Nos recherches
Formuler de nouveaux bétons, notamment en y intégrant des fibres végétales ou des déchets valorisés, concevoir des matériaux dits intelligents, dotés de capteurs leur permettant de s’adapter au climat et à des contraintes diverses, procéder à l’analyse de leurs propriétés et évaluer la façon dont ces nouveaux produits s’insèrent dans une économie circulaire : voilà quelques-uns des projets stimulants menés par notre Chaire, qui souhaite répondre aux défis imposés par la transition écologique.
Nos projets et réalisations se regroupent sous trois catégories :
Formulation et caractérisation
Projets en cours
Valorisation des brasques traitées issues de la production d'aluminium primaire en ajout cimentaire
Objectifs :
- Optimiser l’utilisation de brasques traitées (BT) dans les trois systèmes (pâtes de ciment, mortiers et bétons) en améliorant leurs propriétés;
- Caractériser la physico-mécanique des nouvelles phases hydratées (p. ex. C-A-S-H, calcium-aluminate-silicate-hydrate) qui ont un impact majeur sur la microstructure de la pâte de ciment;
- Caractériser la durabilité des nouveaux bétons avec les BT;
- Réaliser une analyse de cycle de vie des sous-produits de BT pour mettre en avant les avantages environnementaux de nouveaux bétons avec BT.
Partenaires : Rio Tinto, Ciment Québec, Université Laval
Financement : CRSNG, CRITM
Équipe : Victor Brial, Thomas Duplessis, Niakalé Camara
Structure en bois et en argile : caractérisation, résistance au feu, modélisation hygrothermique et analyse de cycle de vie
Objectifs :
- Formuler un mélange d’argile avec des fibres végétales pour la construction afin de mesurer les propriétés hygrométriques;
- Mesurer la migration vers l’argile des produits utilisés dans le traitement du bois contre le feu et les insectes;
- Tester la résistance au feu des matériaux bois-argile, sur une poutre et sur un prototype de petit mur;
- Effectuer la modélisation hygrothermique sur l’enveloppe en bois-argile;
- Effectuer des analyses de cycle de vie pour mettre en évidence les conditions qui démontrent que les maisons en bois-argile sont bénéfiques dans un contexte durable;
- Diffuser les résultats aux partenaires et en Afrique.
Partenaires : QWEB, American Structures, Technologies Boralife, ENERGIES 2050
Financement : CRSNG Alliance, PRIMA Québec
Équipe : Auguerata Kaboré, Meriam Aouinti, Mathieu Bendouma
GeoDetox
Objectifs :
- Développer une méthode pour la synthèse d’absorbants de géopolymères avec les résidus de bauxite (granulaires et coulés);
- Tester la captation de polluants avec ces géopolymères;
- Procéder aux analyses de développement durable et économique des produits formulés.
Partenaires : Rio Tinto
Financement : Mitacs Accélération
Équipe : Michael DiMare, Rhea Guha, Pierre Bambier
Valorisation des déchets miniers avec ajout cimentaire contenant des brasques traitées
Objectifs :
- Optimiser l’utilisation des brasques traitées (BT) dans les pâtes et différents déchets miniers;
- Caractériser la physico-mécanique et l’effet des BT sur les propriétés clés de la microstructure des remblais en pâte cimentés (RPC) par une approche multiéchelle;
- Caractériser les teneurs en sulfate et la lixiviation de ces matériaux;
- Réaliser l’analyse de cycle de vie de la production de RPC afin de comparer les impacts générés par l’utilisation de deux types de résidus en ce qui concerne les impacts environnementaux.
Partenaires : Université Laval (demandeur), Rio Tinto, Ciment Québec
Financement : FRQNT
Équipe : à venir
Design prospectif d’un emballage pour turbine à gaz – fabrication durable de forme libre en composite béton-bois
Objectif :
- Évaluation de nouveaux matériaux et processus de fabrication pour les grands emballages.
Partenaires : Lucas Hof (ÉTS)
Financement : Siemens Energy
Équipe : Silvia Castillo, Claudia Rega Sarasola
Fabrication additive et automatisation en génie civil et génie de la construction
Objectif :
- Accélérer l’innovation dans le domaine de l’impression 3D et de l’automatisation pour le génie civil et le génie de la construction.
Financement : Fondation canadienne pour l’innovation
Équipe : Vasilis Sergis, François Duhaime
Réalisations
Formulation et modélisation matériaux cimentaires innovants fonctionnalisés pour l’impression 3D
Objectifs:
- Formuler le béton pour l’impression 3D par la mesure des paramètres rhéologiques des pâtes cimentaires avec adjuvants et ajouts cimentaires, de l’hydratation par calorimétrie, de l’adsorption des polymères au ciment, de la résistance à la compression à l’état durci et de microstructure.
- Modéliser la rhéologie, les mécanismes de floculation et d’hydratation et les procédés de construction en vue de la programmation de l’impression 3D.
- Construire des éléments de construction en béton avec un procédé d’impression 3D.
Financement: Fonds de recherche du Québec - Nature et Technologie
Équipe: Malo Charrier, Vasilis Sergis
Publications
D-optimal design of experiments applied to 3D high-performance concrete printing mix design
Artificial neural network for the prediction of the fresh properties of cementitious materials
How Admixtures Affect Yield Stresses of Cement
Testing procedures on materials to formulate the ink for 3D printing
Modélisation
Projets en cours
Caractérisation avancée et modélisation de la dégradation des matériaux pour les conteneurs de déchets nucléaires
Objectif :
- Élaborer la modélisation atomique et à gros grains de la bentonite et ses interactions avec les revêtements de cuivre.
Collaborateur : Université Queen’s (demandeur)
Financement : CRSNG, Société de gestion des déchets nucléaires (SGDN)
Équipe : Karim Zongo
Informatique appliquée à la science des matériaux pour les applications dans le domaine de l’énergie nucléaire
Objectif :
- Élaborer la modélisation à l'échelle de la nanosphère.
Partenaire : Laurent Béland (Université Queen’s, demandeur)
Financement : Calcul Canada
Équipe : Karim Zongo
Réalisations
Feuille de route : Opportunités d’utilisation à grande échelle des résidus de bauxite dans le ciment
Objectif :
- Élaborer un outil pour évaluer les avantages énergétiques de l’utilisation des résidus de bauxite (RB) dans l’industrie du ciment et du béton, afin de montrer les avantages environnementaux associés à l’utilisation des RB.
Partenaire : International Aluminium Institute
Financement : International Aluminium Institute
Équipe : Valérie Nattrodt Monteiro, Victor Brial, Michael DiMare
Reddition de comptes :
Évaluation environnementale
Projets en cours
Procédure d'audit et d'entretien des systèmes de traitement de l'air dans les espaces confinés exposés à la COVID-19
Objectif :
- Développer et valider un protocole technique de test de contamination de l’air par ATPmétrie et de désinfection des systèmes de traitement de l’air dans les espaces confinés permettant de réduire les risques de contamination et de transmission du virus causant la COVID-19.
Partenaire : Tecnea Canada
Financement : Mitacs
Équipe : Mathieu Bendouma
Innovation en béton de fibres végétales pour l’optimisation de la formulation et sa mise en place
Objectif :
- Amélioration des mélanges en béton de fibres végétales de manière à accélérer le temps de séchage et les propriétés hygrothermiques.
Partenaire : Isofib Éco Construction Inc.
Financement : Mitacs Accélération, Isofib
Équipe : Philippe Fortin, Daniel Perraton
Réalisations
Contrôle de la qualité du remblai sans retrait (RSR)
Objectifs :
- Proposer les spécifications techniques concernant ce matériau;
- Améliorer les spécifications techniques concernant ce matériau;
- Définir les critères d’utilisation et les contrôles en chantier;
- Comparer la gélivité du RSR avec celle du granulat conventionnel.
Partenaire : CERIU
Financement : CERIU, Mitacs
Équipe : Michel Vaillancourt, Samuel Pothier
Reddition de comptes : Remblai sans retrait - projet finalisé
Évaluation des écarts dans les résultats d’analyse du cycle de vie (ACV) des bâtiments
Objectif :
- Étudier les différences entre les résultats obtenus à l’aide de différents logiciels d’ACV et formuler des recommandations quant à leur utilisation.
Partenaire : Groupe Ageco
Financement : Mitacs Accélération
Équipe : Vincent Roy
Reddition de comptes : Annex 72
Multidisciplinaires
Projets en cours
Expérience de médiation du quantique grâce au béton augmenté : une démarche multidisciplinaire à l’intersection de la matière et du numérique durables
Objectifs :
- Cocréer un espace collectif pour explorer de nouvelles idées de rupture par le maillage entre les arts médiatiques et spécialités de l’ingénierie;
- Développer des procédés artistiques et des œuvres qui intègrent des fonctionnalités avancées;
- Diffuser au grand public les séances du processus de création de la nouvelle installation artistique en béton augmenté & quantique et de l’œuvre NFT (Non-Fungible Token, ou jeton non fongible) correspondante afin de lancer un dialogue sur la place que prennent ces technologies.
Partenaires : Jean-Ambroise Vesac (UQAT), Bora Ung et Kaiwen Zhang (ÉTS)
Financement : FRQNT
Réalisations
La vie en fonction de la capacité limite de la Terre : synthèse des connaissances
Objectif :
- Mesurer et gérer la vie en fonction de la capacité limite de la Terre à l’échelle urbaine.
Partenaire : British Columbia Institute of Technology (BCIT)
Financement : CRSH
Équipe : Marie Vigier
Reddition de comptes : Rapport à venir