L'enfouissement des déchets dans des lieux d'enfouissement techniques (LET), qui est encore - malheureusement - le mode de gestion des matières résiduelles le plus répandu, engendre la dégradation anaérobie de la fraction organique des déchets, générant ainsi du biogaz. Ce gaz est principalement composé de deux gaz à effet de serre, soit le méthane (CH[indice inférieur 4], environ 60% v/v) et le dioxyde de carbone (CO[indice inférieur 2], environ 40% v/v). Au Québec, la législation impose aux exploitants de LET de recouvrir leurs cellules d'enfouissement et de récupérer le biogaz généré par la dégradation des déchets. Par contre, ces mesures ne sont pas efficaces à 100% et du biogaz peut s'échapper à l'atmosphère sous forme d'émission fugitive. Pour tenter de remédier à la situation, l'implantation de biorecouvrements d'oxydation passive du méthane (BOPM) constitue une solution techniquement faisable et économiquement rentable. L'avantage des BOPM par rapport aux recouvrements traditionnels réside dans l'oxydation biotique du CH[indice inférieur 4] en CO[indice inférieur 2] par des bactéries méthanotrophes qui se développent naturellement dans le sol, en présence d'oxygène (O[indice inférieur 2]), de CH[indice inférieur 4] et de nutriments. Depuis 2006, 5 BOPM expérimentaux ont été mis en place, instrumentés et suivi sur le site d'enfouissement de Saint-Nicéphore, Québec, Canada. Le présent projet de maîtrise s'est concentré surtout sur les deux derniers BOPM construits, soit les BOPM 4 et 5. Par contre, j'ai participé à plusieurs activités de suivi des autres parcelles (BOPM1B, 2 et 3B), activités qui ne sont pas présentées dans le cadre de ce mémoire. Les BOPM 4 et 5 ont été mis en place en 2009. On y a employé uniquement des matériaux disponibles directement sur la propriété de l'exploitant et partenaire dans le présent projet de recherche, Waste Management (WM Québec inc.). Dans le cadre de ce projet, une évaluation du potentiel d'oxydation des BOPM 4 et 5 a été réalisée, incluant la caractérisation géotechnique des matériaux candidats. L'évaluation du potentiel d'oxydation a été réalisée en laboratoire par des essais d'oxydation et de respiration en colonne. Les taux d'oxydation maximums obtenus en laboratoire ont varié entre 24 et 192 g CH[indice inférieur 4]/mCH[indice supérieur 2*]j. Lors de la réalisation des essais d'oxydation en colonne, une plusieurs configurations potentielles de BOPM ont été étudiées. Deux conclusions partielles ont pu en être tirées concernant l'influence du niveau de compaction et de la hauteur du substrat. Au cours des essais d'oxydation en colonne, on a observé que l'accélération de la charge de biogaz causait une perte rapide de l'efficacité d'oxydation. Deux «méthodes» de récupération de l'efficacité d'oxydation ont alors été testées et ont fait leur preuve, soit le maintien du taux d'alimentation en CH[indice inférieur 4] jusqu'à ce que l'efficacité d'oxydation redevienne égale à 100% (méthode 1) et la diminution du taux d'alimentation en CH[indice inférieur 4] jusqu'à ce que l'efficacité d'oxydation remonte à 100% (méthode 2, à appliquer lorsque la méthode 1 ne semble pas fonctionner). De plus, une nouvelle méthodologie a été développée pour la réalisation des essais de respiration en colonne. Suite à l'évaluation citée précédemment et à des études de modélisation numérique sur le comportement hydraulique (écoulements non saturés) faits par d'autres membres de l'équipe de recherche, les deux parcelles (BOPM 4 et 5) ont été construites (2009) et instrumentées (2010).

L'objectif principal de ce mémoire visait à caractériser et à comparer la résistance en fatigue de deux séries de pièces d'acier fabriquées par métallurgie des poudres. La première série de pièces à été mise en forme en effectuant une opération d'usinage à cru suivi d'un frittage. La deuxième a été obtenue en effectuant l'opération d'usinage après frittage comme c'est généralement le cas en industrie. Des tests de fatigue axial ont été effectués pour chacune des séries d'éprouvettes et ont démontré qu' il n'y avait pas de différence de résistance en fatigue que l'usinage soit effectué à cru ou après frittage. Cette étude démontre pour la première fois que l'usinage à cru peut être utilisé pour la fabrication de pièces de hautes performances sans qu'il y ait de compromis sur la résistance en fatigue.

Le but principal du projet était de relier le cambrement et l'ouverture des joints avec les résultats de l’essai de retrait de séchage normalisé ASTM C157. Afin d'atteindre cet objectif, 12 dalles ont été construites à l'aide de 8 différents mélanges de béton. Les variables principales de l'étude étaient le type et la quantité d'armature de même que l'utilisation d'un agent réducteur de retrait (ARR). Différents phénomènes ont fait l’objet d’un suivi élaboré, dont le cambrement, l'ouverture des joints, le fluage et le retrait. Les résultats obtenus ont clairement démontré les avantages reliés à l'utilisation d'un agent réducteur de retrait. L'étude a également prouvé l'efficacité de certaines fibres dans l'atténuation des effets reliés au retrait de séchage. La vaste base de données sur le cambrement et l'ouverture des joints produite au cours de cette recherche sera employée pour valider et calibrer des modèles prédictifs et aidera l'industrie du béton à raffiner les règles de conception pour l'espacement des joints. / The primary goal of this project was to relate curling and joint opening with ASTM C157 drying shrinkage measurements. In order to achieve this objective, 12 slabs were built with 8 different concrete mixtures. The main variables of the study were the type and amount of reinforcement and the use of a shrinkage-reducing admixture (SRA). Different phenomena were monitored, in particular curling, joint movements, creep and shrinkage. The advantages of using a shrinkage-reducing admixture (SRA) in ordinary concrete slabs are clearly demonstrated through the results obtained in this investigation. The study also shows the effectiveness of some fiber reinforcement systems in counteracting the detrimental effects of drying shrinkage. The large database on curling and joint opening produced in this investigation will be used to validate and calibrate predictive models in development, and will help the concrete industry to refine design rules for joint spacing.

Le béton fibré à ultra-haute performance (BFUP) est doté d'une durabilité exceptionnelle. Les essais de migration accélérée qui sont couramment appliqués pour mesurer la diffusion du chlore dans le béton s’appliquent difficilement aux composites à base de ciment à cause de leur très faible perméabilité, voire ne s’appliquent pas du tout lorsque ces composites contiennent des fibres métalliques. Afin d'évaluer sa durabilité dans les structures, il y a aujourd'hui un besoin critique d'évaluer avec précision le niveau de perméabilité afin que les entreprises prennent confiance à utiliser ce matériau en émergence sur le marché. Des profils de chlore et des coefficients de diffusion de chlore relativement faible Dcl ont été mesurés pour les BFUP avec des fibres organiques et métalliques. Cependant, certains échantillons avec fibres métalliques ont montré une présence de corrosion et des fissures avant la fin de l'essai de migration accélérée. / Ultra-high-performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) is exceptionally durable. Accelerated migration tests are commonly applied to measure the chloride diffusion. This test is applied with difficulty to cementitious composites because their very low permeability, or not at all when these composites such as UHPCs contain metallic fibers. In order to improve its durability in the structural application, there is now a critical need to accurately assess the level of permeability, so that companies gain confidence in using this emerging material on the market. Chloride profiles and relatively low chloride diffusion coefficients Dcl were found for the UHPFRC with organic and metallic fibers. However, some samples with metallic fibers showed corrosion and cracking before the end of the accelerated migration test.

Le projet de maîtrise présenté consiste en l'étude comparative de la performance en laboratoire de matériaux granulaires (MG) stabilisés. Les travaux ont été réalisés en laboratoire à l'aide d'essais de cisaillement direct et indirect par compression non confiné sur un MG-20B. Les paramètres variés lors de l'étude sont la concentration, la teneur en eau, la proportion et le pourcentage de particules fines. Les matériaux stabilisant expérimentés proviennent de trois familles de produits : agents d'agglomération de particules (ciment type-GU), agents de cohésion chimiques (CaCb et saumure naturelle) et autres agents (polymères). Les essais ont permis de définir une matrice de produits stabilisants qui sera utilisée pour les essais à l'aide du Simulateur climatique et mécanique. Elle comprend les deux types de produits soit les produits abat-poussières (CaCh, saumure naturelle et polymère) et les produits stabilisants (ciment, polymère). Cette matrice servira lors des prochains essais en laboratoire et sur le terrain.

La compressibilité à court terne et à long terme d’assemblages de particules de roche granitique a été étudiée lors d’essais de compression uniaxiale à l’intérieur d’une nouvelle cellule oedométrique de grand diamètre. Il a été démontré que la compressibilité à court terme est plus importante pour des assemblages de particules d’étalement granulométrique plus étalé, de faible masse volumique et pour des assemblages préalablement saturés ou humidifiés. De plus, la taille des particules de l’assemblage testé ne semble pas influencer de façon significative la compressibilité à court terme. Il a également été démontré que le ratio entre l’indice de fluage et l’indice de compressibilité, Cε, t/Cε, σ, est de 0,02 ± 0,01 pour les échantillons secs et de 0,03 ± 0,01 pour les échantillons humides. L’analyse des distributions granulométriques des échantillons testés a confirmé la relation entre le broyage et la compressibilité. / Short term and long term compressibility of assemblages of rock particles was studied through one-dimensional compression tests in a large oedometer cell. It was found that short term compressibility tends to be more important for samples with a wide grain size distribution curve, a low density and when the sample was wetted prior to the oedometer test. Additional tests on samples of different rock size reveals that the grain size effect on compressibility is negligible for the samples tested. Furthermore, the compressibility was successfully related to the breakage factor, Bg, highlighting the importance of breakage in such tests. As for long term compressibility, it appears that the ratio between the time-dependent index and the compressibility index, Cε, t/Cε, σ, tends to be a constant of about 0.02 for dry samples and 0.035 for saturated samples.

L'étude du comportement de l'argile de l'Aptien, utilisée en couverture d'étanchéité des ISD, proche de la saturation et soumise à la flexion et au cisaillement est principalement traitée dans le cadre de ce travail. Des expériences conventionnelles (compression simple, essais triaxiaux) et non conventionnelles (traction directe, essais brésiliens) en laboratoire ont été réalisées pour déterminer les paramètres importants. Une amélioration du comportement mécanique de l'argile par l'addition de fibres de différentes natures a été envisagée. Les résultats ont été interprétés afin d'optimiser la mise en oeuvre des matériaux. Cependant, les expériences en laboratoire ne sont pas suffisantes et dans certain cas particulièrement difficile à conduire ce qui explique que parfois elles peuvent être sujettes à caution. Une modélisation numérique a donc été envisagée. La méthode des éléments discrets a été utilisée. Elle permet de reproduire le comportement mécanique des matériaux granulaires et cohésifs de l'échelle du laboratoire à l'échelle de l'ouvrage ou d'une partie de l'ouvrage. Une attention particulière a été portée à la modélisation de l'argile qui peut être soumise simultanément à de la traction et de la compression. La microstructure du matériau argileux n'a pas été reproduite mais modélisée par un assemble des particules en interaction. Plusieurs lois de contact ont été utilisées. L'influence des paramètres microscopiques du modèle sur le comportement macroscopique des échantillons numériques a été étudiée. Une extension de ces résultats à la modélisation d'un essai de soulèvement en vraie grandeur in situ a été réalisée. Il s'agit là d'une première réponse au comportement réel de la couverture argileuse du site.

La dégradation des infrastructures routières en béton armé est un sujet préoccupant pour des organismes de gestion des ouvrages d’art comme le Ministère des Transports du Québec (MTQ). En effet, la croissance des charges et du volume de trafic routier combinée à l’exposition d’agents agressifs a mené à un vieillissement accéléré de certaines structures. En parallèle, les connaissances nouvelles dans le domaine des mécanismes de résistance, notamment l’effet d’échelle en cisaillement, questionnent la capacité de plusieurs structures à reprendre les charges dont les ponts à dalle épaisse sans armature de cisaillement. L’effondrement du viaduc de la Concorde en 2006, constitué en partie de dalles épaisses sans armature de cisaillement, a mis en évidence la nécessité de mettre en place et développer des techniques de renforcement en cisaillement adaptées à ce type de structure. Une méthode a été étudiée à l’Université Laval qui consistait à introduire des barres d’armature verticales enduites d’époxy dans des trous percés depuis la face supérieure de la structure. Le projet actuel pousse plus loin l’expérience en étudiant un espacement longitudinal différent et en incluant diverses méthodes d’ancrage pour les barres verticales. Pour réaliser cette étude, cinq tranches de dalle de géométrie identique ont été construites. Chacune de celles-ci ont ensuite été renforcées selon les diverses techniques. L’ensemble des corps d’épreuve a été soumis à des essais de flexion en trois points pour déterminer le comportement sous sollicitation en cisaillement. Parallèlement, des tests d’arrachement ont été effectués pour caractériser l’ancrage chimique époxydique utilisé. Les résultats montrent que, parmi les méthodes de renforcement étudiées, les deux méthodes nécessitant un perçage depuis la face inférieure des corps d’épreuve sont trop complexes à mettre en place en comparaison au gain de résistance obtenu. Également, on conclut que les ancrages mécaniques sont moins performants que les ancrages chimiques. Plus encore, avec un espacement longitudinal adéquat, l’utilisation de barres enduites d’époxy insérées depuis la face supérieure d’une dalle engendre un comportement structural similaire à celui d’une dalle avec des étriers standards conformes à la norme en vigueur (CAN/CSA-S6-06, 2006). La dispersion des fissures et la réserve de capacité suite à la rupture montrent que cette méthode a beaucoup de potentiel. / The degradation of concrete infrastructure is a major concern for organizations such as the Ministère des Transports du Québec (MTQ) which is managing a large network of bridges and transport infrastructure. In recent decades, growth in loads and volume of traffic combined with exposure to aggressive agents caused a rapid deterioration of some of these structures. In parallel, the knowledge in the field of resistance mechanisms, including the scale effect in shear, question the capacity of several structures, such as thick slab bridges without shear reinforcement, to handle traffic loadings. The collapse of the Concorde overpass in 2006, initiated at a thick slab portion without shear reinforcement, highlighted the need to develop a strengthening technique for shear for this type of structure when appropriate. A method was tested at Laval University where vertical reinforcing bars coated with epoxy where inserted in holes drilled from the top face of the structure. The current project furthers the experience by studying a different longitudinal spacing including various methods for anchoring the vertical bars. For this study, five slices of slab with identical geometry were built. Each of these slabs was then reinforced by the various techniques studied. The set of test bodies were loaded in a three-point bending set up to determine the behavior under shear. Meanwhile, pull-out tests were performed to characterize the chemical epoxy anchor used. The results show that both methods requiring drilling from the underside of the slabs tested are too cumbersome to be implemented relative to the resistance gain obtained. Also, the study showed that mechanical anchors are less efficient than chemical anchors. More so, it was found that with an adequate longitudinal spacing, epoxy coated bars inserted from the slab top surface provided a slab behavior similar to the one with stirrups in accordance with the relevant standard (CAN/CSA-S6-06, 2006). The dispersion of cracks and observed reserve capacity following the failure shows that this method has great potential.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les renforts fibreux secs utilisés dans les composites structuraux sont composés d'un arrangement de fils eux-même constitués de milliers de fibres. Etant données la complexe architecture multi-échelle et la faible cohésion entre leurs constituants, ils montrent des propriétés en traction de plusieurs ordres de grandeurs supérieurs à ceux en flexion. Dans ce contexte, ce travail porte sur l'étude de la traction et de la flexion de matériaux fibreux en tenant compte de leur réalité géométrique à l'échelle mésoscopique, à la fois expérimentalement et analytiquement. Les matériaux tissés, ayant une ondulation périodique, sont considérés. Une nouvelle méthodologie a été développée pour la modélisation du comportement de structures ondulées (avec une variable rapide) en re-projetant des forces, moments et déplacements sur l'axe neutre de la structure. Les solutions exactes des problèmes sur la traction et flexion d'une poutre sont obtenues. En parallèle, les tissus et fils extraits ont été testés en flexion et traction. Les rigidités des fils ont été extraites en couplant l'analyse d'image et une méthode inverse. En général les résultats expérimentaux ont démontré un lien entre l'ondulation de la structure et les propriétés résultantes. De plus, ils ont montré l'applicabilité de la méthode d'homogénéisation réalisée. Enfin, l'approche permet de poser et résoudre le problème d'optimisation de l'architecture fibreuse au travers de la géométrie des fils constitutifs. / Dry fiber reinforcements used in structural composites consist of arrangements of yarns themselves consisting of alignments of thousands of fibers. Due to the complex multi-scale architecture and low cohesion between their constituents, they exhibit tensile properties several orders of magnitude higher than the bending ones. This work aims at studying the tensile and bending behaviors of fibrous materials, taking into account their meso-scale architecture, both experimentally and analytically. Woven fabrics, owing a periodic and corrugated geometry of their inter-weaved yarns, are under consideration. A new methodology has been developed for the modeling of the stress-strain state of corrugated structures (with fastly variable parameters) re-projecting applied forces, moments, and displacements on the neutral axis of the structure. The exact solutions for the problems about tension and bending of a beam have been obtained. In parallel, fabrics and constituting yarns have been tested on a bending set-up based on the cantilever principle. Tensile tests have also been performed on yarns extracted from the considered fabrics. Tensile and bending properties of yarns have been identified from tests coupling image analysis and inverse method. In general, the experimental results have demonstrated the link between the structure with corrugated constituents and its mechanical response to loadings. Also, they have justified the applicability of the multi-scale homogenization method for the prediction of effective properties. Finally, the approach permits to set and to efficiently solve the problem of the optimal design of fibrous materials from the crimped constituents geometry.