Remblais recyclés et impacts potentiels sur les conduites d'eau potable, le sol et les eaux souterraines

3. Décomposition de « REMB »

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La thèse « REMB » sera réalisée sur une période de 36 mois avec un recrutement prévu au dernier trimestre 2025.  Plusieurs compétences sont requises pour garantir le succès de cette tâche alliant des capacités techniques mais également de compréhension du jeu d’acteurs de la filière et également des enjeux réglementaires. La thèse de doctorat devrait aborder les points suivants :

REMB-1 : Etude de la structuration des filières des matériaux recyclés. Il convient de caractériser les acteurs impliqués dans les filières de recyclage, ainsi que les gisements de ces matériaux recyclés et les contextes dans lesquels ils sont utilisés. Il est également nécessaire d'examiner comment ces filières sont organisées et quels sont les matériaux recyclés les plus couramment utilisés. Une analyse de la réglementation en vigueur doit être effectuée pour déterminer l'existence de normes ou de recommandations concernant la composition et l'utilisation de ces matériaux.

Il est également important de réaliser des statistiques et de constituer une base de données sur les pratiques actuelles des collectivités partenaires, ainsi que sur les caractéristiques des matériaux qui sont utilisés. Cela permettra d'avoir une vision globale des pratiques et des normes en place, ainsi que des défis potentiels liés à l'utilisation de matériaux recyclés dans les remblais et les lits de pose des conduites. Il est également nécessaire de faire une veille réglementaire par rapport aux chartes ou réglementation existante par rapport aux remblais recyclés. Cette tâche doit permettre d’identifier les types de matériaux recyclés, pour l’heure nous avons identifié la terre végétale, les remblais issus de filière de BTP,  les sables issus du lavage des résidus de curage ainsi que les mâchefers qui pour l’heure sont refusée par les collectivités. Une fois les matériaux identifiés, il sera nécessaire d’évaluer le gisement potentiel en fonction des territoires des collectivités partenaires. Nous supposons qu’en fonction des territoires, les matériaux ne seront pas similaires.

REMB-2 : Revue de la littérature et étude expérimentale pour caractériser Il est essentiel d'estimer les risques et les impacts potentiels de l'utilisation de matériaux recyclés sur la pollution des sols et sur l'accélération du processus de détérioration des conduites. Cette évaluation doit être menée de manière objective afin de déterminer la dangerosité éventuelle de ces matériaux et de rechercher des moyens d'atténuer leurs effets néfastes, le cas échéant. Pour mener à bien cette tâche, il peut être nécessaire de prélever des échantillons de matériaux sur les chantiers pour vérifier les mélanges utilisés. Ces échantillons doivent ensuite être analysés et caractérisés pour identifier les substances et les propriétés des matériaux recyclés. Grâce à la collaboration avec les nombreux partenaires impliqués dans la chaire, il est possible de comparer ces échantillons prélevés en fonction de leur localisation géographique, ce qui permet d'étudier les similarités ou les différences potentielles. Cette comparaison permet de constituer une première base de données pour caractériser les matériaux recyclés. Il est alors crucial de comparer ces matériaux recyclés avec les matériaux classiques afin de déterminer s'il existe des différences significatives en termes de composition, de propriétés et d'impact potentiel sur l'environnement et les infrastructures. En résumé, cette tâche vise à évaluer de manière exhaustive les risques associés à l'utilisation de matériaux recyclés dans les remblais et les lits de pose des conduites, et à identifier les mesures d'atténuation nécessaires pour garantir la durabilité des infrastructures et la préservation de l'environnement. La question du gonflement des matériaux recyclés sera également à étudier.  Une autre question concerne l’homogénéité des matériaux recyclés et les risques possibles en termes de compactage et de stabilité du substrat autour de la conduite et de la fouille de manière générale.

REMB-3 : Modèle pour le transport des substances et impacts potentiels sur la conduite . Effectivement, pour évaluer les impacts des matériaux recyclés sur les conduites, des études théoriques et empiriques sont nécessaires. Il faudrait ainsi examiner les modèles de transport de polluants dans le sol et les modèles de dégradation physique ou chimique des conduites dans ce même milieu. La compétence de SG PAM Canalisation en analyse de surface et en étude des détériorations des conduites peut être mise à profit pour évaluer l'effet des matériaux recyclés sur ces infrastructures. En examinant les interactions entre les matériaux recyclés et les conduites à l'échelle microscopique, il est possible d'anticiper les éventuelles dégradations et de proposer des solutions d'atténuation. De plus, la reconstitution expérimentale des conditions de pose dans un environnement composé de matériaux recyclés permettrait une étude plus approfondie du comportement des conduites. En simulant les conditions réelles auxquelles les conduites sont exposées, il est possible de mieux comprendre les mécanismes de dégradation et d'identifier les facteurs de risque.

En combinant ces approches théoriques et expérimentales, il est possible d'obtenir une évaluation complète des risques et des impacts des matériaux recyclés sur les conduites, ce qui permettrait de prendre des décisions éclairées en matière de choix des matériaux et de gestion des infrastructures.

Un modèle théorique avec un dispositif expérimental est à envisager, le recours à un modèle numérique est également possible pour simuler le transfert des polluants, les effets possibles des remontées des eaux, la pollution des eaux souterraines et également la détermination des concentrations des polluants à proximité des conduites.

REMB-4 : Etude de l’agressivité et la corrosivité des remblais, le modèle de transport de polluants et de caractérisation des remblais sera utilisé pour estimer la corrosivité du sol, l’estimation du pH, de présence d’amiante et de l’humidité pour étudier l’impact possible sur la corrosion des conduites et les effets potentiels de certains polluants sur les revêtements des conduites. Il est nécessaire de disposer d’un modèle théorique puis expérimental permettant d’étudier le phénomène de dégradation à court, moyen et long terme mais également de comparer le comportement des conduites enterrées dans une fouille avec un remblai classique (sans matériaux recyclés) et dans une fouille avec un remblai recyclé. Voir dans quelle mesure il est possible d’instrumenter une conduite en condition réelle ou de simuler une fouille en laboratoire.

REMB-5 : Impacts potentiels et améliorations à partir des tâches précédentes, étudier les améliorations possibles à apporter aux matériaux recyclés et/ou au revêtements de conduites afin de prolonger la durabilité des conduites. Les améliorations potentielles sur les matériaux recyclés peuvent porter à la fois sur leurs compositions en réduisant les substances pouvant interagir avec les conduites mais également en agissant sur leurs propriétés physiques pour éviter d’avoir des problèmes de mouvements de sols ou de compactage. Des améliorations sur le traitement de surfaces des conduites peuvent également être étudiés si les tâches précédentes montrent un risque avéré sur la durabilité des conduites d’eau. Faire le lien avec les autres tâches «DUCT-E», «DUCT-G» et «DATA» pour établir des causalités potentielles entre durabilité et milieu de pose en configuration galerie ou enterrée. Il est également nécessaire de collecter et de structurer les données de cette tâche en lien avec la tâche «DATA» pour capitaliser sur le format de données et l’amélioration de la connaissance sur le comportement des conduites dans des nouveaux environnement de pose.

3. Les livrables de la thèse « REMB »

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La thèse « REMB » vise plusieurs objectifs scientifique et techniques. Elle permettra d’accroitre la connaissance à destination des chercheurs mais également des collectivités et des professionnels du secteur du bâtiment. Parmi les livrables escomptés, nous pouvons citer :

• Identification des matériaux et des gisements selon les territoires
• Veille réglementaire concernant la composition et l’utilisation des matériaux recyclés dans le secteur de la distribution en eau potable
• Caractérisation physico-chimique des substrats/remblais recyclés : lixiviat, polluants et concentration, pH, conductivité électrique.
• Modèle théorique et numérique de transport de polluants et impacts sur le sol et eaux souterraines
• Modèle théorique et numérique pour le comportement des conduites enterrées en fonte et en fonte ductile pour simuler les réactions chimiques entre polluants et conduite et étudier la durabilité du patrimoine enterré
• Recommandations : pour la composition des substrats/remblais et pour les revêtements de protection afin de prévenir une dégradation accélérée potentielle

3. Bibliographie

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Une première revue de la littérature permet de clarifier certains concepts et d’identifier les travaux menés dans ce domaine par les acteurs du secteur du BTP, du recyclage et des exploitants de réseaux. Dans le cadre de la thèse intitulée « REMB », le remblai est considéré comme un matériau compacté servant à combler une fouille. Pour les matériaux recyclés, on parle de matériaux alternatifs (par rapport aux matériaux naturels), c’est-à-dire de matériaux issus de filières de recyclage. Il est essentiel de comprendre l’aspect d’une fouille et les différentes couches qui la composent. En milieu urbain, on observe une multitude de réseaux installés à des profondeurs variées : la figure 1 illustre le positionnement des réseaux enterrés.

Figure 1. Caractéristique des fouilles en fonction de la nature du réseau (Source : picbleu.fr)

Dans le cas spécifique de la pose de conduites d’eau potable — encadrée par le fascicule 71 du CCTG et la norme NF P 98‑331, qui décrit les spécifications techniques et les conditions de réalisation des travaux de VRD — nous observons plusieurs couches de remblayage, dont deux principales (voir figure 2) :

• une couche de remblai,
• une couche dite de remblai de protection ou d’enrobage, entourant directement la conduite.

Ces différentes couches sont constituées de substrats distincts avec une granulométrie spécifique.

Figure 2. Composition d’une tranchée (source : OIEau 2013)

Dans la dernière mise à jour du fascicule 71, au chapitre 4 intitulé « Nature et qualité des produits et matériaux », il est stipulé que le choix du groupe de sol doit être conforme à la norme NF P 98‑331 et répondre aux exigences du guide SETRA (CEREMA).

Dans ce guide (Cerema, 2025), portant sur la valorisation des matériaux alternatifs en infrastructures linéaires de transport terrestre, est considéré comme matériau alternatif tout matériau élaboré à partir d’un déchet, ou tout déchet ne nécessitant pas d’être transformé, destiné à être utilisé dans un matériau d’infrastructure.

D’après ce guide, il est possible de distinguer les matériaux en fonction des usages. En ce qui concerne la pose des conduites d’eau, il s’agit d’un usage en infrastructure de type T1, dans le cas d’un remblai de tranchée d’une hauteur n’excédant pas trois mètres.

Le rapport contient également une section intéressante sur l’acceptation environnementale des matériaux alternatifs, avec un rappel des normes relatives aux techniques d’échantillonnage et d’analyse (Tableau 1, p. 21).

Le rapport contient une partie sur la caractérisation environnementale du matériau envisagé en réalisant des essais de lixiviation éventuellement complétés par des essais de percolation. Des valeurs limites en émission dans l’eau sont indiquées en fonction du type d’usage (Tableau 2 et 3, pp23 -24)

3. Références

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CCTG (2021). Fascicule 71 Fourniture, pose et réhabilitation de canalisations d’eaux à écoulement sous pression, 247 p.

Cerema(2025). Valorisation de matériaux alternatifs en infrastructures linéaires de transport terrestre, Cerema éditions, ISBN : 978-2-37180-704-4 , 50 p.

OIEau (2013). Réalisation de tranchées, guide technique, direction nationale de l’eau potable et de l’assainissement, Haïti, 43 p.

Le candiat sera rattaché au laboratoire Icube qui est une référence en matière de recherche en ingénierie et d'analyse des données. Le candait sera sut le site de la Manaufacture des Tabacs au sein de l'Ecole Nationale du génie de l'eau et de l'Environnement de Strasbourg ( ENGEES) 

Idéalement ingénieur généraliste ou detenteur d'un Master II en sciences des matériaux avec une appetance pour l'anlayse des données , ayant une bonne base en mathématiques scientifiques et en probabilités. Il doit être à l'aise en analyse de structure et avec les modèles théoriques de transport de polluants, de prédiction de corrosion et de déterioration structurelle.  

Le candidat doît être en capacité de formuler une problmématique scientifique et rechercher des références scientifiques pour proposer des solutions. Le candiat doît être autonome et avoir un bon niveau en anglais.