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.

Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse s'intéressent à la texture de la surface coffrée des parements verticaux en béton. Ils ont été divisés en trois volets : l'uni, les vides de compaction et le huilage de surface. Pour étudier l'influence du coffrage et du démoulant sur l'uni, des pâtes de ciment ont été coulées sur des surfaces coffrantes en faisant varier le type de coffrage, le démoulant et la position du coffrage dans le moule. La surface et la tranche des surfaces obtenues ont été étudiées au MEB. Cette étude montre que la texture de la surface des pâtes dépend de celle de la surface coffrante utilisée. La couche de pâte de surface est généralement composée de C-S-H sous forme de grains enchevêtrés sauf pour les parements brillants où la couche de surface est composée de portlandite. Pour étudier l'influence des propriétés rhéologiques sur les vides de compaction, des parements en béton ont été réalisés, à partir d'un même squelette granulaire, en faisant varier le volume de pâte, le rapport E/C et les proportions d'adjuvant des mélanges. Cette étude montre qu'il existe un seuil de cisaillement limite au-delà duquel la quantité de vides de compaction de surface devient importante. La quantité de vides de surface dépend du seuil de cisaillement du mortier des mélanges et de la concentration en granulats. L'étude théorique du bullage des surfaces, montre que les bulles d'air sont toujours plus stables sur la paroi du coffrage, les bulles formées peuvent dans certaines conditions s'évacuer du mélange. La possibilité de mouvement des bulles d'air dépend du seuil de cisaillement des mortiers, de la technique de mise en place et de la rugosité des coffrages. Afin de vérifier expérimentalement les calculs théoriques réalisés, des mortiers de tension superficielle variable ont été coulés sur des surfaces coffrantes sélectionnés pour faire varier l'angle de contact entre le mortier, la bulle et le coffrage. Cette étude confirme que les paramètres déterminant pour le bullage sont le seuil de cisaillement des mortiers, la technique de mise en place et la rugosité des coffrages.

Une étude en modèle réduit a été entreprise en vue de déterminer les forces, les moments et le franchissement des vagues sur des murs munis de déflecteurs ou chasse-mer. Ces ouvrages sont placés en bordure des routes longeant la mer, particulièrement sur la péninsule gaspésienne. Les essais ont été effectués dans le canal à houle du laboratoire d'hydraulique de l'Université Laval, sous les conditions de vagues, régulières, de profondeurs d'eau et pour une pente du fond de 1 : 10 devant le mur. Les essais en laboratoire ont également été réalisés sur deux murs de hauteur différente, soit à une échelle de Fraude de 1 : 15. Quatre déflecteurs, ayant des rayons de courbure de 40 et 80 mm à l'échelle de 1 : 15 et de 30 et 60 mm à l'échelle de 1 : 15, ont été testés en laboratoire, de façon à comparer leur effet sur les forces et le franchissement des vagues. Les données des hauteurs de vagues, des forces et des moments ont été enregistrées à l'aide du logiciel DaisyLab®, puis calculées à l'aide du logiciel Matlab et enfin analysées dans Excel pour en obtenir les statistiques de leur variabilité. Le montage expérimental est décrit dans le chapitre 2. Le chapitre 3 présente les différentes conditions des essais effectués en laboratoire. Les résultats et leurs interprétations sont présentés dans le chapitre 4. Le chapitre 5 présente les analyses statistiques. La conclusion et les recommandations découlant de cette étude se retrouvent au dernier chapitre.

La présente étude a consisté à analyser les caractéristiques hydrauliques de matériaux concassés d'origine granitique. La conductivité hydraulique et la courbe caractéristique de rétention d'eau (CCRE) ont été déterminées pour neuf matériaux granulaires reconstitués. Les matériaux ont été reconstitués à partir du matériau MG-20 de la carrière PEB de Lac-Saint-Charles et à l'aide du fuseau granulométrique pour des matériaux de fondations routières MG-20 recommandé par le ministère des Transports du Québec (MTQ). Les granulométries des matériaux reconstitués ont été divisées en deux groupes caractérisés, d'une part, par la variation du coefficient d'uniformité et, d'autre part, par la variation du pourcentage des particules fines. À partir de la définition des paramètres hydriques des matériaux - la pression d'entrée d'air ([Psi]a) et la conductivité hydraulique saturée (ksat) -, on a établi des relations empiriques entre la porosité de la fraction fine (nf) et les paramètres hydrauliques. Les résultats obtenus dans le cadre de cette étude montrent l'influence des conditions initiales de compactage sur les paramètres hydrauliques des matériaux granulaires. L'énergie de compactage ainsi que la teneur en eau à laquelle les matériaux ont été compactés jouent un rôle important sur la structure de la fraction fine des matériaux granulaires reconstitués, ce qui a un impact important sur les paramètres hydrauliques de ces matériaux. Lorsque les matériaux granulaires MG-20 sont compactés à une teneur en eau inférieure à la teneur en eau optimale, ces matériaux présentent une macroporosité qui rend la valeur de la pression d'entrée d'air ([Psi]a) plus faible et la valeur de la conductivité hydraulique saturées (ksat) plus élevée. Cette étude, basée sur le modèle de porosité des matériaux granulaires avec fines de Côté et Konrad (2003), a permis d'établir que la valeur de nf est une caractéristique qui définit bien le comportement d'un matériau MG-20. Les relations empiriques obtenues dans le cadre de ce travail [Psi]a - nf et ksat - nf ont été établies à partir des paramètres hydrauliques et des propriétés de structure du matériau. Ces relations permettent de caractériser d'une manière satisfaisante les matériaux MG-20 et permettent d'obtenir les caractéristiques hydriques du matériau à partir des propriétés de sa structure.

Cette thèse s'inscrit en continuité avec les recherches antérieures menées pour développer l'analyse des essais du deflectometre à masse tombante (FWD) par des méthodes dynamiques où la nature transitoire de son chargement est considérée. D'une part, un programme, nommé ADCES, a été développé à l'aide de la méthode des éléments spectraux pour modéliser efficacement la propagation des ondes dans un milieu multicouche axisymétrique sollicité en surface par l'impact du FWD. Chaque couche est considérée isotrope et représentée par un élément spectral viscoélastique linéaire avec amortissement hystérétique ou visqueux. De plus, le problème inverse a été résolut avec le programme UCODE où la méthode Levenberg-Marquardt est utilisée pour minimiser la somme des moindres carrés entre les historiques de déflexion mesurés et calculés afin de déterminer les modules élastiques inconnus des couches de la chaussée. La précision et l'efficacité de la méthodologie d'inversion ADCES - UCODE a été étudiée avec des données synthétiques et expérimentales du FWD. D'autre part, il a été démontré que la méthode dynamique est opérationnelle pour l'analyse des essais FWD, en confrontant les historiques de déflexion prédits avec ceux mesurés indépendamment par six accéléromètres installés en surface dans les champs proche et éloigné. Les essais FWD ont été effectués sur deux chaussées flexibles construites sur un site expérimental près de la ville de Québec, Canada. Les meilleures coïncidences entre les déflexions prédites et mesurées ont été observées lorsque le comportement du revêtement était modélisé avec le modèle viscoélastique d'Huet-Sayegh. La capacité de prendre en compte le comportement visqueux du revêtement constitue un net avantage de la méthode dynamique. Finalement, cette recherche a montrée que les modules élastiques du sol obtenus par calcul inverse selon la méthode dynamique sont plus réalistes que ceux fournis par l'approche statique traditionnelle. / This thesis contributes to the field of research dealing with the development of dynamic methods for falling weight deflectometer (FWD) tests analysis where the transitory nature of its loading is considered. On the one hand, a program, named ADCES, was developed using the spectral element method to efficiently model the propagation of waves in an axisymmetric layered medium subjected to an impact on its surface. Each layer is considered isotropic and represented by a linear viscoelastic spectral element with hysteretic or viscous damping. Moreover, the inverse problem was solved with the program UCODE where the LevenbergMarquardt method is used to minimize the sum of least squares between the measured and computed time deflection histories in order to backcalculate unknown layer elastic moduli. Accuracy and efficiency of the ADCES - UCODE inversion methodology was studied with synthetic and experimental FWD data. On the other hand, this study demonstres that the dynamic method is operational for the analysis for FWD tests by confronting the predicted time deflection histories with those measured independently by six accelerometers installed in the near and far fields. FWD tests were carried out on two flexible pavements built in an experimental test facility near Québec City, Canada. Best agreements between computed and measured deflections were observed when the behaviour of the asphalt concrete surface is modeled with the viscoelastic Huet-Sayegh model. The capacity to take into account the viscous behaviour of the asphalt concrete surface constitutes a clear advantage of the dynamic method. Finally, this research shows that the elastic moduli of the subgrade obtained by backcalculation with the dynamic method are more realistic than those provided by the traditional static approach.

La qualité médiocre de l'eau du lac Saint-Augustin dans la région métropolitaine de Québec limite les activités récréo-touristiques depuis quelques années. L'eutrophisation et l'appariation d'algues de type cyanobactéries sont les conséquences d'un enrichissement en nutriment depuis 1940. La construction d'axes routiers en périphérie du lac dont l'autoroute Félix-Leclerc a capitalisé le développement urbain dans le bassin-versant. La présence de contaminants tels que les éléments traces métalliques (ETM) (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb et Zn) et le phosphore sont suspectés dans les sédiments du lac Saint-Augustin. L'étude de caractérisation des sédiments a établi que les concentrations totales en ETM et en phosphore dépassent les seuils des critères de qualité existants. Les conditions physico-chimiques à l'interface eau-sédiments favorisent une rétention des composés, mais l'instabilité du potentiel d'oxydo-réduction remet en doute cette capacité de rétention. La spéciation chimique des ETM et du phosphore a révélé qu'une proportion de la concentration totale de ces contaminants est pressentie dans la participation d'échanges entre les sédiments et le biote, parce qu'elle est étroitement reliée à la disponibilité environnementale de ces contaminants. Les tests toxicologiques pour l'eau interstitielle mettent en relation le phosphore disponible et l'assimilation de celui-ci par l'algue. Les réponses d'inhibition des végétaux (algue et orge) révèlent un potentiel de toxicité des sédiments, toutefois les ETM contenus dans la matrice ne peuvent être associée directement à cette toxicité dans la présente étude. Les conditions favorisant le relargage du phosphore ne sont pas définies clairement à l'intérieur du cadre de l'étude. Un pH basique et un faible potentiel d'oxydo-réduction sont pressentis comme facteurs favorisant le transfert du phosphore vers la colonne d'eau. Quant aux ETM, les conditions acides et aérobies ont provoqué des relargages plus important du fer, du manganèse et du zinc. Au terme de cette étude, les démarches d'analyses physique, chimiques et d'écotoxicité sont intégrées dans le but de proposer une approche d'évaluation de la biodisponibilité des ETM présents dans les sédiments. Cette démarche est inspirée de cadres existants et constitue une amorce pour catégoriser le risque inhérent à la présence de composés toxiques dans un réservoir actifs comme les sédiments.

Le traitement de l'azote au sein des stations d’épuration des eaux usées devient l'un des principaux enjeux actuels du fait de son impact particulièrement néfaste sur le milieu naturel. A l'aval de traitements secondaires à moyenne et forte charge, les gestionnaires peuvent avoir recours à la nitrification tertiaire par biofiltration, procédé intensif s’insérant bien pour les installations à réhabiliter dans les zones à forte pression foncière. Il s’avère être un procédé capable d’éliminer de très fortes charges dans un espace restreint par sa capacité à accumuler une quantité importante de biomasse active autour du matériau filtrant. La simulation du comportement d’un tel procédé n’est pas directe, et peu de travaux ont mené à un outil utilisable en ingénierie. Or, son usage serait indispensable pour valider le dimensionnement en conditions réelles de fonctionnement et en régime dynamique. L’objectif principal de ce travail a porté sur l’étude et la validation d’un modèle de biofiltration déjà existant mais encore jamais testé avec des données réelles de terrain en traitement tertiaire de nitrification. Dans ce but, le fonctionnement d’une installation pilote semi-industrielle alimentée par un effluent urbain réel provenant de bassins par boues activées a été étudiée. Afin de se placer en condition dynamique de fonctionnement, différents paliers de charges moyennes journalières en azote ont été appliqués, au sein desquels des à-coups de charges hydrauliques ont été provoqués. Les résultats acquis en continu pendant plus d’un an, associés à un protocole de calage systématique issu d’une étude de sensibilité, ont permis d’obtenir un jeu de paramètres calé et validé du modèle. Le protocole a nécessité la mise en œuvre de tests spécifiques caractérisant régulièrement le biofilm développé dans le procédé. Ces essais ont augmenté le nombre de variables d’état observées et à comparer avec les prédictions du modèle, ce qui a permis de mieux en évaluer sa robustesse. En parallèle, les tests spécifiques ont permis d’étudier la dynamique des processus impliqués dans l’élimination de l’azote au sein du procédé. Les paramètres influençant les performances globales du traitement de l’azote, l’activité et la quantification de la biomasse autotrophe, son temps de séjour ou encore sa répartition au sein du milieu filtrant ont ainsi pu être évalués. La double démarche expérimentale et numérique a permis de montrer que le modèle de biofiltration est capable de simuler des performances de traitement de l’azote conformes à la réalité. D’autre part, ce travail a permis d’étudier de manière approfondie les mécanismes inclus dans le modèle et leurs limitations face aux différentes conditions de fonctionnement appliquées au système. Des faiblesses du modèle concernant le comportement des composés particulaires et l’évolution de la perte de charge au sein du pilote ont notamment été dégagées. / Nitrogen removal in wastewater treatment plants becomes more and more used due to the harmful impact of nitrogen on the natural environment. After medium and highly loaded secondary treatment, practitioners could use biofiltration for tertiary nitrification, which is an intensive process adapted in areas with strong land pressures. This technology can remove very strong loading rate in a restrained space by its capacity to developp an important amount of active biomass into the filtering media. Simulation of such technique’s behaviour is not direct, and few studies led to a useful tool for engineers. However, its use is necessary in order to validate design in real operating conditions and dynamic conditions. The main objective of this work concerned the study and validation of a biofiltration model which already exists but has still never been tested with real data in tertiary nitrification treatment. In order to reach this objective, the behaviour of a semi-industrial pilot plant, fed by real domestic effluent from an activated sludge plant, was studied. In order to operate in dynamic conditions, different daily volumetric nitrogen loading rates were applied, in which dynamic peak-loads were carried out. The calibration and the validation of the model parameters were done thanks to on-line ammonia and nitrate analysers during one year and more, in association with a calibration procedure and a sensitivity analysis. The protocol required the implementation of specific tests for characterization of the biofilm inside the filtering media. These tests increased the number of the observed state variables to compare with the model predictions. That allows a better evaluation of the model robustness. At the same time, the dynamics of processes taking part in the nitrogen removal into the biofilm were investigated thanks to these specific tests. So, parameters which influence the nitrogen removal, overall performance, activity and quantification of autotrophic biomass, its solids retention time or its repartition inside the filtering media, could be determined. Combination of experimental observations and numerical modelling highlighted the capacity of the biofiltration model to provide good predictions on real nitrogen removal performances. Furthermore, this study allowed to evaluate mechanisms included in the model and their limitations with different operating conditions applied in the system. Finally, weaknesses of the model concerning solids compounds and the evolution of head loss in the pilot plant were established.

Cette étude vise à apporter plus d'éclairage sur le mécanisme de rupture progressive sous deux volets. D'abord, la compréhension de certains aspects fondamentaux de ce mécanisme par l'entremise d'une revue de littérature la plus exhaustive possible; ensuite, l'examen de l'implication de ce mécanisme dans des glissements par étalement et plus précisément le glissement de Saint-Liguori au Québec. Il a été prouvé qu'une rupture dans une pente est précédée par des mouvements dit "de pré-rupture"; ces mouvements présentent un intérêt considérable et donnent un avertissement du danger imminent et la rupture progressive est un des éléments majeurs de l'étape pré-rupture dans les sols présentant un comportement anti-écrouissage. Décrit dans les années quarante et surtout dans les années soixante, ce phénomène a suscité un intérêt nouveau récemment avec l'avènement d'ordinateurs puissants. Il reste cependant ignoré dans la pratique courante, en particulier au Québec où il pourrait expliquer certains grands glissements de terrain par étalement comme celui de St-Liguori qui s'est produit le 3 juillet 1989. Cette étude a répondu à une interrogation qui est restée sans réponse au moment de l'analyse du Ministère des Transports du Québec concernant les causes du glissement en prouvant que le gradient hydraulique ascendant a pu impliquer une rupture par soulèvement de fond sous le lit de la rivière qui s'est traduit par une discontinuité dans la pente. Il est plus que probable que cette même discontinuité était l'élément déclenchant d'une première rupture locale qui s'est prolongée par rupture progressive.

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.

Le pompage du béton est une technique de mise en place du béton frais utilisée depuis plusieurs années. Le béton est déposé dans une pompe à béton qui achemine le béton dans des boyaux, souples en caoutchouc ou rigides en acier, directement à l'endroit désiré. Peu de chercheurs se sont intéressés aux problèmes de pompage du béton, probablement à cause de la complexité de mener une campagne de recherche sur ce sujet. La pompabilité est définie généralement comme la mobilité et la stabilité sous pression d'un béton. Cette thèse s'intéresse surtout aux problèmes de mobilité sous pression. Le but de cette thèse est de développer un modèle prédictif de l'aptitude au pompage du béton. Le modèle prend en compte le type de boyau, les coudes, les réducteurs et l'effet de la hauteur. / Pour valider le modèle, plusieurs mélanges de béton ont été fabriqués et pompés dans un circuit comprenant un réducteur pour passer d'un diamètre de 100 mm à 50 mm et d'un boyau en caoutchouc de 15,24m de longueur et de 50 mm de diamètre instrumentés de capteurs de pression servant à mesurer les pertes de charge. Quatre types de liant commercialement disponibles (type 10, type 10 avec fumée de silice, ternaire avec cendres volantes et ternaire avec laitiers de hauts fourneaux) ont été utilisés pour fabriquer des mélanges de béton de rapports eau-liant et volume de pâte différents. Pour valider le modèle sur des boyaux d'acier et étudier l'effet de la hauteur et des coudes sur les pressions de pompage, un camion pompe muni d'une flèche a été instrumenté de capteurs de pression. Vingt chantiers ont été visités sur lesquels les mesures ont été réalisées. Deux tribomètres à béton ont été développés, l'un à surface d'acier, l'autre à surface en caoutchouc, pour mesurer les propriétés d'interface du béton frais. Les résultats ont montré que le tribomètre mesure des propriétés d'interface représentatives des propriétés de pompage. / Les résultats obtenus montrent que pour un squelette granulaire donné, peu importe le type de liant, il existe un volume de pâte de liant minimal pour que le béton soit apte au pompage. Lorsqu'un liant ternaire est utilisé pour fabriquer un mélange de béton, ce dernier est plus facilement pompable qu'un mélange de béton fabriqué avec une masse comparable de ciment type 10. La densité plus faible des liants ternaires semble être responsable de l'effet bénéfique. Pour une même masse de liant, le volume est plus élevé. Aussi, pour un liant moins dense, il est possible de fabriquer un mélange de béton contenant moins de liant en terme massique et qu'il soit toujours apte au pompage. Les mélanges de béton à haut rapport E/L sont quant à eux beaucoup plus facile à pomper (pressions faibles). Par contre, pour ces mélanges, lors de la mesure des pressions de pompage, un pic caractéristique est observé au début des plateaux. La pâte contenue entre les granulats pour ces mélanges est de très faible viscosité et une friction supplémentaire est à vaincre avant que le béton ne s'écoule due au frottement entre les granulats.