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Ce mémoire porte sur les surfaces préparées en béton en vue de travaux de réfection. L’objectif principal vise le développement d’une méthode de caractérisation quantitative des surfaces préparées. Le projet comporte également deux objectifs spécifiques : évaluer l’influence des méthodes de préparation sur l’intégrité des surfaces en béton et vérifier l’existence d’une corrélation entre la rugosité de surface et l’adhérence de réparations en béton. Afin d’atteindre ces objectifs, le projet a été divisé en trois principaux volets où plusieurs essais expérimentaux ont été réalisés, ainsi qu’une modélisation de l’essai d’adhérence. Le premier volet expérimental porte sur l’évaluation de l’intégrité des surfaces préparées. Les essais ont démontré que l’endommagement du béton réduit de manière significative la résistance de la surface préparée. Le second volet présente les résultats qui ont conduit au développement et à la validation d’une nouvelle méthode d’évaluation quantitative des surfaces préparées. La méthode permet de réaliser des essais de caractérisation rapidement (environ 2 heures) sur des surfaces tant horizontales, verticales qu’en surplombs. Le troisième volet expérimental comporte l’étude de la rugosité de surface et de l’adhérence des réparations en béton. Ce dernier volet inclut une partie expérimentale et une partie modélisation. Les résultats montrent que l’endommagement du substrat est beaucoup plus critique que la rugosité de surface. En effet, aucune corrélation entre la rugosité de surface et l’adhérence des réparations en béton n’a été observée à l’échelle d’observation étudiée. Pour terminer, des recommandations sont émises concernant les critères d’acceptation relatifs à la préparation de surface et à l’adhésion en place d’une réparation. / The subject of this master is surface preparation of concrete for repair works. The main objective aims at developing a quantitative characterization method for the prepared surfaces. The project also includes two specific objectives: evaluate the influence of preparation methods on the integrity of concrete surfaces and verify the existence of a correlation between the surface roughness and the bond of the concrete repair. In order to achieve these goals, the project was divided into three parts where several experimental tests were carried out, as well as a modeling of the bond test. The first experimental part evaluates the integrity of the prepared surfaces. The tests revealed that damage in concrete decreases significantly the resistance of the prepared surface. The second part presents the results on the development and validation of a new quantitative evaluation method of prepared surfaces. The method makes it possible to quickly carry out characterization tests (approximately 2 hours) on prepared surfaces (horizontal, vertical or overhanging). The third experimental part deals with the study of the surface roughness and the bond of concrete repairs. This last segment includes an experimental and modeling part. The results show that substrate damage is more critical than surface roughness. In fact, no correlation between surface roughness and bond of concrete repairs was observed on the studied observation scale. Finally, recommendations are given for acceptance criteria relating to the surface preparation and adhesion of the in place repair.

L'étirage à froid des tubes d'aluminium extrudés améliore leur fini de surface et augmente leur résistance ; cependant cela diminue leur ductilité. Pour atteindre la ductilité exigée lors des opérations subséquentes de pliage, les tubes sont traités thermiquement après l'étirage à froid. Pour résoudre un problème industriel, ce projet vise à déterminer les conditions de traitement thermique optimales (temps et température) pour obtenir des propriétés mécaniques (limite élastique, limite ultime et allongement à la rupture) exigées par la condition T832 de l’alliage 6063 spécifiée par la norme ASTM associée et éliminer les pertes dues à des ruptures lors du pliage des tubes. De plus, le projet expose l’influence de la quantité de déformation par étirage sur les propriétés après le traitement thermique. Enfin, il cherche à déterminer si le temps de montée en température du four peut contribuer au traitement thermique afin d'augmenter la productivité du procédé. / Cold drawing of extruded aluminium tubes not only improves the surface quality but also increases their strength, however ductility of the tubes decreases. To improve the ductility required for the following bending operations, tubes are heat treated after the cold drawing operation. To resolve an industrial problem, this research aims to determine the optimal heat treatment conditions for obtaining the required mechanical properties (yield strength, ultimate tensile strength and elongation to fracture) based on the ASTM 6063-T832 temper and also avoiding scraps caused by failure during the bending operation. Moreover, this research investigates the effect of the amount of prestrain imposed by cold drawing on mechanical properties after the heat treatment. Finally, it is interesting to know if the heating period inside the furnace before reaching the targeted temperature could be exploited as part of the required heat treatment to increase the productivity of the process.

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Le présent mémoire est issu d’une collaboration entre le Ministère des Transports du Québec (MTQ) et le Centre de Recherche sur les Infrastructures en Béton (CRIB) de l’Université Laval lors du réaménagement de l’échangeur Dufferin-Montmorency. La démolition de certaines structures dont la vie utile n’était pas à terme a permis de recueillir une grande quantité d’informations sur l’état d’une structure en béton précontraint du réseau autoroutier québécois. Dans le 5ième chapitre, on y regroupe les observations particulières sur les éléments de précontrainte qui sont habituellement inaccessibles pour l’inspection. Dans le 7ième chapitre, on propose une classification des conditions d’exposition des divers éléments structuraux investigués ainsi qu’une technique numérique pour la prédiction du temps nécessaire avant l’initiation de la corrosion. Les 8ième et 9ième chapitres regroupent les discussions sur l’état de cette structure qui a la particularité d’avoir une portion n’ayant jamais été mise en service. / This work has been possible due to collaboration between the Ministère des Transports du Québec and the Centre de Recherche sur les Infrastructures en Béton de Université Laval at the restructuration of Dufferin-Montmorency overpass. The demolition of structures that haven’t reached their total service life time allowed the production of a great quantity of information on a prestressed structure of the Quebecer road network. In chapter 5, observations on prestressed structures have been grouped. This kind of information is, most of time, unavailable on an existing structure due to impossible inspection. In chapter 7, a classification of different exposure conditions of the inspected structural elements is showed as well as a numerical technique for predicting the time before corrosion starts. The last two chapters relate discussions on the actual state of this structure which is particular because one section has never been exposed to traffic.

La conductivité hydraulique du till de fondation du barrage Sartigan, situé à St-Georges de Beauce, sur la rivière Chaudière dans la province de Québec, a été étudiée sur le terrain et en laboratoire. Les modèles semi-théoriques de prédiction de la conductivité hydraulique des sols ont été analysés. Les valeurs obtenues se situent entre 8 × 10-9 et 1 × 10-10 m/s. Les essais de perméabilité en laboratoire ont été réalisés sur des échantillons carottés et reconstitués. Les valeurs de conductivité hydraulique se situent entre 2 × 10-9 et 2 × 10-10 m/s. Les résultats obtenus en laboratoires concordent avec ceux obtenus sur le terrain et les prédictions des valeurs de conductivité hydraulique provenant de l’équation de Chapuis et Aubertin (2003) s’accordent avec celle obtenues en laboratoire. De plus, cette étude montre que la technique d’échantillonnage du till de fondation du barrage Sartigan permet d’obtenir des échantillons de bonne qualité.

La piste d’atterrissage de Puvirnituq a été construite à l’aide d’un épais remblai comblant une vallée au fond de laquelle repose un dépôt de sédiments fins. Depuis la construction de la piste d’atterrissage, des tassements ont été observés à cet endroit. Des travaux d’agrandissement ont eu lieu sur la piste en 2009 afin de permettre l’atterrissage d’un Boeing 737 de la compagnie Air Inuit. Dans le cadre de ces travaux, la stabilisation thermique et mécanique du remblai a été réalisée. Un remblai convectif avec un système de ventilation a été construit. Une berme, faite à partir des mêmes matériaux granulaires que le remblai convectif, a été construite pour résister aux possibles forces latérales causées par une instabilité du remblai. Les travaux d’agrandissement de l’aéroport comprenaient également la déviation de l’eau s’écoulant dans la vallée. Un suivi des comportements thermique et mécanique a été réalisé sur une période de trois ans afin de valider l’efficacité des systèmes d’extraction de chaleur dans le contexte du remblai de Puvirnituq. Une simulation numérique du comportement thermique du sol a été effectuée à l’aide du logiciel GeoStudio. Cette simulation a permis de prédire l’évolution du front de dégel au cours des 20 prochaines années. Une étude de stabilité a été réalisée afin d’identifier les particularités d’une analyse de stabilité dans le contexte d’un pergélisol en voie de dégradation. / The Puvirnituq airstrip was originally constructed using a thick embankment near the center of the airstrip to fill a fine-grained sediment filled valley. Since the construction of the airstrip, subsidence has been observed in the thick-fill area. Construction work was done in 2009 to allow the landing of a Boeing 737. As part of this work, the thermal and mechanical stabilisation of the embankment that fills the valley was realized. A convective embankment with a ventilation system has been constructed. A berm, made with the same convective material was also constructed to resist a possible lateral instability of the embankment. The construction work also included the deviation of the small creek flowing in the valley. A thermal and mechanical behavior monitoring was made over a period of three years to validate the effectiveness of the heat extraction systems in the Puvirnituq context. A numerical simulation was performed using the software GeoStudio in order to predict the evolution of the thaw front in the next 20 years. A stability analysis was conducted to identify the characteristics of such an analysis in the context of degrading permafrost.

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