Caractérisation des sols granulaires au moyen de la vitesse des ondes de cisaillement

Les réponses des sols aux diverses sollicitations qu'ils subissent à l'état naturel sur site sont multiples et dépendent de nombreux facteurs tel que leur nature, le domaine de sollicitation, la présence d'eau et plusieurs autres facteurs (état de contrainte, présence de cavités, etc.). La connaissance du domaine des petites et moyennes déformations pour le dimensionnement de nombreux ouvrages sur des dépôts de sols argileux ou sableux est d'une grande importance. La détermination des propriétés mécaniques des sols dans le domaine des petites déformations est néanmoins importante dans plusieurs applications en géotechnique. Le besoin de déterminer le module de cisaillement des sols à faibles déformations a conduit au développement de différents outils d'investigation.Les outils non intrusifs basés sur la propagation des ondes de surface permettent de s'affranchir des problèmes de remaniement du sol et la détermination des paramètres fondamentaux (G[indice inférieur max]) du sol dans leur vrai état des contraintes. L'étude menée dans ce travail se résume essentiellement en deux volets. Une présentation détaillée, des différentes méthodes et techniques qui déterminent la vitesse d'onde de cisaillement V[indice inférieur s] lors de la caractérisation des sols, est faite en premier stade. On se focalise à décrire le dispositif des bilames piézo-électriques (utilités, avantages et limitations). En second volet, on se consacre sur la caractérisation des sols granulaires au moyen de V[indice inférieur s]. Des simulations numériques illustrées par des essais aux laboratoires sur un modèle simplifié de la cellule oedométrique équipée du dispositif des anneaux piézo-électriques, ont été dirigés. En considérant trois sols pulvérulents de différentes propriétés granulométriques, on a pu voir les difficultés d'interprétation des résultats suivant les méthodes directes dans le domaine temporel. Alors que, des résultats traités dans le domaine fréquentiel se sont avérés plus réalistes.

Physical and chemical kinetics of structural build-up of cement suspensions

Abstract : The structural build-up of fresh cement-based materials has a great impact on their structural performance after casting. Accordingly, the mixture design should be tailored to adapt the kinetics of build-up given the application on hand. The rate of structural build-up of cement-based suspensions at rest is a complex phenomenon affected by both physical and chemical structuration processes. The structuration kinetics are strongly dependent on the mixture’s composition, testing parameters, as well as the shear history. Accurate measurements of build-up rely on the efficiency of the applied pre-shear regime to achieve an initial well-dispersed state as well as the applied stress during the liquid-solid transition. Studying the physical and chemical mechanisms of build-up of cement suspensions at rest can enhance the fundamental understanding of this phenomenon. This can, therefore, allow a better control of the rheological and time-dependent properties of cement-based materials. The research focused on the use of dynamic rheology in investigating the kinetics of structural build-up of fresh cement pastes. The research program was conducted in three different phases. The first phase was devoted to evaluating the dispersing efficiency of various disruptive shear techniques. The investigated shearing profiles included rotational, oscillatory, and combination of both. The initial and final states of suspension’s structure, before and after disruption, were determined by applying a small-amplitude oscillatory shear (SAOS). The difference between the viscoelastic values before and after disruption was used to express the degree of dispersion. An efficient technique to disperse concentrated cement suspensions was developed. The second phase aimed to establish a rheometric approach to dissociate and monitor the individual physical and chemical mechanisms of build-up of cement paste. In this regard, the non-destructive dynamic rheometry was used to investigate the evolutions of both storage modulus and phase angle of inert calcium carbonate and cement suspensions. Two independent build-up indices were proposed. The structural build-up of various cement suspensions made with different cement contents, silica fume replacement percentages, and high-range water reducer dosages was evaluated using the proposed indices. These indices were then compared to the well-known thixotropic index (Athix.). Furthermore, the proposed indices were correlated to the decay in lateral pressure determined for various cement pastes cast in a pressure column. The proposed pre-shearing protocol and build-up indices (phases 1 and 2) were then used to investigate the effect of mixture’s parameters on the kinetics of structural build-up in phase 3. The investigated mixture’s parameters included cement content and fineness, alkali sulfate content, and temperature of cement suspension. Zeta potential, calorimetric, spectrometric measurements were performed to explore the corresponding microstructural changes in cement suspensions, such as inter-particle cohesion, rate of Brownian flocculation, and nucleation rate. A model linking the build-up indices and the microstructural characteristics was developed to predict the build-up behaviour of cement-based suspensions The obtained results showed that oscillatory shear may have a greater effect on dispersing concentrated cement suspension than the rotational shear. Furthermore, the increase in induced shear strain was found to enhance the breakdown of suspension’s structure until a critical point, after which thickening effects dominate. An effective dispersing method is then proposed. This consists of applying a rotational shear around the transitional value between the linear and non-linear variations of the apparent viscosity with shear rate, followed by an oscillatory shear at the crossover shear strain and high angular frequency of 100 rad/s. Investigating the evolutions of viscoelastic properties of inert calcite-based and cement suspensions and allowed establishing two independent build-up indices. The first one (the percolation time) can represent the rest time needed to form the elastic network. On the other hand, the second one (rigidification rate) can describe the increase in stress-bearing capacity of formed network due to cement hydration. In addition, results showed that combining the percolation time and the rigidification rate can provide deeper insight into the structuration process of cement suspensions. Furthermore, these indices were found to be well-correlated to the decay in the lateral pressure of cement suspensions. The variations of proposed build-up indices with mixture’s parameters showed that the percolation time is most likely controlled by the frequency of Brownian collisions, distance between dispersed particles, and intensity of cohesion between cement particles. On the other hand, a higher rigidification rate can be secured by increasing the number of contact points per unit volume of paste, nucleation rate of cement hydrates, and intensity of inter-particle cohesion.

La modification chimique en surface de la cellulose microcristalline et son application dans les composites de polyéthylène

Dans le contexte de la production d’éthanol cellulosique, la cellulose doit être hydrolysée par voie chimique ou enzymatique. Dans ce procédé d’hydrolyse, la partie cristalline de la cellulose est plus difficilement fragmentable, ce qui entraîne des coûts supplémentaires dues au temps de traitement plus élevé ou à la quantité supplémentaire de produits chimiques nécessaires. Dans l’optique de réduire les coûts de l’hydrolyse tout en recherchant une voie pour valoriser la cellulose cristalline, l’idée de fabriquer des composites polymères/cellulose est attrayante. L’objectif du présent travail a donc été de valider si la cellulose microcristalline tirée d’un processus d’hydrolyse acide pourrait mener à de nouveaux matériaux composites à valeur ajoutée. Un obstacle anticipé dans le projet a été la faible adhésion de la cellulose, hydrophile et polaire, aux polymères généralement beaucoup moins polaires. Le développement de composites performants et l’atteinte de teneurs élevés en cellulose microcristalline a donc inclus, sur le plan chimique, l’objectif de comparer divers traitements de surface de la cellulose qui permettrait de pallier aux défis anticipés. La méthodologie utilisée dans ce projet a consisté à développer et optimiser un protocole de modification chimique sur de la cellulose microcristalline commerciale à l’échelle laboratoire. Les celluloses modifiées ont été soumises à une caractérisation par analyse de l’angle de contact pour caractériser l’hydrophobicité des fibres, par spectrométrie photoélectronique X pour l’analyse de la composition chimique des fibres, par granulométrie laser pour mesurer la longueur des différentes fibres et microscopie optique pour l’observation de la longueur des fibres. Toutes les techniques ont été utilisées afin de comparer les propriétés des celluloses modifiées à celles de la cellulose de référence. La cellulose de référence et les celluloses modifiées chimiquement ont ensuite été mélangées à des concentrations de 0 à 50% avec du polyéthylène de basse densité à l’état fondu en utilisant un mélangeur interne de type Brabender®. Les composites ont été caractérisés par microscopie électronique à balayage pour analyser la morphologie de mélange sur les surfaces de rupture et l’homogénéité du mélange, par des analyses rhéologiques afin d’obtenir la viscosité en fonction du cisaillement et par des essais de traction afin de déterminer leur Module de Young, leur résistance à la traction et leur élongation à la rupture. Ces caractéristiques permettent de prévoir la performance des composites dans des applications structurales.

Étude du comportement des fluides magnétorhéologiques (MR) en compression-cisaillement simultanée

Les fluides magnétorhéologiques (MR) sont des fluides intelligents dont la viscosité apparente peut être modifiée rapidement (<1ms) par l'application d'un champ magnétique externe. À l'aide de cette caractéristique unique, les embrayages MR permettent de moduler rapidement un couple entre deux surfaces sans contact mécanique direct. De construction simple et robuste, les embrayages MR offrent ainsi un potentiel remarquable d'innovation pour diverses applications robotiques nécessitant un contrôle rapide et une haute fiabilité, comme dans les domaines de l'automobile [10], de l'aéronautique [16] ou de l'interaction humaine [77]. À ce jour, les embrayages MR exploitent le fluide MR strictement en cisaillement pur. Dans de telles conditions, la densité de couple des embrayages est limitée par l'optimisation de la mécanique des embrayages (ex. : poids) [63] et les propriétés fondamentales des fluides MR (ex. : contrainte) [11]. Alors qu'en cisaillement pur, la contrainte des fluides MR est limitée à ∼100 kPa, des études récentes démontrent qu'elle peut être augmentée d'un ordre de grandeur (>1000 kPa) lorsque le fluide MR est soumis à une compression, avant d'être cisaillé [89]. La combinaison de la compression et du cisaillement du fluide MR pourrait ainsi décupler la densité de couple des embrayages MR, mais ce phénomène d'agrégation assistée par compression, aussi appelé squeeze-strengthening ou super-strong} (SS), est toujours très mal compris. Beaucoup d'incertitude persiste quant à l'origine exacte du phénomène [45], des conditions qui le favorisent [55] [75] et des effets qu'il engendre [31]. Dans le but ultime d'augmenter la densité de couple des embrayages MR à l'aide du phénomène SS, le présent projet de recherche vise à étudier le comportement rhéologique des fluides MR dans des conditions de compression et de cisaillement simultané afin d'en comprendre les conditions qui favorisent le phénomène d'augmentation des contraintes. Pour ce faire, un banc d'essai permettant la compression pure, le cisaillement pur et la compression-cisaillement simultanée des fluides MR est conçu et utilisé pour étudier le fluide MR lorsque soumis à des conditions de chargement typique des embrayages MR. Les résultats expérimentaux issus de cette vaste étude expérimentale permettront d'établir un lien direct entre ce phénomène et le celui de filtration, duquel un modèle prédictif sera proposé. À l'aide du modèle théorique, le phénomène SS sera étudié à l'aide de diverses compositions de fluide MR (ex. : concentration, taille des particules, viscosité) et différentes géométries de compression, ce qui permettra de valoriser le modèle pour la conception préliminaire d'embrayages MR qui exploitent le phénomène SS.

L'Intégration d'un Module d'Étude Internet Dans la Classe de Comptabilité: Perceptions des Élèves et les Résultats Académiques

Implemented in the context of Business Administration students enrolled in a college level three year technology program, this research investigated students’ perceptions and academic results concurrent with the implementation of an online web module designed to facilitate student self-study. The students involved in this research were enrolled in a program that, while offering a broad education in business disciplines, specialized in the field of accounting. As a result, students were enrolled in academically rigorous accounting courses in each of the six semesters of the program. The weighting of these accounting courses imposes a significant self-study component – typically matching or exceeding the time spent in class. In this context many of the students enrolled in the Business Administration Program have faced difficulties completing the self-study component of the course effectively as demonstrated in low homework completion rates, low homework grade averages and ultimately low success rates in the courses. In an attempt to address this situation this research studied the implementation of a web-based self-study module. Through this module students could access a number of learning tools that were designed to facilitate the self-study process under the premise that more effective self-study learning tools will help remove obstacles and provide more timely confirmation of learning during student self-study efforts. This research collected data from a single cohort of students drawn from the first three sequential accounting courses of the Business Administration Program. The web-based self-study module was implemented in the third of the three sequential accounting courses. The first two of these courses implemented a traditional manual self-study environment. Data collected from the three accounting courses included homework completion rates, homework, exam and final grades for the respective courses. In addition the web-study module allowed the automatic reporting of student usage of a number of specific online learning tools. To complement the academic data, students were surveyed to gain insight into their perceptions of the effectiveness of the web-based system. The research provided a number of interesting insights. First among these was a confirmation of the importance of the self-study process in the academic achievement of the learners. Regardless of the self-study environment, manual or web-enhanced, a significant positive correlation existed between the students’ self-study results, demonstrated in both homework completion rates and homework averages and the corresponding final grades. These results confirm the importance of self-study found generally in the prevailing academic literature regarding students enrolled in higher education. In addition, the web-enhanced learning environment implemented during the third accounting course coincided with significantly higher homework completion rates and corresponding homework averages: homework completion rates in particular increased from a combined average of 63% in the first two accounting courses to 93% in the web-enhanced context of the third accounting course. Moreover, the homework completion rates of the web-enhanced course were evenly distributed across the cohort of students. A quartile-based analysis was subsequently completed. Quartiles were constructed by ranking the students according to their combined average homework completion rates from the first two manual self-study courses, Accounting I and II. The quartile-based homework completion rates for the manual self-study courses Accounting I and II were subsequently compared to the results these same quartiles of students achieved in the web-based self-study within Accounting III. While the first two courses demonstrated significantly uneven homework completion rates across the quartiles ranging from 31% to 91% homework completion rates, the differences among the four quartiles within the web-enhanced module, with an average homework completion rate of 93%, were statistically insignificant. Congruent with the positive academic results observed in the third, web-enhanced course, through the corresponding survey, students expressed a strong attitude in favor of the online self-study environment. This research was designed to add to the existing research that studies the implementation of learning in an online setting. Specifically, the research was designed to explore a middle ground of online learning – a web-enhanced course – a context that supplements the classroom experience rather than replacing it. The web-enhanced accounting course demonstrated impressive favorable results, both academically and in terms of students' perception of the system; these results suggest that a web-enhanced environment can provide learning tools that facilitate the self-study process while providing a structured learning environment that can help developing learners reach their potential.

Influence de la taille et de la gradation des particules sur la résistance au cisaillement et le comportement dilatant des matériaux granulaires

Résumé : Cette étude examine l'impact de la taille et de la gradation de particules sur les corrélations théoriques et empiriques existantes les plus connues entre la résistance au cisaillement et le comportement dilatatant des matériaux granulaires en condition de déformation plane et en compression triaxiale drainée. À cette fin, 276 tests de cisaillements symétriques directs et 35 tests de compressions triaxiales drainées ont été menés sur des échantillons composés de billes de basalte (particules rondes), et de sables constitués de particules angulaires (sable de Péribonka et sable d'Eastmain) sur une échelle de 63 µm à 2000 µm afin d'évaluer leur résistance au cisaillement et leur comportement de dilatance sur une vaste échelle de pressions normales et de densités relatives initiales. Premièrement, la fiabilité et l'applicabilité des limites de mesure à l’aide de tests physiques de cisaillements symétriques directs dans l'interprétation de la résistance au cisaillement frictionnel en déformation plane des matériaux granulaires ont été discutées et confirmées par l'usage du code informatique DEM, SiGran. L'accent a été particulièrement mis sur la validation du modèle DEM au moyen de comparaison des résultats des simulations DEM avec leurs équivalents physiques à une échelle macro. Les résultats virtuels DSA sont abordés du point de vue de la coaxialité entre les principales tensions et les principales directions des paliers de pression ainsi que de la déviation de la direction d'extension nulle à partir de la direction horizontale. Les résultats numériques fournissent également des données quantitatives sur les différentes formes d'énergie consommées durant le cisaillement confirmées par d'autres résultats physiques et numériques publiés. Sur la base des postulats précédents, un examen minutieux des résultats des essais de cisaillements directs et de données issues de la littérature a été accompli afin d'évaluer la fiabilité des formules empiriques bien connues de Bolton et Collins et al. avec leurs constantes couramment employées en condition de déformation plane. L'étude montre qu'une application des relations empiriques de force-dilatation de cisaillement avec les constantes proposées par Bolton (1986) et Collins et al. (1992) aux sables ayant une distribution de taille de particules différente peut conduire à surestimer leurs valeurs en terme de force de cisaillement. Dans cette étude, les coefficients des équations de Bolton et Collins et al. ont donc été ajustée afin de prendre en compte les caractéristiques des particules, en particulier le diamètre médian, D50. De manière analogue, les effets microstructuraux imposés par la géométrie interne des particules (par exemple la taille, la forme et la gradation des particules) sur la relation tension-dilatation très connue, celle de Rowe (1962), et son ajustement empirique en condition triaxiale drainée ont été examinés dans cette étude. Une comparaison des prédictions des formules proposées avec les données de force de cisaillement issues de la littérature fournit de nombreuses preuves en faveur des contraintes mises en place au sein des relations existantes de force-dilatation de cisaillement en condition de déformation plane et triaxiale. Ces comparaisons prouvent également que la prise en compte de la taille des grains conduit à des résultats plus tangibles que lorsque la taille de la particule n'est pas considérée. Les formules de force-dilatation ajustées peuvent se révéler avantageuses pour évaluer indépendamment la cohérence des forces de cisaillement déterminées expérimentalement et pour introduire des lois d’écoulement plus précises dans les analyses géotechniques analytiques et numériques.

Using an evidence-based online module to improve parents’ ability to manage their child with Developmental Coordination Disorder

Background : Developmental coordination disorder (DCD) is a prevalent neurodevelopmental disorder. Best practices include raising parents’ awareness and building capacity but few interventions incorporating these best practices are documented. Objective : To examine whether an evidence-based online module can increase the perceived knowledge and skills of parents of children with DCD, and lead to behavioural changes when managing their child’s health condition. Methods : A mixed-methods, before-after-follow-up design guided by the theory of planned behaviour was employed. Data about the knowledge, skills and behaviours of parents of children with DCD were collected using questionnaires prior to completing the module, immediately after, and three months later. One-way repeated measures ANOVAs and thematic analyses were performed on data as appropriate. Results : Fifty-eight participants completed all questionnaires. There was a significant effect of time on self-reported knowledge [F(2.00,114.00)=16.37, p=0.00] and skills [F(1.81,103.03)=51.37, p=0.00] with higher post- and follow-up scores than pre-intervention scores. Thirty-seven (65%) participants reported an intention to change behaviour postintervention; 29 (50%) participants had tried recommended strategies at follow-up. Three themes emerged to describe parents’ behavioural change: sharing information, trialing strategies and changing attitudes. Factors influencing parents’ ability to implement these behavioural changes included clear recommendations, time, and ‘right’ attitude. Perceived outcomes associated with the parental behavioural changes involved improvement in well-being for the children at school, at home, and for the family as a whole. Conclusions : The online module increased parents’ self-reported knowledge and skills in DCD management. Future research should explore its impacts on children’s outcomes long-term.

Integrating a web-enhanced study module into the accounting classroom: student perceptions and academic results.

Student engagement in a course is an important precursor of academic success. Within the discipline of accounting, successful completion of the self-study component of the course is a critical aspect of student engagement and success. Web-enhanced learning offers an apportunity to provide a structured learning environment with improved access to learning tools and immediate feedback that can improve completion rates of self-study activities. This study evaluated student perceptions and academic results relating to the implementation of a web-enhanced study module in an introductory accounting course in Business Administration department at John Abbott College. The results of this study indicate both a strongly favourable student perception of the web-enhanced study module as well as improved homework completion rates and academic results, particularly among students that had previously performed poorly within a tradional, non web-enhanced seelf study environment.||Résumé : L'engagement des élèves dans un cours est un précurseur important de la réussite scolaire. Dans la discipline de la comptabilité, la réussite de la composante d'auto-apprentissage du cours est un aspect critique de l'engagement et la réussite des élèves. Amélioration de l'apprentissage par Internet offre la possibilité de fournir un environnement d'apprentissage structuré avec un meilleur accès aux outils d'apprentissage et la rétroaction immédiate qui peuvent améliorer les taux d'achèvement des activités d'auto-apprentissage. Cette étude a évalué les perceptions des élèves et les résultats scolaires relatives à la mise en oeuvre d'un module d'étude avec accès Internet à un cours d'introduction à la comptabiblilté dans le département d'administration des affaires au Cégep John Abbott. Les résultats de cette étude indiquent à la fois une perception des étudiants fortement favorable du module d'étude avec accès Internet ansi que l'amélioration des taux d'achèvement des devoirs et des résultats scolaires en particulier chez les élèves qui avaient de mauvais résultats dans un cadre traditionnel, l'environnement d'étude non accès Internet.

Using an evidence-based online module to improve parents’ ability to manage their child with Developmental Coordination Disorder

Background : Developmental coordination disorder (DCD) is a prevalent neurodevelopmental disorder. Best practices include raising parents’ awareness and building capacity but few interventions incorporating these best practices are documented. Objective : To examine whether an evidence-based online module can increase the perceived knowledge and skills of parents of children with DCD, and lead to behavioral changes when managing their child’s health condition. Methods : A mixed-methods, before-after design guided by the theory of planned behavior was employed. Data about the knowledge, skills and behaviors of parents of children with DCD were collected using questionnaires prior to completing the module, immediately after, and three months later. Paired T-tests, sensitivity analyses and thematic analyses were performed on data as appropriate. Results: One hundred-sixteen, 81 and 58 participants respectively completed the three questionnaires. For knowledge and skills, post- and follow-up scores were significantly higher than baseline scores (p<0.01). Fifty-two (64%) participants reported an intention to change behavior post-intervention and 29 (50%) participants had tried recommended strategies at follow-up. Three themes emerged to describe parents’ behavioral change: sharing information, trialing strategies and changing attitudes. Factors influencing parents’ ability to implement these behavioral changes included clear recommendations, time, and ‘right’ attitude. Perceived outcomes associated with the parental behavioral changes involved improvement in well-being for the children at school, at home, and for the family as a whole. Conclusions : The online module increased parents’ self-reported knowledge and skills in DCD management. Future research should explore its impacts on children’s long-term outcomes.