Optimization of wastepaper sludge ash (WSA) in robust cementitious systems

Abstract : Wastepaper sludge ash (WSA) is generated by a cogeneration station by burning wastepaper sludge. It mainly consists of amorphous aluminosilicate phase, anhydrite, gehlenite, calcite, lime, C2S, C3A, quartz, anorthite, traces of mayenite. Because of its free lime content (~10%), WSA suspension has a high pH (13). Previous researchers have found that the WSA composition has poor robustness and the variations lead to some unsoundness for Portland cement (PC) blended WSA concrete. This thesis focused on the use of WSA in different types of concrete mixes to avoid the deleterious effect of the expansion due to the WSA hydration. As a result, WSA were used in making alkali-activated materials (AAMs) as a precursor source and as a potential activator in consideration of its amorphous content and the high alkaline nature. Moreover, the autogenous shrinkage behavior of PC concrete at low w/b ratio was used in order to compensate the expansion effect due to WSA. The concrete properties as well as the volume change were investigated for the modified WSA blended concrete. The reaction mechanism and microstructure of newly formed binder were evaluated by X-ray diffraction (XRD), calorimetry, thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). When WSA was used as precursor, the results showed incompatible reaction between WSA and alkaline solution. The mixtures were not workable and provided very low compressive strength no matter what kinds of chemical activators were used. This was due to the metallic aluminum in WSA, which releases abundant hydrogen gas when WSA reacts with strong alkaline solution. Besides, the results of this thesis showed that WSA can activate the glassy phase contained in slag, glass powder (GP) and class F fly ash (FFA) with an optimum blended ratio of 50:50. The WSA/slag (mass ratio of 50:50) mortar (w/b of 0.47) attained 46 MPa at 28 days without heat curing assistance. A significant fast setting was noticed for the WSA-activated binder due to the C3A phase, free lime and metallic aluminum contained in the WSA. Adding 5% of gypsum can delay the fast setting, but this greatly increased the potential risk of intern sulfate attack. The XRD, TGA and calorimetry analyses demonstrated the formation of ettringite, C-S-H, portlandite, hydrogarnet and calcium carboaluminate in the hydrated binder. The mechanical performance of different binder was closely related to the microstructure of corresponding binder which was proved by the SEM observation. The hydrated WSA/slag and WSA/FFA binder formed a C-A-S-H type of gel with lower Ca/Si ratio (0.47~1.6). A hybrid gel (i.e. C-N-A-S-H) was observed for the WSA/GP binder with a very low Ca/Si ratio (0.26) and Na/Si ratio (0.03). The SEM/EDX analyses displayed the formation of expansive gel (ettringite and thaumasite) in the gypsum added WSA/slag concrete. The gradual emission of hydrogen gas due to the reaction of WSA with alkaline environment significantly increased the porosity and degraded the microstructure of hydrated matrix after the setting. In the last phase of this research WSA-PC blended binder was tailored to form a high autogenous shrinkage concrete in order to compensate the initial expansion. Different binders were proportioned with PC, WSA, silica fume or slag. The microstructure and mechanical properties of concrete can be improved by decreasing w/b ratios and by incorporating silica fume or slag. The 28-day compressive strength of WSA-blended concrete was above 22 MPa and reached 45 MPa when silica fume was added. The PC concrete incorporating silica fume or slag tended to develop higher autogenous shrinkage at low w/b ratios, and thus the ternary binder with the addition of WSA inhibited the long term shrinkage due to the initial expansion property to WSA. In the restrained shrinkage test, the concrete ring incorporating the ternary binder (PC/WSA/slag) revealed negligible potential to cracking up to 96 days as a result of the offset effect by WSA expansion. The WSA blended regular concrete could be produced for potential applications with reduced expansion, good mechanical property and lower permeability.

Conception, fabrication et caractérisation d'un biocapteur SPR à base de guides d'ondes photoniques sur substrat de verre

Résumé : Malgré le nombre croissant de capteurs dans les domaines de la chimie et la biologie, il reste encore à étudier en profondeur la complexité des interactions entre les différentes molécules présentes lors d’une détection à l’interface solide-liquide. Dans ce cadre, il est de tout intérêt de croiser différentes méthodes de détection afin d’obtenir des informations complémentaires. Le principal objectif de cette étude est de dimensionner, fabriquer et caractériser un détecteur optique intégré sur verre basé sur la résonance plasmonique de surface, destiné à terme à être combiné avec d’autres techniques de détection, dont un microcalorimètre. La résonance plasmonique de surface est une technique reconnue pour sa sensibilité adaptée à la détection de surface, qui a l’avantage d’être sans marquage et permet de fournir un suivi en temps réel de la cinétique d’une réaction. L’avantage principal de ce capteur est qu’il a été dimensionné pour une large gamme d’indice de réfraction de l’analyte, allant de 1,33 à 1,48. Ces valeurs correspondent à la plupart des entités biologiques associées à leurs couches d’accroche dont les matrices de polymères, présentés dans ce travail. Étant donné que beaucoup d’études biologiques nécessitent la comparaison de la mesure à une référence ou à une autre mesure, le second objectif du projet est d’étudier le potentiel du système SPR intégré sur verre pour la détection multi-analyte. Les trois premiers chapitres se concentrent sur l’objectif principal du projet. Le dimensionnement du dispositif est ainsi présenté, basé sur deux modélisations différentes, associées à plusieurs outils de calcul analytique et numérique. La première modélisation, basée sur l’approximation des interactions faibles, permet d’obtenir la plupart des informations nécessaires au dimensionnement du dispositif. La seconde modélisation, sans approximation, permet de valider le premier modèle approché et de compléter et affiner le dimensionnement. Le procédé de fabrication de la puce optique sur verre est ensuite décrit, ainsi que les instruments et protocoles de caractérisation. Un dispositif est obtenu présentant des sensibilités volumiques entre 1000 nm/RIU et 6000 nm/RIU suivant l’indice de réfraction de l’analyte. L’intégration 3D du guide grâce à son enterrage sélectif dans le verre confère au dispositif une grande compacité, le rendant adapté à la cointégration avec un microcalorimètre en particulier. Le dernier chapitre de la thèse présente l’étude de plusieurs techniques de multiplexage spectral adaptées à un système SPR intégré, exploitant en particulier la technologie sur verre. L’objectif est de fournir au moins deux détections simultanées. Dans ce cadre, plusieurs solutions sont proposées et les dispositifs associés sont dimensionnés, fabriqués et testés.

La participation au budget, la motivation et la performance managériale des contremaîtres de moyennes entreprises de fabrication

Cette étude examine les liens entre la participation au budget et la performance managériale avec la motivation comme variable intervenante. La motivation est décomposée en plusieurs facteurs dont les gratifications intrinsèques et extrinsèques. L'effet des variables de la complexité de l'environnement technologique et de la gestion par exceptions (GPE) est aussi examiné. L'étude est menée auprès de contremaîtres affectés à la production d'entreprises manufacturières de taille moyenne. Les contremaîtres montrent une nette préférence aux gratifications intrinsèques, suggérant leur insatisfaction face au système de récompenses en place. Cette insatisfaction semble s'exprimer dans le lien négatif entre la motivation et la participation. De plus, l'engagement personnel des contremaîtres face aux objectifs de l'organisation semble les rendre plus critiques dans l'évaluation de leur performance managériale. Le phénomène est accentué chez les contremaîtres des entreprises avec un niveau de GPE faible puisqu'ils ne perçoivent pas le système de contrôle de gestion comme un outil de répression. Il est aussi accentué, mais dans une moindre mesure, chez les contremaîtres des entreprises hautement technologiques. Cependant, l'effet de la participation au budget pour ces derniers semble favoriser la performance managériale. La plus grande sensibilité des gestionnaires aux valences intrinsèques et leur réticence à attribuer aux autres l'insuccès face à l'atteinte des objectifs pourraient être une des caractéristiques des moyennes entreprises. Les résultats de cette étude suggèrent aussi que, pour une entreprise de taille moyenne, un style de gestion non perçu comme répressif améliore la participation, la motivation et la performance des gestionnaires. Enfin, la participation semble avoir un effet positif sur la performance managériale dans un environnement technologique plus complexe seulement.

Études des besoins d’éducation à la carrière des élèves finissants du secteur professionnel en fabrication mécanique

Le problème de la transition entre le monde scolaire et celui du travail constitue une réalité d'intérêt international. Différentes recherches aux États-Unis et partout dans le monde sans compter les études des organismes comme l'Organisation de Coopération et de Développement Économiques et le Conseil de l'Europe soulignent cette nécessité de préparer les jeunes à la vie active et ce, dès le moment où ils fréquentent le milieu institutionnel (O.C.D.E., 1981). Pour ces jeunes, le passage de l'école à la vie de travail s'avère essentiel, leur garantissant ainsi une certaine autonomie vis-à-vis le système économique tout en optimisant leur contribution au développement de la société (O.C.D.E., 1977a, 1977b). Malheureusement, les plus récentes politiques de formation professionnelle des jeunes au Québec démontrent par le biais d'un document publié par le ministère de l'Éducation (1982) qu'il existe un large fossé entre ce que l'école enseigne et ce que les jeunes doivent connaître. De ce fait, elles reconnaissent l'importance de relier le milieu institutionnel au monde du travail. [...]