Étude de l'influence des caractéristiques des granulats sur la performance des bétons fluides à rhéologie adaptée

Les caractéristiques physiques des granulats ont une forte influence sur la performance du béton, y compris l'ouvrabilité du béton, la zone de transition, le module d'élasticité, la résistance mécanique, etc. Comparativement aux bétons conventionnels vibrés, les bétons fluides à rhéologie adapté (BFRA) beaucoup plus complexes, doivent présenter une bonne stabilité (résistance à la ségrégation), une bonne rhéologie et les résistances mécaniques souhaitées. Le choix des granulats joue un rôle majeur pour l'obtention de ces différentes propriétés. Une meilleure compréhension de l'influence des caractéristiques physiques sur la performance des BFRA est nécessaire pour leur optimisation afin d'obtenir un bon rapport performance-coût. L'objectif principal de cette étude est de comprendre l'influence des propriétés physiques des granulats (forme, densité, granulométrie, module de finesse, et la quantité de particules plates ou allongées) sur la demande en superplastifiant, la rhéologie et les propriétés mécaniques des BFRA. Les types de bétons étudiés sont les bétons autoplaçants (BAP) destinés à la construction de bâtiments, les bétons semi-autoplaçants (BSAP) destinés pour la construction et la réparation des infrastructures et les BAP destinés à la préfabrication. Quatre rapports sable/granulat total (S/G), deux sables composés (manufacturé et naturel) au laboratoire de différentes finesses (MF = 2,5 et MF = 3) et un sable naturel provenant d'usines ont été utilisés. L'influence de la compacité granulaire, du type de sable (naturel vs manufacturé) et de la teneur en fines du squelette granulaire sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des BFRA est étudiée. Douze mélanges de BSAP ont été formulés à cet effet. L'influence du type de granulométrie (continue ou discontinue), du diamètre nominal maximal des gros granulats (10, 14 et 20 mm) et de la forme des gros granulats (roulé, aplati et allongé) sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des BFRA ont été étudiées. Quatre types de gros granulats provenant de l'industrie et sept gros granulats reconstitués en laboratoire ont été utilisés pour prendre en compte tous ces paramètres. Les résultats montrent que la compacité granulaire est une donnée importante à prendre en compte pour la formulation d'un BFRA (BAP ou BSAP). Cette étude a également montré que les particules fines de diamètres inférieurs à 315 [micro]m sont celles qui influencent les paramètres rhéologiques des BSAP. Pour un rapport E/L constant et un diamètre d'étalement fixe, l'augmentation de la teneur de particules passant le tamis 315 [micro]m augmente la viscosité plastique, diminue le seuil de cisaillement et augmente la stabilité statique des bétons. Cette étude préconise l'utilisation des granulats concassés de granulométrie continue contenant des particules équidimensionnelles pour améliorer les propriétés rhéologiques des bétons. Enfin, grâce à cette étude, la production des BAP dans les industries connaîtra une avancée majeure par un choix stratégique des granulats. Les industries pourront notamment faire une utilisation optimale des superplastifiants, adapter la rhéologie des BAP (viscosité plastique et seuil de cisaillement) au type de BAP tout en conservant leurs caractéristiques mécaniques. Cette étude bien que scientifique, répond en d'autres termes aux besoins de l'industrie car elle propose un bon rapport performance-coût des BAP.

Étude paramétrique de la propagation d'ondes ultrasonores guidées dans les structures aéronautiques

La mise en oeuvre de systèmes de détection de défauts à même les structures ou infrastructures en génie est le sujet d’étude du Structural Health Monitoring (SHM). Le SHM est une solution efficace à la réduction des coûts associés à la maintenance de structures. Une stratégie prometteuse parmi les technologies émergentes en SHM est fondée sur l’utilisation d’ondes ultrasonores guidées. Ces méthodes sont basées sur le fait que les structures minces agissent comme guides d’ondes pour les ondes ultrasonores. Puisque les structures aéronautiques sont majoritairement minces, les ondes guidées constituent une stratégie pertinente afin d’inspecter de grandes surfaces. Toutefois, les assemblages aéronautiques sont constitués de plusieurs éléments modifiant et compliquant la propagation des ondes guidées dans celles-ci. En effet, la présence de rivets, de raidisseurs, de joints ainsi que la variation de la nature des matériaux utilisés complexifie la propagation des ondes guidées. Pour envisager la mise en oeuvre de systèmes de détection basés sur les ondes guidées, une compréhension des interactions intervenant dans ces diverses structures est nécessaire. Un tel travail entre dans le cadre du projet de collaboration CRIAQ DPHM 501 dont l’objectif principal est de développer une banque de connaissances quant à la propagation d’ondes guidées dans les structures aéronautiques. Le travail de ce mémoire présente d’abord les résultats d’études paramétriques numériques obtenus dans le cadre de ce projet CRIAQ. Puis, afin de faciliter la caractérisation expérimentale de la propagation des ondes guidées, une seconde partie du travail a porté sur le développement d’un absorbant d’ondes guidées. Cet absorbant permet également d’envisager l’extension des régions observables par les systèmes SHM. Ce deuxième volet contribue donc également au projet CRIAQ par l’atténuation de réflexions non désirées dans l’étude menée sur les maintes structures aéronautiques nourrissant la banque de connaissances. La première partie de ce mémoire relève l’état des connaissances de la littérature sur la propagation d’ondes guidées dans les structures aéronautiques. La deuxième partie présente rapidement le formalisme derrière les ondes de Lamb ainsi que les différentes approches analytiques pour caractériser les interactions entre ondes guidées et discontinuités. Par la suite, les outils utilisés pour effectuer les simulations par éléments finis sont présentés et validés par le biais d’une phase expérimentale. La deuxième partie se termine avec la présentation des différentes structures et discontinuités étudiées dans le cadre du projet CRIAQ. Finalement, la troisième et dernière partie de ce mémoire présente les travaux numériques orientés vers la conception d’un absorbant idéal pour ondes guidées. Afin d’y parvenir, une étude paramétrique quant à la forme, les dimensions et les propriétés mécaniques de l’absorbant est entreprise. Enfin, une étude expérimentale permettant de valider les résultats numériques est présentée.

Relier les mesures d'atténuation et d'adaptation aux changements climatiques : la situation des régions côtières du Québec

Les conséquences associées aux changements climatiques peuvent déjà être perçues dans différents secteurs socio-économiques. Tel est le cas des zones côtières. Afin d’assurer la pérennité des populations dans les régions insulaires, différentes mesures d’adaptation côtières peuvent être utilisées. Or, ces mesures peuvent parfois manquer de vision à long terme et d’intégration de l’autre type de réaction aux changements climatiques soit l’atténuation. La difficulté à relier adaptation et atténuation est présente dans plusieurs secteurs, dont les zones côtières. La situation dans les territoires Québécois maritimes (plus précisément les côtes de la Côte-Nord, du Bas- Saint-Laurent et de la Gaspésie-Îles-de-la-Madeleine) est semblable à celle observée ailleurs, mais demeure unique étant donné la composition de ses côtes, l’évolution démographique de ces municipalités et son économie fortement basée sur le tourisme et l’industrie des pêches. Les principaux enjeux retrouvés dans ces territoires sont associés au tourisme, à l’industrie de la pêche, à la densité humaine et aux infrastructures qui en découlent ou au milieu naturel. Ces enjeux présentent différentes vulnérabilités face au changement climatique côtier auxquelles les municipalités doivent s’adapter. Les mesures d’adaptation côtières implantées au Québec peuvent être divisées en deux grandes catégories : les mesures techniques et les mesures règlementaires et politiques. Or, afin de s’adapter adéquatement les municipalités doivent faire preuve de multidisciplinarité et combiner les différentes techniques disponibles, ceci peut présenter une difficulté notable. La situation canadienne à l’extérieur du Québec est similaire pour les territoires Atlantiques Canadiens. Du côté du Pacifique, les types de menaces surviennent dans des proportions différentes à celles de l’Est. De façon générale, les provinces les plus à risques de la hausse du niveau des mers sont aussi celles qui utilisent principalement des mesures de protection d’urgence, optant pour une vision à court terme, ceci incluant le Québec. Le cadre législatif encadrant les territoires côtiers québécois du Golfe est complexe. En effet, il s’agit d’une combinaison de lois et règlements fédéraux et provinciaux qui s’entrecoupent, étant donné l’entrecroisement des compétences gouvernemental dans ce secteur. Ceci peut compliquer d’avantages le travail des municipalités québécoises. Afin de faciliter l’implantation de mesures d’adaptation considérant l’atténuation, les municipalités côtières québécoises pourraient développer un cadre d’évaluation des différentes mesures.

Le potentiel des coopératives d'épargne et de crédit comme acteur de développement local en zone urbaine ; de la planification stratégique à la pérennité des actions. Étude de cas : Querétaro, Mexique

L'Amérique latine se caractérise comme une région ayant la pire répartition de la richesse et le Mexique n'y fait pas exception. Malgré que la dernière décennie lui ait apporté la stabilisation économique et la libéralisation des échanges commerciaux, l'écart entre les riches et les pauvres continue de croître. Pour certains experts, la cause principale de cette situation réside dans les effets de la mondialisation. Bien qu'ils contribuent à déstabiliser les économies locales, d'autres éléments présents au Mexique menacent autant le développement durable des communautés mexicaines. Notons la fragilité des démocraties, la faiblesse des institutions financières, les histoires de corruption et de trafic de drogue, l'exclusion sociale et la dégradation de l'environnement. Plusieurs programmes de développement socioéconomiques ont été mis en place par différents gouvernements mexicains. Que ce soit, des programmes en matière de santé et d'éducation, des programmes alimentaires et agricoles ou de construction d'infrastructures, ils visent essentiellement à réduire la pauvreté en milieux ruraux. Les problèmes sociaux en zones urbaines ne font pas partie des priorités actuelles de l'agenda politique du gouvernement fédéral. Les communautés urbaines doivent donc se tourner vers d'autres moyens pour assurer leur développement et, la micro-finance est l'une des solutions qui a depuis longtemps fait ses preuves en matière de mobilisation des populations hasardeuses. En effet, elle permet aux populations exclues des systèmes financiers traditionnels d'avoir un plus grand contrôle de leur avenir par l'auto emploi et par le développement endogène de leur communauté. Elle introduit donc une dynamique d'autonomie et vise des changements économiques et sociaux à long terme. Par contre, une des plus grandes erreurs commises est pourtant de prétendre que la micro-finance est le remède de toutes les calamités. Les besoins des populations moins nanties en zones urbaines ne se limitent pas aux besoins de financement. Les pauvres ont également besoin de logements salubres, d'eau potable, d'électricité, de soins de santé, d'écoles et d'infrastructure, ce en quoi tout être humain est en droit de posséder. De plus, le développement durable n'est pas qu'une question de solution aux problèmes de pauvreté, il concerne également tous les citadins. Lorsque l'on parle de qualité de vie, on parle également d'emplois disponibles, de revitalisation de quartiers, d'aménagement d'espaces verts, de construction de centres sportifs et culturels, pour en nommer que quelques-uns. En l'absence de volonté ou de moyens politiques en la matière, la coopérative d'épargne et de crédit peut-elle être un levier de développement local pour une communauté urbaine mexicaine? C'est la question à laquelle je me suis attardée ces derniers mois, en analysant le contexte socio-économique de la ville de Querétaro au Mexique. Pour ce faire, j'ai exécuté d'abord une intervention dans une importante coopérative d'épargne et de crédit et je me suis ensuite documentée à travers des entrevues formelles et informelles, des observations, des conférences diverses et la littérature locale et internationale. Après avoir présenté, dans le premier chapitre, le contexte socio-politico-économique du Mexique et en particulier celui de la municipalité de Querétaro, je décris, au chapitre 2, les différents problèmes que vivent au quotidien les citadins. Le chapitre 3 est consacré à l'environnement et aux ressources qu'offrent les coopératives mexicaines d'épargne et de crédit: leur importance, les principes, la législation, les forces et les faiblesses, les menaces et les opportunités, etc. Le chapitre suivant définit le développement local en zone urbaine, ses principes, le processus qui l'accompagne, les acteurs impliqués et la finalité. Enfin le chapitre 5 nous amène au coeur même de la réflexion, c'est-à-dire évaluer si la coopérative d'épargne et de crédit possède le potentiel nécessaire pour être un acteur important de développement local en zones urbaines mexicaines.

Reconnaître la dynamique des écosystèmes paysagers pour mieux saisir l’acceptabilité sociale des projets de développement éolien

Le développement de la production d’énergie éolienne et son transport fait partie des orientations du gouvernement québécois depuis plusieurs années, autant en ce qui a trait aux domaines énergétiques que de développement durable. L’implantation de parcs éoliens issus des appels d’offres d’Hydro-Québec se heurte pourtant à un certain degré d’opposition de la part des collectivités qui accueillent les infrastructures. Cette opposition fait en sorte qu’un appui majoritaire ne peut être observé pour aucun des projets. L’hypothèse de l’essai est que l’évaluation des paysages, dans le cadre des études d’impacts de parcs éoliens, demeure inadéquate, d’où le manque d’acceptabilité sociale ou tout au moins un des facteurs le déterminant. La considération du paysage comme faisant partie d’un écosystème dynamique est ici le moyen envisagé pour améliorer son évaluation lors des études d’impacts de parcs éoliens. L’objectif général de l’essai est ainsi d’explorer le concept d’écosystème paysager et d’évaluer dans quelle mesure il pourrait être mieux cerné par les outils traditionnels d’évaluation des projets. Les concepts d’écologie du paysage et d’acceptabilité sociale sont circonscrits afin d’identifier leur degré d’intégration aux outils québécois d’évaluation et de gestion qui encadrent le développement éolien. Une identification des bouleversements de l’écosystème paysager, occasionnés par les parcs éoliens, démontre qu’aucun des outils gouvernementaux ne permet d’assurer adéquatement l’intégrité naturelle ou anthropique du paysage. Trois projets québécois, réalisés entre 2012 et 2016, servent pour l’évaluation de liens entre les impacts de bouleversements à l’écosystème paysager, considérés lors des études d’impact, et leur acceptabilité sociale. Les valeurs de critères d’analyse, en lien aux impacts de bouleversements à l’écosystème paysager, sont comparées aux valeurs d’indices d’acceptabilité sociale à travers les trois projets. Les résultats démontrent que 49 % des critères d’analyse permettent d’expliquer en partie l’acceptabilité sociale observée pour les projets étudiés. 74 % des liens observés entre les critères d’analyse et les indices d’acceptabilité mettent en relation un impact négatif minimal (ou un impact positif maximal) sur l’écosystème paysager avec une acceptabilité sociale maximale. En considérant les résultats observés lors de l’étude des projets de développement éolien, certaines recommandations destinées aux autorités gouvernementales peuvent être faites afin d’assurer l’intégration du concept d’écosystème paysager à l’élaboration de parcs éoliens par les promoteurs. Une priorisation de l’étude des critères d’analyse en lien aux impacts de bouleversement à l’écosystème paysager doit être faite, autant dans les outils d’évaluation et de gestion que lors des discussions entre autorités municipales et promoteurs. Une amélioration de la mesure de l’acceptabilité sociale des projets de parcs éoliens dans les collectivités affectées doit également être faite, un effort d’information supplémentaire de la part des promoteurs et un échantillonnage plus représentatif de la population pouvant mener à une mesure plus objective de l’acceptabilité sociale.

Planifier un développement adapté aux caractéristiques hydrographiques et biophysiques du milieu pour l’aménagement d’un quartier durable à Weedon, Québec

La municipalité de Weedon, en Estrie, a récemment acquis un terrain vacant à proximité du village. La municipalité désire un développement intégrant le concept de développement durable dans le plan d’aménagement du terrain et dans la construction des infrastructures. L’objectif général de ce travail est de recommander à la municipalité de Weedon des moyens pour adapter l’écoquartier aux caractéristiques hydrographiques et biophysiques du milieu. Premièrement, le milieu biophysique et hydrographique est caractérisé grâce à l’analyse de données géospatiales et par photointerprétation de photographies aériennes. Le potentiel de développement est analysé grâce à l’outil ArcGIS afin de déterminer les zones propices à l’urbanisation ainsi que les zones à exclure. Il est recommandé de concentrer le développement du site dans la zone n’ayant aucune contrainte et de limiter la densité des habitations dans les espaces présentant des contraintes. Selon ces suggestions, il sera possible de développer environ 40 bâtiments sur le site. Deuxièmement, les systèmes de gestion des eaux usées (le système septique individuel, le système décentralisé et le système centralisé) sont décrits en fonction de leurs avantages, de leurs inconvénients et de leurs limites. Ces points sont ensuite comparés et la création d’un arbre de décision permet de recommander le système le mieux adapté au milieu. Les zones avec contraintes de développement devraient utiliser des systèmes de traitement septiques. Pour ce qui est de la zone sans contraintes, le système de traitement septique est recommandé uniquement si la densité est égale ou inférieure à 5 unités d’habitations par hectare. Si la densité désirée par la municipalité est plus élevée pour cette zone, le raccordement au système de traitement centralisé est recommandé. Troisièmement, les mesures de gestion des eaux pluviales sont présentées selon différentes caractéristiques adaptées au site. Leur recommandation est basée sur une analyse multicritère pondérée. Les pratiques de gestion optimales qui devraient être utilisées conjointement sur le site sont la collecte et la réutilisation de l’eau de pluie pour la gestion sur le site, la noue engazonnée avec drain pour la gestion en réseau et le marais artificiel pour la gestion en fin de réseau. Les recommandations présentées dans ce travail visent à privilégier des modes de développement alternatifs à l’urbanisation classique afin d’établir les bases pour le développement d’un quartier durable à Weedon.

Élaboration d'un plan de gestion des matières résiduelles - Communauté de Long Point First Nation, Winneway

L’objectif de cet essai repose sur l’élaboration d’un plan de gestion des matières résiduelles pour la communauté algonquine de Long Point First Nation, située dans la Municipalité régionale de comté de Témiscamingue. La Politique québécoise de gestion des matières résiduelles n’établit pas clairement à qui revient la responsabilité d’une saine gestion dans le cas des communautés autochtones. Le flou législatif derrière cet enjeu ne fait qu’accentuer l’isolement de ces communautés dans leur aspiration à développer des actions précises et à les concrétiser. Pourtant, le milieu autochtone se doit de poursuivre la voie de l’amélioration continue de son administration à ce sujet puisque celui-ci participe également au bilan provincial. Cet essai s’inscrit dans le but précis d’accompagner Long Point First Nation dans son cheminement vers une gestion éclairée de ses matières résiduelles. La communauté de Long Point First Nation a introduit la collecte sélective depuis quelques années déjà et en assure elle-même sa gestion. Néanmoins, elle est aux prises avec des situations problématiques limitant la gestion adéquate de ses matières résiduelles. L’éloignement géographique, les partenariats laborieux, les coûts élevés reliés à la gestion et l’instabilité au niveau de la collecte hebdomadaire freinent sa facilité administrative et son déploiement. L’usage des dépôts sauvages pour éliminer les matières non collectées amplifie les problèmes environnementaux et de santé publique. La désuétude de certaines installations et l’absence de campagnes usuelles d’information, de sensibilisation et d’éducation n’assurent pas une gestion optimale ni sa pérennité. Un plan d’action a été réalisé dans le but ultime de contrer ces enjeux. Ce plan priorise deux objectifs fondamentaux, celui d’instaurer un système de récupération des matières organiques au niveau résidentiel et celui de développer des infrastructures pouvant accueillir les matières résiduelles non collectées par la collecte sélective actuellement en place. En plus de ces priorités, cinq autres objectifs sont mis de l’avant, soit le regroupement d’informations concernant la gestion des matières résiduelles et son suivi, la qualité de gestion de la collecte municipale, l’assurance de la qualité environnementale de son territoire, l’affinement du tri des matières recyclables et l’amélioration de la transmission d’informations auprès des résidents. Le tout représente un essai se voulant pragmatique colligeant objectifs et mesures afin d’élaborer un plan d’action réaliste à caractère environnemental.

Étude du comportement d'une section d'essais de chaussée de BAC avec des armatures en PRFV

Au Québec, l’épandage des sels de déglaçage pendant l’entretien hivernal des routes est l’une des causes de la corrosion des armatures en acier dans les ouvrages routiers en béton armé. La corrosion de l’acier crée des tensions internes dans le béton, ce qui entraine l’éclatement du béton qui enrobe l’armature d’acier. La durée de vie des infrastructures routières est par conséquent réduite et les coûts d’entretien sont augmentés. Le présent projet de recherche est né d’une collaboration entre le ministère des Transports, de la Mobilité durable et de l’Électrification des Transports (MTMDET) et l’Université de Sherbrooke. Il vise à étudier l’utilisation des barres en polymères renforcés de fibres de verre (PRFV), non sujettes à la corrosion dans les dalles en béton armé continu (BAC). Dans cette étude, une section de chaussée de 300 mètres de long a été instrumentée pendant la reconstruction de l’autoroute 40 Ouest à Montréal, pour caractériser le comportement à court et à long terme des dalles en BAC avec des armatures en PRFV. Les résultats expérimentaux montrent que les conditions climatiques affectent considérablement le comportement à la fissuration des dalles en BAC de PRFV et d’acier. Une analyse par éléments finis d’une section de la chaussée a été également réalisée avec le logiciel Abaqus en vue d’étudier l’influence de plusieurs paramètres tels que le taux d’armature longitudinale, les propriétés des barres de PRFV et leur profondeur, l’épaisseur de la dalle, le coefficient de dilatation thermique du béton et l’espacement des armatures transversales sur le comportement de la dalle en BAC de PRFV. Le modèle par éléments finis a été validé avec les résultats expérimentaux obtenus en chantier. Les résultats numériques montrent que le coefficient de dilatation thermique du béton, le taux d’armature longitudinale, les propriétés des barres de PRFV et leur positionnement dans la dalle, l’épaisseur de la dalle constituent les paramètres qui influencent le plus le comportement des dalles en BAC. Pour le dimensionnement des dalles en BAC de PRFV, des taux d’armature ainsi que des propriétés de barres de PRFV ont été proposés en tenant compte des résultats expérimentaux ainsi que de l’analyse par éléments finis.