En raison des déséquilibres des espèces chimiques entre les espèces solides et les espèces dissoutes dans la solution, le transport de solutés non réactif dans un milieu poreux saturé est généralement contrôlé par les trois mécanismes de transport que sont ction, la diffusion moléculaire et la dispersion. L’advection décrit le transport de e causé par le déplacement d’ensemble du fluide, il est décrit par la loi de Darcy. La ion moléculaire due à l’agitation de particules tend à homogénéiser le soluté des de forte concentration vers les zones de faible concentration. Cette diffusion est au mouvement Brownien des particules. La dispersion cinématique résulte de
rogénéité des distributions de vitesse dans le milieu poreux. Dans un essai de tion en batch, l’échange de solutés est s’effectue principalement par diffusion ulaire. Ces trois mécanismes influencent le transport d’espèces chimiques durant
Chapitre II. Mécanismes de transport dans le réseau poreux saturé l’essa
moléc cas d’un écoulement très lent.
méca Nous déter appe Contr comp d’éco
trans es deux régions
s’effectue uniquement par diffusion moléculaire. En se basant sur cette théorie de duo-
porosité, u t permanent et unidimensionnel dans un
monolithe a été bâti. L’équation advection-dispersion et le modèle MIM ont été couplés
pour stimuler l d et évaluer les paramètres
hydrodynamiques lors d’un essai de percolation effectué sur matériau monolithique. La modé
dre le relargage des solutés. Cette identification passe par la mesure de la porosité, de la surface spécifique et de la distribution de taille de pores, ces propriétés morphologiques du matériau ont été discutées dans ce deuxième chapitre. Le volume poreux efficace (celui qui est réellement mis en jeu lors d’un essai) peut être modifié en fonction des conditions d’essai. La perméabilité est une propriété importante de cette étude. Elle permet de décider de l’opportunité de réaliser un essai de percolation sur un matériau. Elle permet également de décider des conditions d’essais (notamment le débit) qui font représentatives des conditions in situ. Enfin, c’est un indicateur de la finesse de la structure poreuse, qui influe sur les surfaces et temps de contact entre la matrice et le fluide percolant.
Enfin, l’influence de certains paramètres sur le relargage a été discutée. Le pH du liquide percolant et son évolution en cours d’essai et dans l’échantillon, joue un rôle très important. Pour simplifier les analyses chimiques du percolat, l’eau déminéralisée a été choisie comme liquide percolant pour tous les essais de percolation. Le rapport L/S détermine la sévérité de l’essai et sa valeur dépend des scénarios envisagés. Un L/S important permettra de rendre compte du comportement a très long terme, mais n’est pas
forcément représentatif du c rtinent.
Enfin, il e s temps
d’expérimen un
débit stable tout
i de percolation sur matériau monolithique mais l’influence de la diffusion ulaire ne devient sensible que dans le
L’équation advection-dispersion décrit quantitativement l’effet de ces trois nismes. Cette équation est utilisée dans les modèles de calculs comme PhreeqC.
l’utiliserons pour simuler l’évolution de conductivité en sortie en fonction du temps et miner les caractéristiques hydrodynamiques du matériau. Ce modèle de calcul fait l à une représentation de la structure poreuse faisant apparaître une double porosité.
airement aux matériaux granulaires, la porosité d’un matériau monolithique est osée de deux parties, une zone mobile et une zone immobile. Le mode ulement de la solution dans ces deux régions est différent. Dans la région mobile, le port de solutés se produit par advection-dispersion, l’échange entre l
n modèle MIM pour l’écoulemen
’évolution e conductivité du percolat
lisation permet de déterminer trois paramètres: la dispersivité λ, la répartition entre la porosité mobile et immobile, θm et θim et le coefficient de diffusion effective entre les deux régions De.
La percolation du matériau peut entrainer une modification structurelle du milieu poreux par dissolution/précipitation des éléments et par conséquent, modifier le comportement au relargage des solutés. Ainsi, l’identification des propriétés hydrodynamiques des matériaux, en début et au cours de l’essai est primordiale pour compren
omportement in situ et donc n’est pas forcément pe st important de trouver un compromis entre des débits faibles et de
tation acceptables. Le protocole de mesure a été choisi afin de garantir au long de l’essai.
Chapitre III. Démarche expérimentale
Chapitre III. Démarche et protocoles
expérimentaux
Chapitre III. Démarche expérimentale III
onditions réelles d’utilisation sans demander des investissements ou un temps de mesure prohibitifs. Par ailleurs, nous avons abordé dans le second chapitre les
notions th nts mécanismes à l’œuvre
lorsque l’on fait percoler de l’eau dans un matériau poreux, cimentaire ou non.
v in situ. Le chapitre précédent à mis en valeur
l’importance de l e relargage. Les matériaux seront
donc choisis de e stiques hydrodynamiques soient
suffis
tériaux feront alors l’objet d’une caractérisation approfondie : himiqu inér iqu ysiq et mécanique. Nous détaillerons dans ce chapitr es
chniq xp nt i té employ Le c qu ns rm s
ement au cours des chapitres suivants, à chaque fois que
on san ré a rtan fin om dr ré s d ss e
lation. La mise au point du matériel et des protocoles expérimentaux sera elle, ntée dans le prochain chapitre.