TRAITEMENT ELECTROCHIMIQUE DES SOLS HÉTÉROGÈNES

Abstract

ملخص ركزت ھذه الدراسة على العلاج الكھروكیمیائي للتربة غیر المتجانسة ذات الملوحة العالیة، بھدف معالجتھا واستقرارھا. ولتحقیق ھذه الغایة، سلسلة من التجارب الكھروكیمیائیة قد اجریت عن طریق جھاز تجریبي تم تطویره في في جامعة عبد الحمید بن بادیس، مستغانم، الجزائر .أظھرت النتائج بأن تطبیق التیار الكھربائي داخل LCTPE مختبر التربة، یولد ھجرة الأیونات عن طریق عملیة الھجرة الكھربائیة. بالإضافة الى ذلك، یحدث تدفق مائي من الأنود إلى الكاثود، معروف باسم التدفق الكھرو- ازموتیك. ھاتان العملیتان تضمنان ھجرة واستخلاص الأملاح، مما یساعد على معالجة التربة. من جھة اخرى، فإن الزیادة في التیار الكھربائي تعمل على تحسین المعالجة الكھربائیة. معدلات الاستخلاص المثلى للأملاح قدرت ب 88 و 85 ٪ لأملاح الصودیوم والبوتاسیوم و 58 ٪ لأیونات الكالسیوم. فیما یتعلق بالاستقرار الكھروكیمیائي، تم اختیار ھیدروكسید الكالسیوم كعامل استقرار. تم ھذا الاختیار، بناء على قدرتھ القویة على تحسین العوامل الجیوتقنیة، كذلك على فعالیتھ على استبدال ایونات الصودیوم. تم تزوید التربة بالمضافات عن طریق خزان موصل على مستوى الأنود. في الأخیر أجریت اختبارات فیزیائیة ومیكانیكیة على التربة المحسنة، قصد معرفة أداء المعالجة الكھروكیمیائیة على تحسین الخصائص الجیوتقنیة للتربة. أظھرت النتائج التي تم الحصول علیھا قوة قص التربة المعالجة تحسنت ب 4 مرات مقارنة بالتربة الطبیعیة، مما یثبت كفاءة العلاج الكھروكیمیائي.

Résumé Ce travail de thèse a porté sur le traitement électrochimique des sols hétérogènes à forte salinité, en vue de leur remédiation et leur stabilisation. A cet effet, différents essais électrochimiques ont été effectués par le biais d’un dispositif expérimental développé au sein du laboratoire LCTPE à l’université d’Abdelhamid Ibn Badis, Mostaganem, Algérie. L’application d’une tension au sein de la matrice du sol, engendre un mouvement des espèces chimiques présentes dans le sol par électro-migration, ainsi qu’un écoulement d’eau de l’anode vers la cathode, connu comme le flux électroosmotique. Ces deux processus assurent la migration et l’extraction des sels, et par conséquent la remédiation du sol en question. En outre, une augmentation de la tension appliquée, permet d’améliorer davantage l’électroremédiation. Les taux optimaux d’extraction des sels obtenus ont été de l’ordre de 88 et 85% pour les sels de sodium et de potassium respectivement, et de 58% pour les ions calcium. En ce qui a trait à la stabilisation électrochimique, l’hydroxyde de calcium a été choisi comme agent stabilisant. Ce choix a été décidé, en se basant sur son pouvoir floculant et stabilisant, ainsi en raison de ses propriétés à substituer aux ions de sodium (Na+) et par conséquent à former des agents de cimentation, de sorte d’améliorer la portance du sol en question. L’injection de la solution stabilisante est assurée par un réservoir installé au niveau de l’anode. Des essais physico-mécaniques ont été effectués sur le matériau après essai, afin de déterminer la performance du traitement électrochimique sur l’amélioration des propriétés géotechniques du sol en question. Les résultats obtenus ont montré que la résistance au cisaillement et la portance du sol ont augmenté 4 fois par rapport à celles du sol à l’état initial, ce qui prouve l’efficacité du processus électrochimique.

Abstract The work in this thesis is focused on the electrochemical treatment of high saline heterogeneous soils, with regard to their remediation and stabilization. In this aim, several electrochemical experiments were carried out on collected soil samples via an experimental device developed at the LCTPE laboratory, University of Abdelhamid Ibn Badis, Mostaganem, Algeria. The application of the electrical current within the soil matrix induces a movement of the chemical species by electro-migration. In addition, during treatment, a net water flow occurs from the anode to the cathode, known as the electroosmotic flow. These two processes ensure the migration and extraction of salts, and therefore the remediation of the soil specimen. Furthermore, an increase in the applied voltage, enhances the electroremediation process. The optimal extraction rates of the salts obtained were 88, 85 and 58% for the sodium, potassium and calcium, respectively. For the electrochemical stabilization, calcium hydroxide has been chosen as a stabilizing agent. This choice was made, based on its flocculant and stabilizing power, and due to its properties to substitute sodium ions (Na+), ensuring better improvement of the geotechnical properties of soil as well as the bearing capacity.The injection of the stabilizing solution was ensured by a tank installed at the level of the anode. Physico-mechanical tests were carried to investigate the performance of the electrochemical treatment. The results obtained showed that the shear strength was increased 4 times than the natural soil. This proves the efficiency of the electrochemical process.