Présentation de la technologie 100% aluminate de calcium sur un chantier important réalisé par le SIAAP 14/06/2018 - FSTT

Présentation de la technologie
      100% aluminate de calcium
         sur un chantier important
              réalisé par le SIAAP
                              14/06/2018

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SOMMAIRE

    1.   Présentation de l’Emissaire Général du SIAAP

    2.   Objectif des travaux

    3.   Détail des travaux

    4.   Enjeux et contexte

    5.   La mise en œuvre d’un enduit de protection 100% de CAC

    6.   La préparation de support

    7.   Cas particuliers / contraintes spécifiques

    8. SewperCoat® le mortier 100% Aluminates de calcium

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Présentation de l’Emissaire Général du SIAAP
      • L’émissaire général est un ouvrage de 28km, construit à la fin du
        19ème siècle, de section variant de 2 à 3 m de diamètre
      • Il débute à la station de pompage de Clichy (92), traverse plusieurs
        communes pour rejoindre la STEP des Grésillons (78)

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Objectif des travaux

      • Les inspections réalisées en 2012 et 2013 ont mis en évidence
        d’importantes dégradations des parements, présentant les symptômes
        d’une attaque acide (bio-altération des matériaux cimentaires)

      • Entre 3 et 10 cm de béton ou d’enduit se sont désagrégés sous l’action
        de la corrosion biogénique H2S.

      • Ces dégradations remettaient en cause la tenue structurelle de
        l’ouvrage, et par conséquent sa fonction d’alimentation de la station
        Seine Grésillons

      • L’objectif est d’assurer la pérennité du fonctionnement de l’Emissaire
        Général

      • Le Groupement SADE / EHTP / CTS / SOLETANCHE BACHY a été
        retenu par le SIAAP pour réaliser les travaux de réhabilitation d’une
        première phase :

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Détail des travaux

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Détail des travaux

     Travaux de réhabilitation de l’Emissaire sur 4477ml:
      • Injection de collage et de régénération de maçonnerie sur 1270ml
      • Travaux de restructuration des parements sur 760ml
      • Travaux de protection des parements sur les 4477ml
     Réhabilitation et aménagement des regards du siphon de
     Chennevières
     Auscultation avant mise hors d’eau des siphons (11 500m3 de
     vidange et curage)
     Curage, mise hors d’eau et auscultation de 5 siphons
     Remise à niveau de l’instrumentation.

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Enjeux et contexte

      Finaliser les travaux dans pendant le chômage de l’émissaire
     entre le 1er Avril 2016 et le 29 Juillet 2016

     Limiter les nuisances auprès des riverains

      Mise en œuvre d’un enduit de protection contre la corrosion
     biogénique H2S
      •   Mortier constitué à 100% d’Aluminates de Calcium
      •   Projection par voie mouillée basse pression sur 25mm d’épaisseur
      •   En partie supérieur de l’ouvrage sur les ¾ de la périphérie
      •   Quantité estimé pour cette opération : 1500 tonnes

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Enjeux et contexte
       Mise en œuvre d’un enduit de protection contre la corrosion
      biogénique H2S
       •   Mortier constitué à 100% d’Aluminates de Calcium
       •   Projection par voie mouillée basse pression sur 25mm d’épaisseur
       •   En partie supérieur de l’ouvrage sur les ¾ de la périphérie
       •   Quantité estimé pour cette opération : 1500 tonnes

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Les chiffres clés

      Montant des travaux : 16.9 M€ (dont 11 M€ pour le Génie-civil)

       Linéaire réhabilité : 4 477 ml (hors siphons)

       23 000 m² d’enduit projeté de protection

       4 500 m² de chemisage structurant armé

       1 500 t de mortier prêt à l’emploi

       7 équipes de projection mobilisées sur le tracé de l’Emissaire
      réparti sur 3 communes
       • Herblay (95), Conflans Saint Honorine (78), et Maurecourt (78)
       160 personnes mobilisés en effectif de pointes en cumulant,
      les travaux d’injection, de curage , de vidange des siphons, et
      le remplacement de l’intrumentation
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La préparation de support

      Hydro-démolition 2500 bars

       Sur 2 à 5cm de profondeur, jusqu’à un support sain,
      dépourvu d’attaques biogéniques ou sulfatiques

       Evacuation des sables par camion aspirateur ou camion de
      curage

       Contrôle du PH du parement

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Démolition Sur 2 à 5cm de profondeur, jusqu’à un
     support sain, dépourvu d’attaques biogéniques ou
     sulfatiques

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Contrôle du PH du parement

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La mise en œuvre d’un enduit de protection 100% CAC

      Une mise en œuvre bien spécifique même pour nos effectifs
      aguerris aux travaux de projection de mortier de ragréage

       Une formation spécifique a été organisée par les techniciens du
      fournisseur pour chaque équipes de projection

      Des contraintes spécifiques à appréhender et à maitriser :
       • Distance de pompage limité à 70m
       • Maintien de la température du mortier frais à environ 21°C
       • Hygrométrie à maintenir à minima de 95%
       • Un parement à maintenir humides mais non ruisselant
       • Un dosage en eau rigoureux pour une application et une projection
         optimale sans trop de perte
       • Un contrôle du PH du parement avant projection pour s’assurer du
         décapage de tout enduit ayant pu être exposé à la corrosion biogénique
         de l’H2S

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Cas particuliers / Contraintes spécifiques

       Certains tronçons de l’émissaire étaient très sensiblement
      fragilisés par la corrosion
       • Projection d’un chemisage structurant armé de 6 à 10 cm suivant les
         contraintes

       • Injection de collage et de régénération de maçonnerie

       • Finition au mortier de protection contre la corrosion biogénique
         sulfurique

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• Projection d’un chemisage structurant armé de 6 à 10 cm
       suivant les contraintes

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• Injection de collage et de régénération de maçonnerie

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Cas particuliers / Contraintes spécifiques

      Sur le secteur de Conflans Saint Honorine
       • Projection du mortier CAC sur un ouvrage semi-enterrée ou de faible
         charge

       • La température extérieure et la seul terre végétale sur la couverture de
         l’ouvrage, ne permettait pas de maintenir une hygrométrie suffisante

          - Isolation de chaque tronçon pendant la projection

          - Mise en place de rampe de brumisation :
               • La veille avant projection pour maintenir le parement humide
               • Après projection du mortier CAC pour assurer une prise par trop rapide
                 et la fissuration malgré le produit de cure

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Cas particuliers / Contraintes spécifiques

      Sur le secteur de Maurecourt
       • Passage de l’emissaire sous 40 m de charge

       • Tampons distant d’environ 400m

       • Pompage du mortier depuis la surface impossible (limité à 70m)
          -   Réalisation d’un puit d’accès provisoire
          -   Descente d’une mini-chargeuse dans l’emissaire
          -   Descente d’une pompe de projection electrique dans l’émissaire
          -   Approvisionnement des sacs de mortiers à l’aide de la mini –chargeuse
          -   Malaxage Pompage et Projection du mortier de protection depuis l’intérieur
              de l’émissaire

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8. SewperCoat® , le mortier 100% Aluminates de calcium

                   Corrosion biogénique H2S: 2 zônes distinctes

            2- Ciel gazeux:
          conditions aérobie
            avec corrosion

     1- sous la ligne eau:
     conditions anaérobie
       sans corrosion

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Ecosystème de la corrosion biogénique H2S

                    Etape 2
     Formation de H2SO4 dans le ciel gazeux
         via oxydation H2S par bactéries

                                   Etape 1
                              Formation de H2S

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SewperCoat® : de quoi s’agit-il?
      SewperCoat® = un mortier à 100% aluminate de calcium composé de

                           ciment d’aluminate de calcium

               et granulats synthétiques d’aluminate de calcium

       développé spécifiquement pour résister à la corrosion biogénique.

        Clinker de
     ciment alumineux
                                   Ciment
                                d’aluminate de
                                   calcium

             Granulats
            synthétiques
                               SewperCoat®
                            Mortier 100% CAC

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Réhabiliter durablement un béton cimentaire corrodé … avec un
mortier cimentaire !
     Apparence d’éprouvettes après 2 ans d’exposition dans des conditions très
     sévères (Calif - USA): 2 types de mortier cimentaire

        Mortier 100% aluminate de calcium

                                                 Mortier de
                                                 ciment Portland

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Réhabiliter durablement un béton cimentaire corrodé … avec un
mortier cimentaire … oui si …
      Différents systèmes cimentaires = différentes chimies

Mortiers usuels à base de ciments
 Portland & ajouts cimentaires:

❑    Basés sur une chimie
     majoritaire Chaux / silice

❑ Chaux libre issue de
     l’hydratation = sensible à
     carbonatation, acides …

                                           Aluminates de Calcium:

                                           ❑ Basés sur une chimie Alumine / Chaux

                                           ❑   Ne contiennent pas & ne produisent pas de
                                               chaux libre durant hydratation
                                    CAC
                                                        Al2O3

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100% CAC, des performances dans la durée: la dernière étude
IFSTTAR débutée en 2010 (Arcachon )

                                                        1 : Malakoff
                                      2 : STEP ZI

     STEP ZI: 100-200 ppm / 25-30°C   Malakoff: 3-20 ppm / 18-25°C
        → > XA3 (NF P18-011)            → XA2 (NF P18-011)

     KerneosTM
     Confidential Proprietary
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Etude IFSTTAR Arcachon

     Eprouvettes dans leur caisse d’exposition

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Etude IFSTTAR Arcachon

     Conditions > XA3
     Après 6 ans et demi… SewperCoat® résiste toujours bien

           CEM I              CEM III         SewperCoat®
       Classe maximale recommandée par NF P18_011

            Non                                     XA3
                                 XA3
        recommandé

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Arcachon: après 6 ans et demi apparence des éprouvettes

     100% aluminate de calcium    Mortier de référence

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Etude IFSTTAR Arcachon: evolution de la masse sur 6 ans et demi

     … essai toujours en cours…         Taux de corrosion
                                             estimé

                                         0.100 mm/an

                                            1.850 mm/an

                                              2.600 mm/an

                 2011                   2017…
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Mecanisme de protection de SewperCoat®

                   1- Une + forte capacité de
                   neutralisation de l’acide
                   comparé aux systèmes base
                   OPC

                                                         pH de surface
                   2- Precipitation du gel                                                   100%
                   d’alumine AH3 lorsque pH < 10                                             CAC
                   → AH3 =gel stable jusqu’à pH 4
                   → 1 barrière contre diffusion
                   acide

                                                                            ACCELERATED test
                    3- Effet Bacteriostatic: relargage
                                                                         Chambre Fraunhofer (days)
                    d’ions alumine dans le biofilm si pH

pH de surface: mesure terrain après 11 ans de service
     Hampton Road sanitation district – Virginie USA (1991)
     Conditions très sévères (75mm de béton corrodé en 7 ans !)
     Réparé avec SewperCoat® (voie sèche) … et chantier suivi pendant 11 ans
     SewperCoat® encore très dur … alors que l’epoxy appliqué sur le tampon est
     complètement dégradé
     pH de surface de SewperCoat® = 4.0.
     pH de surface du tampon en Fonte (~ 15 cm duSewperCoat®) = 1.0 !

      pH de surface              SewperCoat® toujours dur         pH de surface de
      sur le tampon            et en très bon état …alors que    SewperCoat® = 4.0
      en fonte = 1.0          epoxy de protection du tampon
40
                                         n’est plus là

Propriétés de SewperCoat® en quelques lignes
     1-Chemical composition (%)

     2- Granulometry

     3- Résistance mécanique (MPa)
     o 15 MPa à 6h (avec accélérateur … en 2h → remise en service très rapide)
     o

         KerneosTM
         Confidential Proprietary
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SewperCoat® , un produit polyvalent applicable en tous points
du réseau concernés par la corrosion biogénique H2S
Ex #1: regard             Ex #2: station relevage               Ex #3: STEP

Avant                                                       AVANT: Epoxy endomagé :
                        Avant
                                                              4 heures pour réparer

                          Epoxy sur nouvelle structure:
                                   1 an + tard

                Après                               Après                    Après

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Comment prescrire SewperCoat® ?

      Quelques caractéristiques spécifiques aux mortiers à 100%
      d’aluminate de calcium:
         ❖ Al2O3 : 40 - 47%
         ❖ CaO : 33 - 41%
         ❖ SiO2 : < 10%
         ❖ Densité des granulats (retenu à 150 µm) : > 3.1

     Pour vérifier la composition 100% aluminate de calcium

           Certificat d’analyse du fabricant du mortier
          Analyse par un laboratoire indépendant
           Mesurer la densité des granulats: doit être > 3

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Conclusion

      SewperCoat® apporte les bénéfices suivants à l’Opérateur:
       ◼Excellente résistance à la corrosion biogénique H2S
       ◼Développe une bonne adhésion sur surfaces humides
       ◼Peut être appliqué dans un réseau en service
       ◼Remise en service rapide (1-2h après application)
       ◼Permet de restaurer l’intégrité structurale (40 MPa)
       ◼Barrière solide contre les infiltrations
       ◼Haute résistance à l’abrasion (indice CNR= 1,5 -1,8)
       ◼Sans composés organiques volatils (COV)
       ◼Faible coût d’installation et excellent ratio
        coût/performance sur le long terme

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23-25, avenue du Docteur Lannelongue - 75014 Paris

45   Tél. : 01 53 75 99 11 - Fax : 01 53 75 99 02 - www.sade-cgth.fr