Valorisation d’un mâchefer d’incinération de déchets non dangereux en substitution du sable dans des mortiers de ciments portland et sulfo-alumineux

Abstract

La gestion des ordures ménagères est un enjeu majeur avec des volumes de production de déchets toujours plus important. L'incinération est une technique efficace pour réduire le volume des déchets solides mais soulève la problématique de gestion et de valorisation pérenne des résidus de combustion, notamment les mâchefers d'incinération de déchets non dangereux (MIDND). Jusqu'à aujourd'hui, l'essentiel des travaux concernant la valorisation des MIDND dans le contexte « matériaux cimentaires » reposent sur l'utilisation du ciment Portland, avec en sus de nombreuses études soulevant certaines pathologies (gonflement principalement). Dans un contexte de recherche d'une meilleure compatibilité ciment/MIDND relativement à l'application cimentaire, ce papier présente une première approche expérimentale comparative à travers l'utilisation du ciment Portland (OPC) et ciment sulfo-alumineux (CSA) en vue d'envisager une meilleure possibilité de valorisation des MIDND dans des matériaux mortiers/bétons. Le MIDND utilisé dans la présente étude a subi un traitement par enlèvement des métaux ferreux et non ferreux afin d'optimiser la qualité minérale du sable de mâchefer résultant. Une substitution volumique de sable normalisé avec du MIDND a été réalisée selon différents pourcentages (0%, 25% et 75%). Les résistances à la compression et les porosités des mortiers OPC et CSA ont été mesurées respectivement à 1, 7, 28 et 90 jours. Une étude environnementale par essai de lixiviation a été réalisée sur des mortiers après 28 jours de maturation pour tous les taux de substitution. Les résultats montrent que les résistances à la compression des mortiers CSA sont supérieures aux mortiers OPC après substitution. La résistance à la compression avec 25% de substitution à 90 jours baisse de 40% pour les mortiers OPC alors que la baisse n'est que de 11% pour les mortiers CSA. Les analyses des essais de lixiviation montrent que les mortiers avec les deux ciments OPC et CSA immobilisent les éléments suivants : As, Cd, Cu, Mo, Ni, Sb, Se et Zn. De plus, les mortiers CSA stabilisent mieux l'élément Pb. A ce stade d'expérimentation et dans le cadre d'une valorisation en matériau cimentaire, le ciment sulfo-alumineux semble se positionner favorablement en alternative au ciment Portland.