Résumé : L’utilisation des barres en matériaux composites de polymère renforcé de fibres (PRF) comme armatures principales dans les structures en béton est devenue un axe d’intérêt pour les constructeurs des ouvrages vue de leurs caractéristiques mécaniques importantes et leur résistance chimique élevée, particulièrement, la résistance à la corrosion. L’utilisation des barres en PRF se trouve ainsi comme une solution efficace aux problèmes de durabilité des structures en béton armé traditionnelles. Néanmoins, le comportement thermique est le principal inconvénient de ces barres, dû à la différence importante entre le coefficient d'expansion thermique transversal des barres de PRF et celui du béton durci. Cette différence, entre les propriétés thermiques de ces deux matériaux, provoque une pression radiale à l’interface Barre/Béton. Cette pression engendre des contraintes thermiques circonférentielles de traction dans le béton enrobant la barre en PRF sous une augmentation de température. Lorsque ces contraintes atteignent la résistance à la traction du béton (ft), des fissures radiales se produisent causant une perte d’adhérence entre la barre et l’enrobage de béton et, éventuellement, la rupture du béton d’enrobage si le confinement du béton n'est pas suffisant. Plusieurs études expérimentales et analytiques ont été faites pour caractériser les propriétés et le comportement des éléments en béton armé de barres en PRF sous l'effet indépendant de la charge thermique et mécanique. Tandis que, pas autant de recherches n’ont été effectuées en tenant compte des charges de service réelles des structures, telles que les charges mécaniques appliquées simultanément avec une variation thermique de -30°C à + 60 °C. Cette température représente généralement la variation climatique de la température sur la terre. L’objectif de ce projet est de réaliser une étude expérimentale et analytique afin d’étudier le comportement thermique et flexionnel des dalles en béton armé de barres en PRF sous les effets combinés des charges thermique et mécanique. La charge mécanique appliquée représente 20% de la résistance ultime flexionnelle des dalles. La température a été variée de -30°C à + 60 °C, de plus, 30 cycles gel/dégel ont été appliquées. A la fin des cycles thermiques toutes les dalles ont été soumises à l’essai de flexion en quatre points jusqu’à la rupture des dalles. L’étude analytique consiste à établir un modèle analytique permettant de calculer les déformations thermiques transversales à l’interface Barre/Béton. Le modèle proposé donne des valeurs de déformations en bon accord avec les résultats expérimentaux. Les résultats de cette étude nous permettent de conclure que l’utilisation des barres de PRFV comme armatures principales des dalles en béton pour les structures implantées dans les régions caractérisées par des conditions climatiques rudes n’influe pas sur la serviabilité de ces structures. // Abstract : The use of composite material of fiber reinforced polymer (FRP) bars as main reinforcement of concrete became an attractive solution idea for buildings constructors, due to its highmechanical performance, and its high chemical resistance, particularly, corrosion resistance. This make the FRP bars an alternative solution of durability problems of traditional reinforced concrete structures. However, the thermal behaviour is the main drawback of the FRP bars, due to the important difference between the transverse coefficient of thermal expansion of FRP bars and that of the hardened concrete. This difference involves a radial pressure generated at the FRP bar/concrete interface. This pressure produces a tensile circumferential thermal stresses within a concrete cover. When these stresses reach a concrete tensile strength (fct) a radial cracks occur producing the loss of the bond between GFRP bar and the surrounding concrete, and eventually, failure of the concrete cover if the confining action of concrete is not sufficient. Several experimental and analytical investigations have been carried out to characterize the properties and behavior of FRP materials under the independent effect of thermal and mechanical loads. However, no studies was carried out to investigate the effect of the actual service conditions, as the application of a sustained load combined with a temperature varied from -30°C to +60°C which represents, generally, a temperature variation in the globe. The aim of this project is to establish an experimental and analytical study to investigate the thermal and flexural behaviour of FRP bars-reinforced concrete slabs under combined thermal and mechanical loads. The mechanical applied load represents 20% of the flexural ultimate load of slabs. The temperature was varied from -30 to +60 °C, and 30 freeze/thaw cycles. At the end of thermal cycles, all slabs were subjected to four-points bending test up to failure of slabs. The analytical study consist to establish an analytical model allow to evaluate the transverse thermal strains at the interface bar/concrete. The proposed model is in good correlation with experimental results. From this study it can be conclude that the use of GFRP bars as a principal reinforcement for concrete slabs subjected to harsh environmental conditions has no big influence on the flexural behaviour of these slabs.

Soil freezing and thawing processes are of particular importance for agricultural areas. For example, frozen soils can increase the runoff during snowmelt in the spring. Freezing and thawing also have a direct influence on the sowing and harvesting dates, as well as on the crop yield. A better understanding of those phenomena is therefore important, and several researchers focused on this topic in the past. Due to its sensitivity to changes in the state of water, microwave remote sensing is an appropriate tool for that purpose. The main objective of this study is to monitor soil freezing and thawing processes using AMSR-E and RADARSAT-2 polarimetric data acquired over an agricultural area located near Saskatoon (Saskatchewan). With AMSR-E data, the goals are to compare different combinations of frequencies for the spectral gradient's algorithm regarding their capacity for detecting frozen soils, and to analyze the temporal dynamics of the brightness temperature in order to find a new indicator of soil freezing. As for RADARSAT-2 data, several polarimetric parameters and techniques are tested in order to identify soil freezing. For the first part concerning AMSR-E data, a global precision for the discrimination of frozen and thawed soils higher than 90% was obtained with the spectral gradient's algorithm, for the combinations including high (18.7 and 36.5 GHz) and low (6.9 and 10.7 GHz) frequencies as well as for the one using only high frequencies. It is shown that, for the combination based on the 18.7 and 36.5 GHz frequencies, results are improved when a negative threshold is used for the spectral gradient. When high and low AMSR-E frequencies are combined, a null threshold is on the contrary appropriate, which constitutes an operational advantage. A new algorithm for detecting frozen soils, based on a thresholding approach applied to the spectral gradient of polarization difference and the brightness temperature at 36.5 GHz, was also proposed. The performances of the new algorithm to discriminate frozen and thawed soils are very similar to those obtained using the spectral gradient of brightness temperature (global precision around 90% and probability of detecting frozen soils between 70% and 85%). The performances are also slightly higher for the combinations including the lower AMSR-E frequencies. However, annual statistics for the spectral gradient of polarization difference are required to calculate the thresholds. The results obtained with AMSR-E data highlight the relevance of including SMOS L-band brightness temperatures for the calculation of brightness temperature and polarization difference spectral gradients. The qualitative analysis of the results obtained using RADARSAT-2 data shows that surface scattering dominates volume scattering for frozen soils, which can be explained by the rough fields in the study area, as compared to the signal's wavelength (C-band). Nevertheless, several polarimetric parameters indicate a slight increase of the volume scattering in frozen soils, which is theoretically expected. This was observed for the linear and circular depolarization ratios, the amplitude of the HHVV, RLLL and RLRR correlation coefficients, as well as for the pedestal height. Also, the entropy and [alpha overline]-angle of the Cloude-Pottier target decomposition increase slightly in frozen soils ; the same is true for the volume scattering component of the Freeman-Durden and Yamaguchi target decompositions, with an equivalent decrease of the surface scattering component. Despite these interesting observations, a quantitative analysis of the results is necessary in order to evaluate the usefulness of polarimetry regarding the detection of frozen soils. This would allow the validation of the behavior, possibly caused by soil freezing, of the mean value and the standard deviation of the HHVV phase difference and the standard deviation of the RLLL and RLRR phase differences.

La dégradation du béton associée à l’exposition en ambiance hivernale rigoureuse est une problématique connue en Amérique du Nord en raison de la sévérité du climat en période hivernale. Un des types de dégradation, la fissuration interne, se manifeste par l'apparition d'une intense microfissuration du béton en surface, mais aussi à l'intérieur de la masse. Celle-ci peut conduire à une perte de cohésion du matériau, réduisant ses caractéristiques mécaniques et sa perméabilité. Dans un souci de développement durable et de recherche performancielle, des liants ternaires, comprenant des ajouts minéraux autre que la fumée de silice ont été développés. Les études scientifiques portant sur l’influence du facteur d’espacement à ce type de dégradation sont peu nombreuses, voire inexistantes. Il est par conséquent important de vérifier si les spécifications actuelles permettent d’assurer la confection d’un matériau durable au gel. Dans ce mémoire, nous avons étudié l’influence du facteur d’espacement, du paramètre E/L, de l’influence du type de superplastifiant et d’un granulat marginal sur la résistance à la fissuration interne des bétons en utilisant l’essai accéléré normalisé ASTM C666, procédure A lors de l’utilisation de liants ternaires. Une grande partie de cette recherche a porté sur l’étude de la relation entre le facteur d’espacement et la tenue aux cycles gel-dégel des bétons. Le projet s’est divisé en 4 phases, la première a permis de déterminer un intervalle contenant le facteur d’espacement critique pour chacun des liants étudiés. Il est ainsi établi qu’il est nécessaire d’avoir un facteur d’espacement inférieur à 340 µm pour assurer la durabilité des bétons V-S formulés à partir de liants ternaires. La deuxième phase a montré que le type de superplastifiant n’influe pas sur le facteur d’espacement critique, mais change les caractéristiques du réseau d’air à l’état frais. La troisième phase a porté sur l’analyse de l’influence d’une variation du rapport E/L sur la durabilité au gel-dégel. Il en résulte qu’une variation dans les limites permises n’a pas d’incidence sur le facteur d’espacement critique tant que les hypothèses restent dans l’intervalle prescrit par le tome VII de la norme 3101. La dernière et quatrième phase a permis de montrer que le granulat marginal sélectionné n’a pas d’incidence particulière sur la résistance au gel-dégel en fissuration interne.

Les matériaux cimentaires peuvent se détériorer grandement lorsqu'ils sont soumis à des cycles de gel/dégel avec ou sans sels de déverglaçage. Ceci peut porter atteinte à la durabilité à long terme des bétons/mortiers dans les régions aux hivers froids. Laissant de côté les processus d'endommagement et de rupture mécanique à l'oeuvre dans de tels problèmes, ce mémoire de thèse est consacré aux phénomènes physiques et thermo-mécaniques accompagnant la solidification de l'eau dans des solides poreux cohésifs, avec une attention particulière aux "propriétés matériau" issues de l'hydratation du ciment et de l'évolution de la microstructure. Ce travail reprend la poromécanique des milieux poreux partiellement gelés telle que développée par Olivier Coussy, tout en lui adjoignant une analyse de l'effet de la fin de la surfusion (en volume, hors contribution capillaire) et de la présence de sels dans le liquide saturant l'espace poreux. Nous avons mesuré la température de fin de surfusion en fonction de la concentration en sel. Ceci nous permet ensuite de calculer l'angle de contact entre la glace et les parois des pores dans le cadre classique de la nucléation hétérogène : on trouve que cet angle diminue avec la concentration en sel. Nous montrons que la dilatation instantanée consécutive à la fin de la surfusion dépend de la structure poreuse puisque cette dernière détermine la teneur en glace dans l'espace poreux. À l'aide de la distribution de tailles de pores estimée par porosimétrie par intrusion de mercure, nous estimons le degré de saturation en glace en fonction de la température et de la concentration initiale en sel via la relation de Gibbs-Thomson. Nous avons mesuré la déformation d'échantilllons de pâte de ciment saturées. L'analyse poromécanique montre que la déformation dépend de la concentration initiale en sel et de la structure poreuse des pâtes de ciment. En utilisant la même approche expérimentale sur des pâtes de ciment sèches, nous trouvons que la porosité (avec ou sans vide d'air entraîné) influence significativement le coefficient d'expansion thermique du matériau. En ce qui concerne les pâtes de ciment saturées, les mesures expérimentales et l'approche poromécanique en condition drainée ou non-drainée montrent que le degré de saturation initiale en liquide des vides d'air entraîné a un impact important sur la déformation de l'échantillon avec la température

Staline mort, le 5 mars 1953, les membres de son entourage définirent de nouvelles orientations pour le système soviétique dont ils avaient désormais la charge. Une fois les portefeuilles redistribués, ils s'attaquèrent en urgence à l'héritage répressif colossal laissé par le dictateur. En quelques années seulement, ils firent relâcher plusieurs millions de détenus des camps du Goulag. Cette thèse pose le caractère fondamental de ces libérations massives pour les transformations de la société soviétique dans la période dite du " Dégel " et pour la redéfinition du modèle soviétique sous la direction de Nikita Khrouchtchev (Premier secrétaire du Comité central du PCUS de 1953 à 1964). Souvent supposée, la portée des libérations massives n'a jamais fait l'objet d'une étude complète, intégrant tous les prisonniers, et non les seuls " politiques ", et portant sur les aspects sociaux, politiques et pénitentiaires du démontage du Goulag et du retour à la liberté de millions de réclusionnaires. Quatre questions ont guidé cette recherche. Quels desseins présidèrent aux amnisties massives, qui menaçaient d'être impopulaires et qui sabordaient un modèle économique fondé sur le travail forcé des détenus ? Pour comprendre comment les héritiers de Staline en vinrent à démonter le Goulag, il faut interroger les connaissances qu'ils avaient des réalités économiques et sociales du système pénitentiaire, leur hiérarchie des problèmes et les solutions qu'ils avaient à leur disposition pour les résoudre. De plus, il faut faire la part de la prise de risque, favorisée par l'atmosphère de lutte pour le pouvoir qui encourageait les actions hardies chez les membres du Présidium du Comité central en concurrence. Il faut également prendre en compte que les conséquences des libérations massives étaient souvent inattendues, essentiellement parce que les opérations elles-mêmes étaient mal préparées. Enfin, l'époque du " Dégel " est une ère d'expérimentation. En quête de moyens de réactiver le projet socialiste, les dirigeants, Khrouchtchev en tête, croyaient à la nécessité de réformer les criminels pour les intégrer à la société. Deuxième interrogation à la base de ce travail : quel a été l'impact du retour de millions d'anciens détenus sur la société soviétique ? C'est par l'intermédiaire des dispositifs administratifs, policiers et judiciaires que nous accèderons aux conditions de leur réinsertion. Cela commence par l'organisation logistique du rapatriement des multitudes libérées, rendue difficile par l'éloignement de certains centres pénitentiaires géants et l'engorgement des transports. La plupart des anciens détenus étaient astreints à des règles extrêmement limitatives de séjour et d'établissement connues sous le nom de " réglementation spéciale " des passeports intérieurs. D'autres dispositifs, plus lâches, étaient à l'œuvre pour favoriser leur " mise au travail ". Enfin, la répression pénale menaçait les repris de justice. Nous verrons que les libérés vinrent gonfler les marges sociales du chômage, du vagabondage, de la mendicité et de la prostitution, hors d'atteinte des dispositifs susmentionnés. Quelle fut la profondeur de la politique de "réhabilitation" ? La reconnaissance de préjudices infligés à des innocents, hier encore stigmatisés comme les principaux ennemis du régime, est l'un des événements sociopolitiques majeurs du Dégel. Ce travail montre comment les hommes de l'entourage de Staline, qui appliquèrent docilement ses ordres les plus sanglants, en sont venus néanmoins à faire annuler un grand nombre de condamnations pour crimes " contre-révolutionnaires " au nom du retour à la légalité. Il analyse si cette déclaration d'innocence a été suivie de mesures concrètes en faveur des réhabilités et comment étaient traitées les revendications de ceux qui estimaient avoir été injustement stigmatisés et réclamaient de recouvrer leurs biens, leur emploi et leur honneur. Une quatrième et dernière problématique concerne la redéfinition du maintien de l'ordre public. En effet, si les libérations massives du Goulag s'enchâssent dans la thématique du retour des populations déplacées par la contrainte pendant la période stalinienne, elles ne s'y épuisent pas. Le système carcéral a continué à recevoir de nouveaux contingents de prisonniers après la mort de Staline. Dès lors, le contrôle sur les libérations occupait une place primordiale dans le maintien de l'ordre et la lutte contre la criminalité. Les mécanismes optimums de libération des détenus ne pouvaient être inventés qu'en prenant en considération la récidive et généralement les conséquences criminogènes des sorties. Le contrôle des flux carcéraux devint un enjeu considérable dans les nouveaux schémas de maintien de l'ordre qui se développèrent sous Khrouchtchev.

The advantages of fiber-reinforced polymer (FRP) composite material have attracted structural and architectural engineers as alternative construction materials of the traditional wood, steel and concrete. Concrete-filled FRP tubes (CFFTs) system is one of the most promising applications of the FRP composit material. This innovative integrated system can protect RC structures from aggressive environmental conditions; sequentially expand the service life of structures. Nevertheless, limited knowledge is available on the CFFT system at extreme service environments. Data related to durability of the CFFT as integrated system comparing with conventional ones is one of the major challenges that need to be addressed. These data are moer required prior to the widespread acceptance and implementation of FRP materials in civil infrastructure. Farther, comprehensive databases in this specific are critical to provide designers and practicing engineers with the knowledge to select the best solution toward achieving a sustainable built environment. This thesis focuses on evaluating the short and long term effect of freze-thaw cycles on the mechanical behavior of the filament wound glass-FRP (GFRP) tubes. In addition, the thesis evaluating the axial performances of reinforced and unreinforced CFFT columns through experimental and theoretical study. To fulfill the objectives of this research, an experimental program has been designed to examine three main parts. (I) Mechanical properties of the GFRP tubes; (II) The axial behavior of CFFT cylinders; (III) The axial behavior of CFFT reinforced and unreinforced columns. The effect of five parameters and their interactions were investigated; namely, the effect of different freze-thaw cycles (in dry air, frsh and/or salt water), number of cycles (100 and/or 300 cycles), two different thicknesses (2.65 mm and 6.4 mm) of the GFRP tube. The influence of using different types of internal longitudinal reinforcement (steel, GFRP, and carbon FRP bars) and the type of transverse reinforcements (spiral steel or FRP tubes) are included in the test variables. Based on the finding of experimental investigation regarding mechanical properties of the GFRP tubes (part I), neither the type nor the number of freze--thaw cycles affect the strength of GFRP tube used in this study. However, increasing in the stiffness, reductions in the strains and transition in failure mechanisms are identified after 300 freze-thaw cycles. The experimental results of axial compression tests on CFFT cylinders (part II) indicated low influence of the freze-thaw cycles on the average ultimate strength of CFFT tube with the large thickness. While, significant and sever degradation was reflected on the behavior of CFFT cylinders with the small thickness after 300 freze-thaw cycles. Based on the experimental test results of (part II) environmental reduction factors were proposed to consider the effect freze/thaw cycles on the strength capacity of CFFT cylinders. Also, the regression analysis was used to predict the service life environmental reduction Factors to design CFFT member for up to 75 years. In addition, an assessment of selected FRP-confined models has been presented to predict the ultimate strength of CFFT cylinders based on the test results of (part I). Finally, comparisons between the experimental results and those predicted by the selected models were presented. The experimental investigation on the performance of reinforced CFFT columns (part III) indicated that the freze-thaw exposure brings about individual degradation, in different levels, in the component of the CFFT (GFRP tube, concrete and reinforcement) as integrated systems. This degradation resulted in reduction in the axial carrying capacities of the conditioned columns. Nevertheless, an increase in compressive strength of the CFFT columns was evident over the RC conventional columns. Based on the test results of this (part III), environmental reduction factors were proposed to account for the effect of freze/thaw cycles on the axial load capacity of reinforced and unreinforced CFFT columns. The data obtained from the test results of (part I), predicted confined compressive strength optained from (part II) and the proposed environmental reduction factors from (part III) were used in the ACI440-2R-08 and CAN/CSA S806-08 design equations to predict the nominal capacity of CFFT columns in sever environmental condition.

Ce travail de recherches se situe dans le cadre de l’ANR VBD2012-ECO-construction par le Recyclage du Béton (ECOREB). Il vise à lever certains verrous scientifiques afin de rendre possible l’utilisation des granulats issus de la démolition/déconstruction pour élaborer de nouveaux bétons pour le bâtiment. L’ANR ECOREB est en relation avec le PN RECYBETON. Les deux projets interagissent fortement.Cette étude a pour objectif d’évaluer la durabilité des bétons recyclés vis-à-vis du gel/dégel modéré sans sels de déverglaçage. Les bétons ont été élaborés en faisant varier : le taux d’incorporation des granulats recyclés (GR) l’état de saturation des gravillons tout en maintenant la même classe de consistance S4 et la classe de résistance de type C35/45. Un agent entraîneur d’air a été introduit afin d’obtenir des bétons conformes à l’EN 206-1 avec deux teneurs en air occlus 4% et 6%.Dans un premier temps, les propriétés physiques et mécaniques des granulats recyclés (GR) ont été étudiées et comparées à celles des granulats naturels (GN). Les GR manifestent une capacité d’absorption d’eau dix fois supérieure à celle des GN, une résistance mécanique deux fois inférieure et une résistance au gel deux fois inférieure. Cependant ils sont classés non gélifs de catégorie Fdéclaré.. Les faibles propriétés des GR comparées à celles des GN s’expliquent par la présence de l’ancienne pâte de ciment qui entoure les grains originaux et qui est caractérisée par une forte porosité et par un fort réseau de fissures connecté créé lors du concassage du béton parent.Les propriétés physiques (porosité et coefficient d’absorption d’eau) de transfert (conductivité thermique, résistivité électrique et perméabilité) et mécaniques sont fortement impactées par l’incorporation des granulats recyclés de part l’augmentation de la porosité capillaire essentiellement et du réseau des fissures présentes dans les gravillons recyclés. Les relations établies entre les propriétés mécaniques et les propriétés physiques et de transfert ont été établies. L’applicabilité des Euro codes égalementLes formulations avec un taux d’air occlus de 4% sont de classe C30/37 pour tous les taux d’incorporations alors qu’une diminution notable des résistances mécaniques à la compression est observée pour un taux d’air occlus de 6% : le béton de référence devient de classe C16/20. L’incorporation des GR affecte la résistance au gel/dégel des bétons. En utilisant les indicateurs préconisés par la norme NFP 424, le béton sans agent entraineur d’air atteint les critères recommandés au 75ème cycle lorsqu’il est élaboré avec 100% de GR et au 125ème cycle quand seuls les GN sont utilisés. L’entraineur d’air améliore la tenue au gel des bétons. Nous remarquons que les bétons C35/45 30R-30R (30% en volume d’incorporation) avec 4% d’air entrainé présentent le comportement ressemblant à celui du béton référence et respecte les critères de la résistance préconisé par la norme NF P 18-424 et l’EN 206-1.Ce travail a permis également de mettre en place d’autre indicateurs performantielles pour estimer la résistance au gel/dégel des bétons à granulats recyclés. / Development in many sectors has negative environmental effects. In construction sector, there are millions of tonnes of construction and demolition waste (CDW) every year. This CDW has a significant damage on the environment and may endanger its sustainability. To find a conceivable solution for CDW and to preserve the natural resources, particularly the non-renewable ones, worldwide researches on recycled aggregates have been increased in order to investigate their revalorization possibilities in concretes.As many developed countries, France also has introduced legislations and strategies to reduce the environmental effects of CDW. Corresponding to problem of CDW, there are two national project called PN-RECYBETON and ANR VBD2012-ECOREB that deal with how to provide concretes for building field using aggregates provided from CDW.This work aims to determine the durability of recycled aggregate concrete by freeze/thaw cycles. Four types of concrete were prepared by varying the replacement ratio of natural aggregates (NA) by recycled one (RA). The volumetric substitutions rates are respectively 0%, 33%, 55% and 100%, while the concretes mix design were adjusted in order to achieve the same consistency class of S4. Furthermore, we also studied the durability of these concretes varying the air content through an air entraining agent.After characterization of physical and mechanical properties of NA and RA, we found that the water absorption capacity of RA is 10 times greater than that of NA due to a low density. Moreover, the RA presents poor mechanical résistance by LA, MDE and freezing action.These poor performances of RA can be explained by the existence of pores and crack in old cement paste that provided during production process. The microstructure of RA was analyzed by SEM.Regarding to the influence of RA in mix design, with total substitution the density of hardened decrease 17% while the porosity become two times greater than those of natural concrete.In addition, the mechanical properties of studied concretes mix design decreases through the incorporation of RA. Regarding to the transfer properties, the gas permeability of the concrete 100% substitution is 2 times higher than that of reference one. On the other hand, the electric resistivity decreases with increasing of RA content.The Air-Entraining agent has a significant effect on the compressive and the splitting tensile strengths. It is observed that with 6% of air content the mentioned mechanical properties decrease drastically (a diminution higher than 50%). The increase of RAC content in the mixtures decreases their freezing/thawing resistance.The introduction of Air-Entraining agent improves the freezing/thawing resistance of concrete. The air-entrained concrete with 50% and 100% of RA present the poor performance than that of reference concrete via the studied durability indicators. Moreover, the air-entrained concrete C35/45 30R-30R with 4% and 6% of air content show the similar performance as air-entrained control concrete.

L'objectif de ce travail est de comprendre le processus d'altération des calcaires oolithiques et d'estimer leur cinétique d'altération en fonction des conditions climatiques présentes en France. Pour y répondre, des cycles de vieillissement accéléré, basés sur les paramètres issus de l'étude bibliographique et sur les données de température et de précipitations réelles, ont été définis. Ensuite, des lots d'échantillons de deux calcaires oolithiques ont subis ces vieillissements. Les mesures réalisées pour déterminer l'endommagement ont été choisies en fonction de leurs caractéristiques métrologiques et de leur pertinence. Les résultats obtenus ont été comparés avec les mêmes mesures réalisées sur des calcaires altérés de façon naturelle prélevés sur site. Ainsi, les liens entre le processus d'altération des calcaires et les caractéristiques mécaniques, physiques et surtout microstructurales des calcaires ont été établis. Cette analyse a également abouti à des cinétiques d'altération. Les résultats ont été validés par l'étude d'un autre calcaire oolithique sous d'autres conditions climatiques. Enfin, l'influence de changements climatiques éventuels sur les cinétiques d'altération a été déterminée à l'aide d'un outil statistique / The objective of this work is to understand the weathering process of oolitic limestone and estimate their weathering kinetics under French climatic conditions. Accelerated ageing cycles, based on parameters deduced from a literature review and on temperature and precipitation data, have been defined. Then samples of two oolitic limestones have undergone these ageing. The measurements used to determine damage were chosen based on their metrological characteristics and their relevance. The results were compared with the same measurements performed on naturally weathered limestone. Thus, the relationships between the weathering process of oolitic limestone and their mechanical, physical and microstructural characteristics have been established. This analysis also led to weathering kinetics. The results were validated by the study of another oolitic limestone under different climatic conditions. Finally, the influence of a potential climate change on the weathering kinetics was determined using a statistical tool

Dans un contexte climatique rigoureux comme celui du Québec, l’interaction entre la charge et le climat a une grande influence sur la performance des structures de chaussées flexibles (Doré et Zubeck, 2009). Pendant le dégel printanier, avec la fonte de la glace, la chaussée s’affaiblit et cet affaiblissement la rend vulnérable à la sollicitation par le trafic lourd ce qui accélère divers phénomènes de dégradation, notamment l’endommagement par fatigue et l’orniérage structural (Farcette, 2010). Afin de minimiser les effets des charges lourdes sur une chaussée affaiblie lors du printemps, les administrations routières choisissent souvent de limiter les charges par essieu ou par véhicule lors du dégel. L’objectif de ce projet est de développer un outil d’aide pour la gestion des restrictions de charge en période de dégel en fonction des données recueillies par les stations de météo routière. Deux sections expérimentales composées des mêmes matériaux mais avec des épaisseurs d’enrobés bitumineux différentes situées au Site Expérimental Routier de l’Université Laval (SERUL) ont été utilisées pour ce projet. Pour bien interpréter le comportement des structures, des jauges de déformations verticales et horizontales, des jauges de contraintes, des jauges de teneur en eau et des thermistances ont été installées dans chaque couche. Pour solliciter mécaniquement la chaussée, un déflectomètre à masse tombante (FWD) a été utilisé. Les résultats obtenus ont permis de de bien comprendre les mécanismes d’affaiblissement de la chaussée durant la période de dégel. Ils ont aussi montré que l’application d’une période de restriction de charge pendant la période de dégel permettait d’avoir un gain sur la durée de vie de la chaussée, cette période de restriction est donc justifiée et efficace. Néanmoins, pour une meilleure gestion du réseau routier, de nouveaux critères pour mieux déterminer la période de restriction de charges sont proposés. / In strict climatic conditions such as in Quebec, the interaction between load and climate has a great influence on the performance of flexible pavement structures (Doré and Zubeck, 2009). During the spring thaw, when ice melts, the weakening of the pavement makes it vulnerable to solicitation by heavy traffic, speeding various phenomena of degradation, including fatigue damage and structural rutting (Farcette, 2010). In order to minimize the effects of heavy loads on a pavement weakened by the spring, road authorities often choose to limit axle loads or vehicle upon thawing. The purpose of this project is to develop a tool for load restrictions management in thaw period based on data gathered by the road weather stations. Two experimental sections built with the same material but with different thicknesses of asphalt concrete located at Laval University Experimental Road Site (SERUL) were used for this project. Each layer of the tested sections was instrumented with strain, stress, moisture, and temperature sensors. A falling weight deflectometer (FWD) was used to simulate heavy loads. The results obtained made it possible to understand the mechanisms of pavement weakening during the thaw. They also showed that the application of a load restriction period during the thaw allowed to have a gain on the life cycle, thus a load restriction period is justified and effective. Nevertheless, for better management of the road network, new criteria to better determine the load restriction period are proposed.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019 / L’utilisation de systèmes de béton chauffant électriquement conducteur en conditions hivernales constitue une alternative intéressante pour prolonger la durée de vie des structures et pour assurer la mobilité et la sécurité des usagers de la route. En remplaçant certaines composantes conventionnelles du béton, il est possible d’augmenter suffisamment sa conductivité électrique pour que ce dernier dégage de la chaleur lors du passage d’un courant électrique. L’utilisation de ce type de système dans des zones à grande sensibilité hivernale est une option pour remplacer les techniques présentement utilisées pour le déneigement et le déglaçage souvent mauvaises pour l’environnement, inefficaces, endommagent les structures en plus d’être très coûteuses. Néanmoins, le succès d’un tel système demande une bonne élaboration du mélange de béton électriquement conducteur et une configuration d’électrodes permettant un dégagement de chaleur uniforme. L’automatisation par des capteurs augmente l’efficacité énergétique du système en activant ce dernier seulement quand le besoin se manifeste, c’est-à-dire en conditions de chute de neige, de pluie verglaçante ou de brouillard givrant. L’objectif principal de ce projet de recherche est de développer un système automatisé de fonte de neige et de glace en optimisant les recettes de béton et la position des électrodes précédemment mentionnés vers des solutions économiques et efficaces. Dans ce mémoire, le développement de mélanges de bétons et de mortiers électriquement conducteurs sera développé, en plus de l’élaboration d’une configuration d’électrodes rencontrant des critères de sécurité et de consommation énergétique. Ces réalisations par étapes en laboratoire seront suivies par des essais en conditions réelles hivernales sur un prototype de 1.1m² installé sur le campus de l’Université Laval. Les succès de ce travail de recherche présentent des résultats et confirment le côté innovateur et le potentiel commercial du système élaboré. / The use of electrically conductive heated concrete systems in winter conditions is an interesting alternative to extend the life of structures and to ensure the mobility and safety of road users. By replacing some conventional components of concrete, it is possible to increase its conductivity sufficiently to release heat when electric current passes through it. Using this type of system in strategic points can be an option to replace techniques currently used for snow and ice removal, which are bad for the environment, are not effective, cause damage to structures and are very expensive. Nevertheless, the success of such a system requires a good elaboration of the electrically conductive concrete mix design and a configuration of electrodes that releases heat uniformly. Sensor automation increases the energy efficiency of the system by activating the latter only when the need arises, i.e. under snowfall, freezing rain or freezing fog conditions. The main objective of this research project is to develop an automated snow and ice melting system using the previously mentioned concrete and electrodes. In this thesis, the development of electrically conductive concrete and mortars mix designs will be presented, in addition to the development of an electrode configuration that meets criteria of safety and energy consumption previously established by the searchers. These laboratory steps will be followed by tests in real winter conditions on a 1.1m² prototype installed on Laval University’s campus. The successful results confirm the innovative side and commercial potential of the developed system.