher, « Utilisation de sédiments fins de barrage dans la fabrication de mortiers », XIIIèmes JNGCGC, Dunkerque, p. 953‑960, 2014.
[16] M. Benkaddour, F. Kazi Aoual, et A. Semcha, « Durabilité des mortiers à base de pouzzolane naturelle et de pouzzolane artificielle », Rev. Nat. Tecnol., no 1, p. 63‑73, 2009.
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[18] A. L. G. Gastaldini, M. F. Hengen, M. C. C. Gastaldini, F. D. do Amaral, M. B. Antolini, et T. Coletto, « The use of water treatment plant sludge ash as a mineral addition », Constr. Build. Mater., vol. 94, p. 513‑520, 2015.
[19] A. Bouamrane, D. C. Elouazzani, L. T. Barna, K. Mansouri, U. De Lyon, A. Einstein, et F.- Villeurbanne, « Valorisation des boues de papeterie comme matières premières secondaires dans les mortiers de ciment Portland. », vol. 5, no 2, p. 605‑614, 2014.
[20] A. Tironi, M. A. Trezza, A. N. Scian, et E. F. Irassar, « Assessment of pozzolanic activity of different calcined clays », Cem. Concr. Compos., vol. 37, p. 319‑327, mars 2013.
[21] J. Bolomey, « Granulation et prévision de la résistance probable des bétons », Travaux, vol. 19, no 30, p. 228‑232, 1935.
[22] J. Mazars, « Application de la mécanique de l’endommagement au comportement non linéaire et à la rupture du béton de structure », 1984.
[23] J. C. MASO, « Influence of the interfacial transition zone on composite mechanical properties », RILEM Rep., p. 103‑116.
[24] C.-K. Park, « Hydration and solidification of hazardous wastes containing heavy metals using modified cementitious materials », Cem. Concr. Res., vol. 30, no 3, p. 429‑435, 2000.
[25] A. K. Minocha, J. Neeraj, et C. L. Verma, « Effect of organic materials on the solidification of heavy sludge », Constr. Build. Mater., vol. 17, no August 2002, p. 77‑81, 2003.
[26] M. Yousuf, A. Mollah, R. K. Vempati, T.-C. Lin, et D. L. Cocke, « The interfacial chemistry of solidification/stabilization of metals in cement and pozzolanic material systems », Waste Manag., vol. 15, no 2, p. 137‑148, janv. 1995.
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[28] A. Teklay, C. Yin, L. Rosendahl, L. L. Køhler, Experimental and modeling study of flash calcination of kaolinite rich clay particles in a gas suspension calciner, Appl. Clay Sci. 103 (2015) 10–19. doi:10.1016/j.clay.2014.11.003.
[29] M. Dia, J. Ramaroson, A. Nzihou, R. Zentar, N.E. Abriak, G. Depelsenaire, A. Germeau, Effect of Chemical and Thermal Treatment on the Geotechnical Properties of Dredged Sediment, Procedia Eng. 83 (2014) 159–169. doi:10.1016/j.proeng.2014.09.034.
@article{"International Journal of Architectural, Civil and Construction Sciences:76869", author = "Nor-Edine Abriak and Mouhamadou Amar and Mahfoud Benzerzour", title = "Formulation of Mortars with Marine Sediments", abstract = "The transition to a more sustainable economy is directed by a reduction in the consumption of raw materials in equivalent production. The recovery of byproducts and especially the dredged sediment as mineral addition in cements matrix represents an alternative to reduce raw material consumption and construction sector’s carbon footprint. However, the efficient use of sediment requires adequate and optimal treatment. Several processing techniques have so far been applied in order to improve some physicochemical properties. The heat treatment by calcination was effective in removing the organic fraction and activates the pozzolanic properties. In this article, the effect of the optimized heat treatment of marine sediments in the physico-mechanical and environmental properties of mortars are shown. A finding is that the optimal substitution of a portion of cement by treated sediments by calcination at 750 °C helps to maintain or improve the mechanical properties of the cement matrix in comparison with a standard reference mortar. The use of calcined sediment enhances mortar behavior in terms of mechanical strength and durability. From an environmental point of view and life cycle, mortars formulated containing treated sediments are considered inert with respect to the inert waste storage facilities reference (ISDI-France).", keywords = "Sediment, calcination, cement, reuse. ", volume = "12", number = "1", pages = "36-6", }
