Caractérisation en laboratoire des remblais en pâte cimentés avec ajout de granulats (stériles concassés)

DÉDICACE À toute ma famille iv REMERCIEMENTS Je tiens à remercier sincèrement mon Directeur de recherche, le Professeur Tikou Belem, qui a eu confiance en moi pour la réalisation de ce projet de recherche.Je remercie le Professeur Belem pour son encadrement, sa disponibilité pour l'atteinte des objectifs du projet et pour son soutien financier tout au long de cette maîtrise.Je remercie aussi mes co-directeurs les Professeurs Mostafa Benzaazoua et Abdelkabir Maqsoud pour leurs précieux conseils, pour leur rigueur scientifique et leur étroite collaboration tout au long de ce projet.Je suis reconnaissant à l'équipe de l'URSTM, particulièrement à Yvan Poirrier, Patrick Bernèche, Pierre-Alain Jacques, qui m'ont aidé pendant mes travaux de laboratoire.Je tiens à remercier tous mes collègues étudiants, les Professeurs et le personnel de l'IRME.Je remercie tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce projet.Je remercie mon frère et ami El Hadji Babacar Kandji pour son accueil, son aide et sa disponibilité.Je remercie aussi son épouse Khady Ndiaye Coulibaly.Je remercie également Aissa Zalagou et son mari Ibrahime Hamani pour leurs soutiens et conseils.Pour finir je voudrais dire MERCI à mes parents, à mon oncle Ibrahima Aliou Diallo et son épouse Aïssata Sy, à mes frères et sœurs pour leurs soutiens constants, leurs encouragements et leurs sages conseils.Je tiens aussi à exprimer ma profonde gratitude à ma chère épouse Fatimata Sall, qui m'a beaucoup soutenu et facilité la tâche.v RÉSUMÉ L'industrie minière génère une quantité importante de rejets, dont les plus importants sont les stériles et les rejets de concentrateurs (résidus miniers).Le stockage de ces rejets en surface est souvent source de problèmes environnementaux.En effet, les rejets sulfureux, une fois exposés à l'air et en présence d'eau, produisent du drainage minier acide (DMA).Un moyen de gestion de ces rejets miniers consiste à fabriquer du remblai en pâte, qui est un mélange des rejets de concentrateur et/ou de stériles, d'eau et d'un agent liant.Le rôle primaire du remblai en pâte est de contribuer au contrôle de terrain en jouant le rôle de support secondaire des chantiers miniers.Le rôle secondaire de ce remblai en pâte souterrain est de réduire les impacts environnementaux de l'exploitation minière en permettant de diminuer les quantités de rejets de concentrateur à stocker en surface.Le remblai en pâte reste le type de remblai le plus utilisé en ce moment à travers le monde.Avec la hausse des demandes en métaux à travers la planète, les mines souterraines sont de plus en plus profondes et les contraintes induites deviennent plus importantes.Il s'avère donc important de pouvoir concevoir un nouveau type de remblai qui serait plus résistant que le remblai en pâte conventionnel.L'objectif principal de ce projet de maîtrise est de caractériser un remblai qui est un remblai mixte composé des rejets de concentrateur et de stériles concassés comme granulats ainsi que d'eau et d'un agent liant.Les résidus et les stériles rocheux proviennent de la mine LaRonde.Deux types de stériles rocheux ont été utilisés dans cette étude : les stériles (oxydés) générateurs d'acide (stériles A) et les stériles non générateurs d'acide (stériles B).Les stériles sont concassés à différents diamètres : 0-15; 0-10 et 0-05 mm pour les stériles A et à 0-20; 0-15 et 0-10 pour les stériles B. Des caractérisations physique (granulométrie, densité relative, surface spécifique), chimique (ICP-AES, XRF, Soufre et carbone totaux) et minéralogique (DRX) sont réalisées sur les composantes du remblai mixte ou Paste Aggregate Fill (PAF).La proportion de stériles dans les PAFs est variée de 10 à 50% du volume (8 à 45% en masse) combiné de résidus et de stériles secs.Le liant est composé de 80% de Slag et de 20% de ciment Portland à usage courant (type GU) et représente 5% de la masse combinée de stériles et de résidus secs.vi Les échantillons de remblai sont préparés avec un affaissement (slump) au cône standard d'Abrams constant de sept (7) pouces (178 mm) excepté ceux préparés pour l'étude de la ségrégation des particules.Les PAF sont coulés dans des moules de 4 x 8 pouces et placés dans une chambre humide pour simuler les conditions in situ.Des PAF à 7, 8 et 9 pouces de slump sont préparés afin d'étudier la ségrégation des particules grossières.Plusieurs aspects de ce nouveau type de remblai sont étudiés : la procédure de fabrication, le suivi du drainage, de la ségrégation des particules et de la teneur en eau, l'évolution de la résistance à la compression uniaxiale à 7, 28 et 90 jours de cure.Les résultats de cette étude montrent que l'ajout de stériles concassés dans le remblai en pâte permet d'augmenter significativement sa résistance mécanique.Le gain de résistance obtenu, dans les conditions drainées, est de 28 à 93% à 28 jours et de 5 à 44% à 90 jours de cure.Dans les conditions non drainées, ce gain est de 81 à 93% à 28 jours et de 35 à 65% à 90 jours de cure.L'étude de la ségrégation des particules a montré que les granulats 0-20 mm ségréguent à un slump de 7 pouces.Une ségrégation de tous les granulats de type B (0-10, 0-15 mm et 0-20 mm) est notée lorsque le slump augmente à 8 ou à 9 pouces.vii

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