Conception of a synthesis pozzolan from sediment dams calcined (Case: Gargar dams)

¹ Laboratoire d’Hydrologie et de Gestion des Ressources en eau Département d’Hydraulique, Université Des Sciences et de la Technologie d’Oran Algérie
² Laboratoire des Matériaux Inorganiques Université Blaise Pascal Clermont-Ferrand France
³ Centre d’Enseignement et de Recherche sur l’Environnement et les Sociétés, Ecole Normale Supérieure Paris, France

^a e-mail: k_ouhbadz@yahoo.fr

Abstract

Silting of dams is undoubtedly the most dramatic consequence of the erosion problem in Algeria. In spite of the great ways implemented for the construction of retaining structures, the storage of water remains confronted with the difficulties of their management. It is as important to be invested to prevent silting as to build a new dam.

There are two levels of Investigations: that is to say to prevent the solid matters from arriving in reserve. There, it is a question of putting obstacles to break the forces strength of surface waters but one can expect only partial results. The second solution is the evacuation of the sediments by a suitable management of the basic matters and desilting by dredging which requires the use of an external energy.

But considering the great quantity of the sediments of silting, we sought to make profitable the vases recovered with an aim of dumping down the costs associated with desilting. The research work undertaken herein concern the case of Gargar dam, as a real case of silted dams in Algeria and whose rate of silting is important. The significant amounts of rejected silts present environmental problems and their use as local raw materials for the manufacturing of materials in civil engineering contributes to its resolution.

The results of the physical and mineralogical characteristics of the sediments of Gargar dam directed us towards the design of a synthetic pozzolan. For, we carried out calcination of the silt at different temperatures up to 750 °C and prepared micro test samples of calcined silt-cement mixtures. The results show that the addition of 30% of sediments calcined at 750°C to cement permit to obtain a pozzolanic cement having similar characteristics with ordinary cement. This study shows therefore the possibility to value dam sediments as materials in the construction domain.

The analysis by the diffraction of x-rays (X-ray) and the differential thermal analysis (DTA) show that the chemical reactions between principal minerals of the vase used and cement give the formation of new products such as the freezing of HSC and the tobermorite.

Résumé

L’envasement des barrages est sans doute la conséquence la plus dramatique du problème de l’érosion en Algérie. Malgré les grands moyens mis en oeuvre pour la construction des ouvrages de retenue, le stockage de l’eau reste confronté aux difficultés de leur gestion. Il est aussi important de s’investir à empêcher l’envasement que de construire un nouveau barrage. Les investigations se situent à deux niveaux : soit empêcher les matières solides d’arriver dans la retenue, là il s’agit de mettre des obstacles pour briser les forces vives des eaux de ruissellement mais on ne peut espérer que des résultats partiels. La deuxième solution est l’évacuation des sédiments par une gestion appropriée des organes de fond et le dévasement par dragage qui nécessite l’emploi d’une énergie externe.

Mais devant les grandes quantités de sédiments d’envasement, nous avons jugé nécessaire de chercher à rentabiliser les vases récupérées dans le but d’amortir le coût lié au dévasement. Les travaux de recherches envisagés portent sur des cas réels de barrages envasés comme par exemple celui de Gargar (Algérie) dont le taux d’envasement est très important estimé à 30% de sa capacité initiale qui est de 450 millions de m³. Les quantités importantes de vases rejetées présentent un problème d’environnement, leur utilisation comme matières premières locales pour la fabrication des matériaux de génie civil contribue à sa résolution.

Les résultats des caractéristiques physiques et minéralogiques des sédiments de barrage de Gargar nous ont orientés vers la conception d’une pouzzolane de synthèse. Pour cela, on a procédé à la calcination de la vase à des températures différentes allant de 400° jusqu’à 750 °C et l’élaboration de micros éprouvettes de mélanges vase calcinée-ciment. Les résultats obtenus montrent que l’ajout de 30% de sédiments calcinés à 750°C au ciment, permet d’avoir un ciment pouzzolanique ayant des caractéristiques proches à un ciment ordinaire. Cette etude permet de valoriser les sédiments de barrages dans le domaine de matériaux.