Study of aluminum leaching of CEM III-based cementitious materials used in drinking water pipes : experimental and numerical approach

Etude de la lixiviation de l'aluminium de matériaux cimentaires à base de CEM III utilisés dans les canalisations d'eau potable : approche expérimentale et numérique

Mathilde Berthomier (1)

1 LMDC - Laboratoire Matériaux et Durabilité des constructions

High concentration of aluminum in drinking water could be hazardous for human health. This element is limited at 200 μg/L in tap water by an European directive and by the World Health Organization. Some pipes used for the drinking water distribution consist of ductile cast iron tube coated with cementitious lining made of CEM III cement mortar. The flow of water in the pipe causes leaching that can lead to the release into the drinking water of cementitious elements, including aluminum. The incorporation of blast furnace slag in this cement promotes the durability of the material with for the leaching but it also increases the aluminum content of the cement paste. The aim of this thesis is to study the leaching of aluminum from CEM III matrices and their evolution, in order to predict, using modeling, the long-term leaching of this element. Thus, numerous leaching tests were carried out on CEM III matrices and permitted to have data for the modeling carried out.

Une consommation importante d’aluminium peut être dangereuse pour l’Homme. L’Union Européenne et l’Organisation Mondiale de la Santé recommandent une concentration inférieure à 200 µg/L dans l’eau potable pour cet élément. Certaines canalisations utilisées pour le transport de l’eau potable sont composées de fonte revêtue intérieurement de mortier cimentaire CEM III. Le flux d’eau dans le tuyau entraîne une lixiviation pouvant conduire au relargage dans l’eau potable d’éléments cimentaires, dont l’aluminium. L’incorporation de laitier dans le ciment du revêtement favorise sa durabilité mais augmente la teneur en aluminium de la pâte. L’objectif de cette thèse est d’étudier la lixiviation de l’aluminium provenant des matrices cimentaires CEM III et leurs évolutions, afin de prévoir, à l’aide de la modélisation, la lixiviation à long terme de cet élément. Ainsi, de nombreux tests de lixiviation ont été réalisés sur des matrices de CEM III qui ont permis d’alimenter la modélisation réalisée.

Mots clés: Leaching; CEM III paste; Aluminum; Blast furnace slag; Modeling

Mots clés: Lixiviation; Pâte CEM III; Aluminium; Laitier; Modélisation

Domaines: Génie mécanique [physics.class-ph]; Génie civil

Mathilde Berthomier. Etude de la lixiviation de l'aluminium de matériaux cimentaires à base de CEM III utilisés dans les canalisations d'eau potable : approche expérimentale et numérique. Génie mécanique [physics.class-ph]. INSA de Toulouse, 2019. Français. ⟨NNT : 2019ISAT0032⟩. ⟨tel-02880152⟩