Experiment-based modelling of the mechanical behaviour of non-hazardous waste incineration bottom ashes treated by hydraulic binder

Approche couplée modélisation-expérimentation pour étudier le comportement mécanique de Mâchefers d’Incinération de Déchets Non Dangereux traités avec un liant hydraulique

¹ Ecole Supérieure Polytechnique, Université Cheikh Anta Diop de Dakar, Sénégal
² Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique (LGCGM) INSA Rennes, France

Abstract

Instrumented indentation tests have been carried out on an isolated 25 mm diameter particle of Non-Hazardous Waste Incineration bottom ash. These tests have enabled one to assess the intrinsic mean reduced modulus of elasticity “E_r” of the particles. This result is used as input data for a 3D numerical model of Representative Elementary Volumes (REV) of a road gravel made with this kind of by-products. This numerical model is based on a multi-scale hierarchical modelling strategy. The aggregates treated with cement have been decomposed into two REV at the sub-mesoscopic and mesoscopic scales. The numerical simulations campaign (“virtual laboratory”) lead to the following results. At the sub-mesoscopic scale, we determined the input parameters for the Concrete Damaged Plasticity Model (CDPM) used at the mesoscopic scale. At the mesoscopic scale, the mechanical characteristics of the road aggregates usually determined through experiments have been found. The non-hazardous waste incineration bottom ashes treated by hydraulic binder was classified into mechanical classe 3.

Résumé

Des tests d’indentation instrumentée ont été effectués sur particule isolée de Mâchefers d’Incinération de Déchets Non Dangereux (MIDND) de diamètre 25 mm. Ces tests ont permis d’obtenir une estimation du module élastique réduit moyen « E_r » intrinsèque aux particules étudiées. Ce résultat sert de donnée d’entrée à une modélisation numérique tridimensionnelle de Volumes Elémentaires Représentatifs (VER) d’une grave routière à base de ces MIDND. Le modèle numérique est basé sur une stratégie de modélisation multi-échelle hiérarchique. Les granulats traités au ciment ont été décomposés en deux VER : sub-mesoscopique et mesoscopique. A l’échelle sub-mesoscopique, nous avons déterminé les paramètres permettant d'alimenter le modèle d’endommagement plastique (CDPM) utilisé à l'échelle mesoscopique. A l'échelle mesoscopique, les caractéristiques mécaniques de la grave routière traitée au ciment, habituellement déterminées par le biais d'expérimentations, ont été retrouvées. La grave routière à base de MIDND traitée au ciment a été classée en classe mécanique 3.