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204 - Matériaux

Du lundi 6 au vendredi 10 mai 2013

Les matériaux sont la pierre angulaire de plusieurs technologies qui améliorent la qualité de vie des citoyens, que ce soit dans le domaine de la construction, de l'électronique ou de la médecine.  Dans le cadre de ce congrès, les dernières innovations dans le domaine des matériaux de construction et d'ingéneirie seront présentées par des experts de renom dans ces domaine précis. Une place importante est également faite aux matériaux intelligents.

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Domaine
Section 200 - Sciences naturelles, mathématiques et génie
Responsables
Christian Hudon
UdeS - Université de Sherbrooke
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Après-midi
13 h 00 à 17 h 00
Communications orales
Les communications durent 15 minutes chacune. Au cours de la session, il y aura une pause et une période de questions. Les présidents de sessions pourront revoir l’ordre des communications avant la session.
Préparation et propriétés de matériaux inorganiques et de carbone
1
Étude optique et électrique de la passivation de la surface de l'arséniure de gallium
Ken St-Arnaud (UdeS - Université de Sherbrooke), Vincent AIMEZ , Abdelatif JAOUAD , Denis Morris (UdeS - Université de Sherbrooke)

Le silicium continu d'être grandement utilisé dans le domaine de l'électronique, surtout pour la fabrication de transistors. Par contre, à cause de son gap indirect son utilisation électro-optique est très limitée. C'est pour cette raison que des semiconducteurs III-V, comme le GaAs, sont utilisés. Malheureusement, des défauts, majoritairement liés à l'oxyde natif à la surface du GaAs, fixent le niveau de Fermi environ au centre du gap. De plus, ces défauts agissent comme des pièges non radiatifs; dans le cas de cellules photovoltaïques, ces pièges ont pour effet de réduire le photocourant. Avec la miniaturisation et l'utilisation de nanofils, la surface devient de plus en plus importante devant le volume. Il est par conséquent important d'éliminer ces pièges par passivation. Une passivation est un procédé qui rend un matériau inerte. Dans notre cas, la passivation élimine les défauts de surface et réduit la densité d'état surfacique. Différents procédés ont été caractérisés par des mesures électriques (C-V et G-V) et optiques (photoluminescence en continu et résolue dans le temps et réflectivité différentielle résolue dans le temps) dans le but de trouver la passivation la plus efficace. De plus, des mesures optiques sous un champ électrique et de spectroscopie d'impédance sont à venir. Ces connaissances permettront la fabrication de cellules solaires plus efficace et moins couteuse.

Résumé
2
Développement d’un modèle de procédé pour l’analyse du comportement d’un four horizontal de cuisson d’anodes
Noura OUMAROU (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Yasar Kocaefe (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Duygu Kocaefe (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Brigitte MORAIS , Marc GAGNON

Le procédé de la production d’aluminium primaire par électrolyse utilise des anodes de carbone pour réduire l’alumine. Ces anodes sont généralement constituées d’un mélange (coke, anodes recyclées et brai) qui est préchauffé, puis malaxé et enfin mis en forme par vibrocompactage. Les anodes obtenues, appelées anodes crues ou vertes, sont ensuite cuites dans des grands fours.

Afin de répondre aux nombreuses attentes économiques et environnementales relatives à ce type de procédé, l’optimisation des paramètres de cuisson s’avère nécessaire. Cela passe par la maîtrise et le contrôle des différents paramètres d’opération, nécessitant un modèle mathématique fiable. En effet, pour pallier aux limites de l’approche expérimentale souvent longue et coûteuse, la modélisation mathématique s’est progressivement imposée comme une solution permettant de mieux prendre en compte la complexité des phénomènes.

Un modèle de procédé tenant compte des divers paramètres de cuisson des anodes est développé afin d’étudier le comportement d'un four horizontal de cuisson d'anodes. Un de ses atouts, vis-à-vis des modèles existants, réside dans la résolution en 2D des équations du bilan d’énergie aussi bien pour le gaz (plan horizontal) que pour les solides (plan vertical). Dans ce travail, nous allons décrire son apport vis-à-vis des modèles existants, son utilisation dans l’étude de four industriel de cuisson des anodes et enfin des résultats issus de simulations numériques seront présentés.

Résumé
3
Influence des paramètres du procédé de vibro-compaction sur la production des anodes de carbone
Fatma Rebaïne (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Mohamed Bouazara (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Daniel MARCEAU , Duygu Kocaefe (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Brigitte MORAIS

Lors de la fabrication de l’aluminium primaire dans les cuves d’électrolyse par le procédé Hall Héroult, l'aluminium tend à se déposer au fond de la cuve tandis que l'oxygène réagit avec le carbone des anodes pour se dégager essentiellement sous forme de CO2. Cette combustion du carbone oblige à remplacer régulièrement les anodes. Les performances de ces anodes peuvent être évaluées par leurs diverses propriétés mécaniques, électriques, physiques et chimiques, telles que la densité, la résistivité électrique, et les réactivités à CO2 et à l’air.

Durant le processus de fabrication, les matières premières constituées de coke, de rejets d’anodes et de mégots sont broyées, mélangées avec du brai et utilisées pour la formation de la pâte d’anode. Après cela, le tout est placé dans un vibro-compacteur pour une mise en forme avant de subir un processus de refroidissement et de cuisson. Le bon déroulement de chacune des étapes de fabrication est important afin de produire des anodes de qualité.

Le procédé de vibro-compaction représente l’une des étapes les plus critiques. Si les anodes ne sont pas bien vibrées, leurs résistances mécaniques vont diminuer et, à leurs tours, provoquer la formation prématurée de fissures causant ainsi de lourdes pertes financières. Pour ce faire, un modèle dynamique du vibo-compacteur est développé. Ce modèle est utilisé pour identifier les conditions optimales du procédé de vibro-compaction. Le modèle et les résultats seront présentés dans cet article.



Résumé
4
Passivation de GaN par dépôt PECVD d’oxyde de silicium : brique de base pour le développement d’une technologie MOS-GaN pour les transistors de puissance
Ahmed Chakroun (UdeS - Université de Sherbrooke), Abdelkader Souifi (Université de Lyon), Vincent AIMEZ , Hassan MAHER , Richard ARÈS , Abdelatif JAOUAD

Le nitrure de gallium (GaN) est un matériau semiconducteur à large bande interdite directe qui suscite un intérêt croissant du fait de ses propriétés électroniques et thermiques particulièrement attrayantes pour les applications de puissance et de hautes fréquences. Pour pouvoir profiter pleinement des avantages de ce matériau plusieurs verrous technologiques doivent être surmontés. En particulier, il est indispensable de développer un procédé de passivation efficace de la surface du GaN. Ce point est crucial, d’une part, pour pouvoir réaliser une technologie MOS sur ce matériau et, d’autre part, pour améliorer les performances et la fiabilité des dispositifs électroniques et optoélectroniques sur GaN.

Nous rapportons des résultats expérimentaux sur la passivation de la surface du GaN par dépôt PECVD d’oxyde de silicium (SiOx). Des structures métal-oxyde-semiconducteur (MOS) ont été fabriquées sur une couche de n‑GaN non intentionnellement dopée. Les mesures C-V  montrent une bonne modulation du potentiel de surface, avec un très faible décalage de la tension de bande plate, une faible hystérésis (Fig. 1) et aucune dispersion notable en fréquence. À partir des mesures C-V à 1MHz, une faible densité d’états de surface (Dit) de l’ordre de 1010 eV-1 cm-2 a été extraite. Le procédé de passivation du GaN développé présente un potentiel intéressant pour la réalisation de transistors MOSFETs et MOS-HEMTs sur GaN.

Résumé
5
Effets de divers champs magnétiques sur le couple exercé par des nanoparticules magnétiques en suspensions aqueuses et en émulsions huile dans eau
Olivier Gravel (Université Laval), Pouya Hajiani (Université Laval), Faïcal LARACHI

Les nanoparticules magnétiques (NPMs) continuent d’être largement étudiées puisqu’elles démontrent des comportements largement différents des simples matériaux ferro ou ferrimagnétiques qui les composent. Les propriétés dépendantes de la taille telles que le super-paramagnétisme et la grande surface spécifique sont considérées comme étant la base pour le design de  nouvelles techniques de stimulation magnétique promettant plusieurs applications en génie chimique, en chimie, en biotechnologie et en médecine. Précédemment, nous avons mis en lumière le fait que des NPMs excitées par des champs magnétiques rotatifs de forces modérées et à basses fréquences génèrent des tourbillons nanométriques qui peuvent jouer un rôle crucial dans l’augmentation du phénomène de transport hors du paradigme de la diffusion moléculaire. Afin d’approfondir la compréhension de ce phénomène, la plus récente étude porte sur les effets de différents champs magnétiques rotatifs, alternatifs et directs sur le couple exercé par NPMs à l’intérieur de différentes solutions. Pour ce faire plusieurs suspensions de NPMs d’oxyde de fer de différentes tailles ainsi que des émulsions de ferrofluides à base d’huile dans de l’eau ont été préparées afin d’éclaircir la relation entre les différents paramètres des solutions et la réponse magnétique sur le couple exercé par un viscosimètre tournant dans le liquide.

Résumé
6
Comportement mécanique et rhéologique en régime dynamique de systèmes ternaires PEHD/PA6/Argile
Abdelaziz Mehamha (CTMP - Centre de technologie minérale et de plasturgie), Pascal Vuillaume (Cégep de Thetford), Eric LECLAIR , Fabienne COLAS

L’effet de l’incorporation de nanoparticules d’argiles sur le comportement mécanique en régime dynamique (DMA) d’un système ternaire PEHD/PA6/Montmorillonite est mis en évidence. La morphologie ainsi que les propriétés rhéologiques ont été étudiés. Les améliorations observées au niveau des propriétés mécaniques nous laissent croire que des changements structuraux ont eu lieu dans l’espace interfolliaire des nanoparticules ou dans l’interphase PEHD/PA. Les essais de DRX n’ont pas pu mettre en évidence, de façon appréciable, les changements structuraux au niveau de l’espace confiné des nanoparticules, probablement à cause des faibles intercalations observées. Les essais rhéologiques dynamiques ont, par contre, permis de mieux suivre et quantifier ces changements et de les corréler avec avec les résultats des essais mécaniques. Il en ressort que la manière dont les nanoparticules sont incorporées dans les différentes matrices (PA et PEHD) influence beaucoup les propriétés mécaniques du système. Deux types de polyamides 6 (amorphe et cristallin) ainsi que leur mélanges respectifstifs ont été utilisés afin d’optimiser l’insertion des nanoparticules dans le mélange PEHD/PA6. le but étant de diminuer la perméabilité à l'eau) du PEHD en vue d'être utilisé comme contenant pour la conservation des semences.

Les mélanges ont été préparés par extrusion double vis dans différentes conditions avec et sans compatibilisant (PEHD-g-MA) selon différents modes d'incorporation des nanoparticules.

Résumé
7
Un modèle mathématique en 3D pour l’analyse de conception d’un four horizontal de cuisson d’anodes
Mounir BAITECHE (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Yasar KOCAEFE , Duygu Kocaefe (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Brigitte MORAIS , Marc GAGNON

La cuisson des anodes utilisées dans l’industrie de l’aluminium primaire est une étape très importante. Les anodes de bonne qualité favorisent la stabilité de l’opération de l’électrolyse et augmentent le rendement des cuves. Un intérêt particulier est donné au comportement des anodes dans le four horizontal de cuisson où elles subissent un traitement thermique afin de les cuire et durant lequel leurs propriétés sont fixées.

Le développement d’un outil de simulation numérique pour l’analyse de conception d’un four a une importance précieuse. Elle permet de connaitre l’évolution de l’état des anodes durant toute la période de cuisson, et donc adapter la géométrie et les conditions du fonctionnement du four afin de minimiser les effets néfastes et d’augmenter la qualité des anodes.

L’analyse de conception du four doit cerner tous les phénomènes se produisant durant le processus de cuisson. La modélisation implique la représentation de l’écoulement, les transferts de chaleur et de masse en 3D et en régime transitoire dans le four, incluant la dévolatilisation des anodes, la combustion du carburant et des volatiles et l’infiltration de l’air. La géométrie est représentée en détail. La solution numérique de ces équations donne les distributions détaillées des vitesses, des températures et des concentrations des espèces chimiques en 3D et en fonction du temps. Dans cet article, la description du four, du modèle 3D et certains des résultats prédits par le modèle seront présentés.

Résumé
8
Étude sur la formation des fissures dans des anodes en carbone utilisées par l’industrie de l’aluminium
Salah AMRANI (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Duygu Kocaefe (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Yasar Kocaefe (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Brigitte MORAIS , Marc GAGNON

Les anodes en carbone sont consommées dans l’électrolyse de l’alumine pour la production de l’aluminium primaire. Les alumineries modernes utilisent des anodes précuites. La fabrication des anodes précuites en carbone est l’une des étapes les plus coûteuses lors de la production de l’aluminium.  La fissuration des anodes est un problème major parce qu’elle augmente la consommation d’énergie qui a un impact direct sur les émissions environnementales et le coût de production. Donc, il est nécessaire d’évaluer ce problème.

Plusieurs méthodes expérimentales sont disponibles pour étudier la fissuration. Dans nos laboratoires, nous utilisons trois méthodes. La mesure de la distribution de la résistivité électrique sur la totalité d’un  échantillon est une méthode quantitative pour déterminer la perte énergétique liée à la fissuration. Aussi, la morphologie et la structure des surfaces peuvent être caractérisées par la microscopie optique, une analyse basée sur la technique d’analyse par image. Cette méthode reste limitée à cause de la difficulté de localiser le problème de fissuration sur une large surface. Une technique non destructive est la tomographie de rayon X qui donne une image des fissures en détail. La combinaison des résultats de ces trois méthodes d’analyses donne une idée globale sur le phénomène de la fissuration. Dans cet article, nous présenterons ces méthodes et les résultats de notre étude sur la fissuration.



Résumé
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Avant-midi
10 h 00 à 13 h 00
Communications par affiches
Session d'affiches
1
Impact du vieillissement sur la microstructure surfacique et la mouillabilité du tremble (Populus tremuloides) traité thermiquement
xianai Huang (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Duygu KOCAEFE , Yasar Kocaefe (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Yaman BOLUK , André Pichette (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi)

Le traitement thermique du bois à haute température est effectué en le chauffant aux températures entre 180°C et 230°C. Le produit final possède des nouvelles propriétés comme meilleure stabilité dimensionnelle et résistance biologique contre les microorganismes, couleur foncée attirante. Le mécanisme de vieillissement du bois non traité a été étudié abondamment; cependant, il n’y a pas beaucoup d’information sur l’impact du vieillissement sur le bois traité thermiquement.

Les surfaces des échantillons du tremble non traité et traité thermiquement ont été soumises au vieillissement accéléré pour des périodes de 72 à 1512 heures. Ensuite, ces surfaces ont été analysées par le MEB et les tests de mouillabilité ont été effectués par la mesure des angles de contact sur ces surfaces afin de déterminer les changements dans la structure microscopique et les propriétés thermodynamiques en fonction de la période de vieillissement.

L’analyse des surfaces par le MEB a démontré clairement les changements structurels. Après le vieillissement de longues périodes, il n’y avait pas de différence significative par rapport à la dégradation des surfaces du bois non traité et traité thermiquement. La mouillabilité a augmenté avec le vieillissement dû probablement au développement des cracks sur la surface. La mouillabilité du bois traité thermiquement était moins que celle du bois non traité à cause de la réduction des contenus en extractives et hémicelluloses pendant le traitement thermique.



Résumé
2
Caractérisation des brais de goudron de houille utilisés dans l’industrie de l’aluminium par les différentes techniques
Shipan Das (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Duygu KOCAEFE , Yasar KOCAEFE , Dipankar BHATTACHARYAY , Dilip SARKAR , Brigitte MORAIS , Marc GAGNON

Dans les alumineries modernes, les anodes précuites en carbone sont utilisées dans l’électrolyse pour la production de l’aluminium. Ces anodes sont fabriquées à partir d’une pâte qui contient des particules granulaires (coke, mégot, anodes recyclés) liées par un brai. Le brai de houille du goudron est le choix préféré comme matériau liant. La pâte est mélangée et compactée dans un premier temps pour produire des anodes crues. La cuisson de ces anodes est nécessaire pour leur utilisation dans la cuve d’électrolyse. Durant la cuisson, le brai est carbonisé. Les propriétés, la structure et la composition du brai ont un impact important sur les propriétés de l'anode, en particulier au cours de la carbonisation à la cuisson des anodes.

Il est important d’avoir une bonne connaissance de la chimie et de la structure des brais provenant des différentes sources ainsi que de l’interaction entre le brai et le coke pendant la cuisson. Cela mènera à une meilleure compréhension de ses propriétés liantes dans les anodes en carbone. Des différents brais ont été caractérisés en utilisant les différentes techniques telles que l’extraction par les solvants, la spectrométriephotoélectronique par rayons X (XPS) et la spectroscopie infrarouge à  transformation de Fourier (FTIR).La combinaison des résultats obtenus de ces différentes techniques fournit des renseignements complémentaires pour bien caractériser les brais. Dans cet article, ces techniques et les résultats de l’étude seront présentés.

Résumé
3
Étude sur la modification de la couleur et de la composition de la surface du tremble (Populus tremuloides) torréfié pendant le vieillissement
xianai Huang (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Duygu KOCAEFE , Yasar Kocaefe (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Yaman BOLUK , André Pichette (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi)

L’effet du vieillissement accéléré sur la modification de la couleur de la surface du tremble torréfié sous différentes températures de traitement thermique a été étudié avec un colorimètre (Datacolor, CHECK TM), et les résultats ont été analysés selon le système CIE-L*a*b*. L’impact du traitement thermique et du vieillissement accéléré sur la composition surfacique et la cristallinité de cellulose a été examiné avec XPS et FT-IR. Les résultats ont été comparés avec ceux du bois non traité.

Le spectre de XPS a montré que le rapport O/C augmente avec l’augmentation de la période du vieillissement, indiquant l’oxydation de la surface. On a trouvé que la surface du tremble torréfié devient riche en cellulose et pauvre en lignine dû à l’oxydation lors de vieillissement. Cela indique que la lignine est plus sensible au vieillissement que les autres composantes pour le tremble torréfié. La cristallinité de la surface du tremble torréfié a été trouvée plus élevée que celle du bois non traité pendant le vieillissement. Les résultats de l’analyse par FT-IR ont confirmé la sensibilité de la lignine au vieillissement pour le tremble torréfié et non traité. Donc, la lignine se détériore plus vite que les autres composantes lors de vieillissement. Par conséquence, les couleurs de la surface du bois torréfié et non traité devient plus pâles après une longue période de vieillissement.



Résumé
4
Identification de différentes composantes dans un échantillon d’anode en carbone
Dipankar Bhattacharyay (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Duygu Kocaefe (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Yasar Kocaefe (UQAC - Université du Québec à Chicoutimi), Brigitte MORAIS , Marc GAGNON

Les anodes en carbone sont consommées dans le procédé de l’électrolyse pour la production de l’aluminium. La production des anodes commence par la préparation de la pâte qui est constituée des agrégats (coke de pétrole calciné, anodes cuites et crues recyclées, mégots) et du lien (brai de goudron de houille). La pâte préchauffée est mélangée et compactée afin de produire des anodes crues. Ces anodes sont cuites dans des grands fours de cuisson. Après leur refroidissement, elles sont utilisées dans les cuves d’électrolyse. L’homogénéité de la pâte est très importante pour une bonne distribution des constituants dans une anode, ce qui permet de produire des anodes de bonne qualité.

Une des méthodes utilisées pour déterminer la distribution des composantes (coke et d’autres particules granulaires, brai, pores) d’une anode est basée sur l’analyse des images prises par le microscope optique des échantillons carottés des anodes. Dans ce type d’applications, l’apparence noire du coke, du brai et des pores rend l’identification de ces composantes difficile. Une méthode est développée en utilisant la lumière polarisée et elle permet la détermination de la distribution de toutes les composantes dans une anode. Dans cet article, la méthode sera décrite et les résultats seront présentés démontrant son application à l’identification de différentes composantes des anodes.

Résumé
5
Capture réversible du CO2 par des montmorillonites contenant des polyglycérols d’origine végétale
Saadia NOUSIR (UQAM - Université du Québec à Montréal), Nicoleta PLATON , Kamel GHOMARI , Tze CHIEH SHIAO , Rabindra REJ , Gregory HERSANT , Jean-Yves BERGERON , René ROY , Abdelkrim AZZOUZ

Trois dendrimères de polyglycérol hyperbranchés de masses molaires moyennes égales à 500, 1100 et 1700 g.mol-1, ont été obtenus par polymerisation d’un glycidol dérivé de l'huile de soja. L’incorporation de ces dendrimères dans la structure poreuse d’une montmorillonite sodifiée a abouti à l’obtention d’organo-argiles (NaMt-500, NaMt-1100 et NaMt-1700, respectivement). Celles-ci ont été utilisées comme adsorbants pour la capture réversible du CO2. La capacité de rétention du CO2 (CRC) a été évaluée par désorption à température programmée. La CRC augmente avec le nombre de groupement OH incorporés. Ces derniers se sont avérés être les principaux sites d'adsorption. Paradoxalement, l’augmentation du poid moléculaire et du pourcentage d’insertion du dendrimère n’accroît pas nécessairement la quantité de CO2 adsorbées. Ceci serait dû à un renfermement de la structure dendrimérique sur elle-même, entraînant une chute considérable du nombre de groupements OH accessibles. La plus grande valeur de CRC a été obtenue sur les échantillons NaMt-500 à faibles teneurs en dendrimère (2.16 mmol.g-1). La libération ultérieure du CO2 nécessite des températures beaucoup plus basses, comparativement aux amines et autres composés analogues. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour la préparation d’adsorbants efficaces pour la capture réversible de gaz à effets de serre, à partir de matériaux peu coûteux et respectueux de l'environnement tels que les argiles et les polyols d’origine végétale.

Résumé
6
Durabilité des ouvrages en béton armé dans les milieux agressifs. Cas de la corrosion des armatures
Rachid Mehaddene (Université Mouloud Mammeri de Tizi Ouzou), Lynda AMARNI

La pénétration des ions chlorures est la cause physico-chimique essentielle qui réduit la durée de service des ouvrages en béton armé par corrosion des armatures. Elle dépend principalement des caractéristiques des matériaux et des conditions environnementales. Comme les dommages résultants de ce phénomène sont très importants financièrement, il parait essentiel d’améliorer la résistance du béton à la pénétration de cet agent agressif. A ce titre, la détermination du profil des concentrations en ions chlorures à l’intérieur de la matrice cimentaire est d’une importance majeure car elle permet d’évaluer le temps requis par les chlorures pour atteindre les armatures en quantité suffisante pour dépassiver l’acier.

L'objectif de ce travail  est donc de modéliser la pénétration des ions chlorures dans le béton et de quantifier  l’influence de l’enrobage et des paramètres climatiques sur la durée d’initiation de la corrosion dans les ouvrages en béton armé. 



Résumé
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Avant-midi
08 h 30 à 12 h 30
Communications orales
Les communications durent 15 minutes chacune. Au cours de la session, il y aura une pause et une période de questions. Les présidents de sessions pourront revoir l’ordre des communications avant la session.
Béton et autres matériaux de construction
1
Amélioration des sols granulaires par biocalcification
Benoît Courcelles (Polytechnique Montréal)

Face à la pression démographique croissante dans le monde et aux besoins d’aménagement subséquents, l’amélioration des sols en place constitue une alternative durable aux fondations profondes. Si les méthodes traditionnelles d’amélioration des sols ont été éprouvées, l’idée d’un renforcement de sol par biocalcification a émergé il y a une douzaine d’années. Le principe repose sur l’injection de bactéries, d’urée et d’un sel de calcium, qui conduit à la formation d'un précipité de calcite dans le milieu encaissant. D’un point de vue géotechnique, la littérature fait état d'applications possibles pour la prévention de la liquéfaction, la stabilisation de pentes, le renforcement de voies de chemins de fer ou encore de mines par chambres et piliers.
Si les perspectives d'application sont importantes, les premières recherches se sont toutefois focalisées sur les phénomènes biologiques et les performances mécaniques des sols renforcés n'ont été abordées que très succinctement par la caractérisation de la résistance à la compression simple, des essais de cisaillement direct et quelques essais triaxiaux consolidés, drainés ou non.
Suite à ce constat, un programme expérimental de caractérisation mécanique de matériaux améliorés par biocalcification a été mis en place à l'École Polytechnique de Montréal. La communication proposée vise ainsi à présenter les résultats des essais de laboratoire réalisés sur des échantillons de sables, ainsi qu'une loi de comportement qui en résulte.

Résumé
2
L’auscultation des ouvrages précontraints : constats et perspectives
Benoit Bissonnette (Université Laval), Josee BASTIEN (Université Laval), Lucie CHAROTTE , Marion GIRARD , Jamal RHAZI

L’auscultation des ouvrages en béton précontraint par post-tension pose un défi technique important puisque l’armature et les gaines de précontrainte, noyées dans le béton, se révèlent difficilement accessibles. Or, l’état des câbles de précontrainte et l’injection des gaines constituent des indicateurs critiques de la condition et de la durée de vie résiduelle de ce type d’ouvrage. Afin de jeter un meilleur éclairage sur les approches envisageables, l’article propose d’abord une revue critique de la documentation sur les méthodes d’évaluation non destructives existantes. En regard des limites rapportées et des besoins identifiés, trois techniques d’auscultation ont été étudiées. Dans une première phase, l’endoscopie et la méthode impact-écho ont été expérimentées de manière complémentaire pour l’auscultation de corps d’épreuve fabriqués en laboratoire et de portions de poutres de ponts démantelés. Dans la seconde phase des travaux, la technique d’auscultation radar a été expérimentée sur des corps d’épreuve de configurations variées et fabriqués avec des gaines en polymère afin d’évaluer la capacité de détection, de localisation et d’identification physique des composantes internes. Suite à la description des approches méthodologiques mises en œuvre, des résultats typiques sont présentés et des recommandations sont émises quant aux conditions d’utilisation les plus favorables et aux limites d’interprétation propres aux méthodes d’auscultation considérées. 

Résumé
3
Amélioration des propriétés à l'impact de l'acide polylactique (PLA)
Andro Vachon (Cégep de Thetford), Pascal Vuillaume (Cégep de Thetford)

Le coût des matières premières est une préoccupation constante des acteurs du secteur de la plasturgie qui utilisent encore essentiellement des polymères dérivés du pétrole. Or, l’augmentation et les fluctuations fréquentes du prix du pétrole entraînent un risque sur la rentabilité des entreprises et forcent celles-ci à chercher des formulations dont le coût est plus stable. Ainsi, de nouvelles filières polymères apparaissent ; certains biopolyesters comme l’acide polylactique (PLA) ou les polyhydroxyalcanoates (PHA) sont devenus des substituts réalistes aux polymères de commodité (PE, PP, PET, PVC), issus du pétrole, généralement non biodégradables et parfois difficilement recyclables. A l’heure actuelle, le coût des polyesters biosourcés diminue et l’écart, par exemple avec certains polyesters, tend à se réduire, offrant ainsi de réelles opportunités en termes d’innovations et de viabilité pour les nouvelles résines élaborées. Nos travaux portent actuellement sur le PLA, un biopolyester thermoplastique. Sa fragilité est bien connue et sa faible résistance à l’impact limite son utilisation dans de nombreuses applications. L’objectif de ce projet est de développer de nouvelles formulations à base de PLA pour la fabrication de pièces durables ou jetables. L’incorporation par extrusion de plastifiants et de polymères flexibles dans le PLA, qui est une méthode couramment employée au CTMP. Cette approche a conduit à des améliorations substantielles de la résistance à l’impact.

Résumé
4
Nouvelle approche de formulation des bétons drainants aux propriétés mécaniques et drainantes améliorées
Daddy Kabagire Kibenga (UdeS - Université de Sherbrooke), Yahia AMMAR

Ce travail donne les résultats de 30 mélanges de bétons drainants confectionnés avec un ciment GU, trois types de granulats de calcaire broyés de 2,5-10mm (f10), 5-14mm (f14) et 10-20mm (f20) et trois combinaison binaires et un rapport E/C de 0,30. Pour chaque mélange la masse volumique, la résistance à la compression et traction, la porosité effective et la perméabilité ont été évalués. L’effet de deux niveaux d’énergie de consolidation a été également apprécié. Pour les granulats considérés nous avons varié le rapport entre le volume de pâte et la porosité inter-granulaire (VP/GVI) de 30% à 80% afin d’évaluer l’effet du volume de pâte sur les différentes propriétés. Les résultats de nos investigations ont montrés que le fmax a un effet négligeable sur les propriétés mécaniques. Par ailleurs la quantité des particules fines ainsi que la distribution granulométrique (coefficient d’uniformité, coefficient de conformité) influence ces dernières de façon générale. Une porosité d’au moins de 18 % est nécessaire pour assurer la perméabilité minimale requise (1mm/sec). Les résultats ont également montré une nette amélioration des propriétés mécaniques avec l’augmentation du volume de pâte et de l’énergie de consolidation. En considérant les paramètres de notre étude nous avons trouvés que l’intervalle de volume de pâte sur le volume de vide susceptible d’octroyer un béton drainant fonctionnel est compris entre 30 et 60% (VP/GVI). 

Résumé
5
Durabilité(s) des matériaux de construction : un challenge pour l’ingénieur
Benoit Bissonnette (Université Laval), Luc Courard (Ulg - Université de Liège)

Le choix des matériaux utilisés
dans la construction repose sur des critères techniques identifiables et
quantifiables tels la résistance mécanique, le comportement chimique ou le
transfert de chaleur, paramètres qui permettent non seulement de satisfaire les
exigences opérationnelles de l'ouvrage, mais aussi d'en garantir la durabilité
et la durée de vie utile attendues. Quoi qu'il en soit, ces critères ne sont
aujourd’hui plus suffisants: énergie grise, analyse de cycle de vie, incidence
sur l’environnement, qualité environnementale des constructions, etc. sont de
nouveaux facteurs qui interviennent dans le caractère « durable » des
constructions. L’ingénieur se doit désormais d'intégrer ces considérations dans
le dimensionnement et la réalisation des ouvrages, ce qui constitue un réel
challenge pour l’avenir.

Résumé
6
Composites microcellulaires à base de fibres naturelles : analyse de la relation entre les propriétés morphologiques et mécaniques
Cédric Tissandier (Université Laval), Denis RODRIGUE , Rubén GONZÁLEZ-NÚÑEZ

L’utilisation de fibres naturelles pour la fabrication de matériaux fonctionnels à structures microcellulaires permet d’obtenir des matériaux relativement nouveaux aux propriétés uniques. Cette classe de matériaux est en constante évolution car elle combine les coûts et les performances mécaniques d’une matrice thermoplastique avec ceux des fibres naturelles. Les applications visées par ces composites sont principalement celles des industries de l’emballage, de la construction et des transports. En dépit du fort développement des composites à fibres synthétiques ou artificielles, ces derniers n’ont jamais éclipsé l’intérêt porté aux fibres naturelles. Toutefois, les propriétés particulières des mousses microcellulaires renforcées par des fibres naturelles n’ont pas été totalement étudiées et comprises. Dans cette étude, des composites formés de polyéthylène de haute densité et de fibres de lin ont été moussés en injection avec un agent moussant chimique. Les matériaux obtenus forment clairement des structures sandwichs : c’est-à-dire un cœur moussé entre deux peaux non-moussées. Dans un premier temps, la morphologie des échantillons a été observée par microscopie afin de déterminer la taille des bulles et la densité cellulaire, ainsi que les épaisseurs de chaque couche. De plus, la masse volumique et les propriétés mécaniques en traction, flexion, torsion et impact ont été analysées en vue de compléter la caractérisation de ces nouveaux matériaux.

Résumé
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Stratégies pour l’amélioration des propriétés physiques du PLA par incorporation de fibres naturelles
Marc-Antoine Michel (CTMP - Centre de technologie minérale et de plasturgie), Keven PÉPIN (CTMP - Centre de technologie minérale et de plasturgie)

L’acide polylactique (PLA) est un biopolyester thermoplastique dont l’intérêt croissant tient à son caractère renouvelable et à sa biodégradabilité. Ses faibles propriétés thermomécaniques  limitent son utilisation pour la fabrication de pièces techniques. Au cours de cette présentation, nous décrivons une approche  pour améliorer ses performances mécaniques à des températures proches de la température de transition vitreuse du PLA. Cette approche repose sur l’ajout de fibres naturelles qui servent de renfort à la matrice polymère de type PLA. Une bonne  compatibilité entre les fibres naturelles et la matrice est primordiale et dépend principalement de l’existence d’interactions physiques et chimiques entre les deux entités. Si de telles interactions prévalent, alors les gains en termes de propriétés thermomécaniques seront élevés. L’ajout de fibres naturelles viendra également diminuer le coût de revient du matériau final. Cette présentation a pour objectif de préciser les différentes stratégies employées par le Centre de technologie minérale et de plasturgie (CTMP) pour améliorer les propriétés du PLA et la compatibilité des fibres naturelles avec ce polymère.



Résumé
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Caractérisation des solutions aqueuses de PNIPAM modifié par des groupements azobenzènes
Olivier Boissière (UdeS - Université de Sherbrooke), Yue ZHAO , Dehui HAN , Luc TREMBLAY

Le poly N-isopropylacrylamide (PNIPAM) est un polymère thermosensible très étudié dans le monde. Il possède une température inférieure critique de solubilité (LCST) d'environ 31°C ce qui lui confère des possibilités d'applications vastes et notamment en tant que nanovecteur. Se faisant, maîtriser sa LCST est quelque chose de particulièrement décisif dans le design de polymères. Des PNIPAM modifiés de manière téléchélique par des groupements azobenzènes ne présentent aucune modification de la LCST quand bien même on irradie ces PNIPAM pour effectuer la transition du trans azobenzène qui est apolaire au cis azobenzène qui lui est très polaire. Dans cette communication, nous avons synthétisé et caractérisé des solutions aqueuses de PNIPAM où des groupement azobenzènes ont été ajoutés de manière régulièrement espacés dans les chaînes de PNIPAM et  ces azobenzènes ont eu un effet topologique permettant de former des micelles fleurs et de faire presque disparaître le point de trouble.

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