Titre de l'écran-titre (visionné le 2 mai 2023) / Les bétons renforcés de fibres à ultra-hautes performances (BFUP) sont une nouvelle classe de composites de ciment aux propriétés mécaniques et de durabilité exceptionnelle qui inspirent la créativité architecturale, tout en prolongeant la durée de vie des bâtiments et des structures. Cette thèse vise à introduire de nouveau BFUP écologique avec des structures à faible teneur en ciment et des outils avancés pour tenir compte des défis industriels qui limitent l'utilisation du BFUP, en particulier l'architecture de formes complexes, telles que la distribution des fibres. Premièrement, les propriétés mécaniques d'un nouveau BFUP écologique à faible teneur en ciment qui a été récemment développé à l'Université Laval seront caractérisées dans cette étude en mettant l'accent sur des essais d'extraction et des essais de flexion. Ensuite, nous couplons la méthode d'inductance magnétique (MIM) et la méthode des éléments finis (FEM) pour tenir compte de la distribution des fibres afin de prédire le comportement en traction et en flexion du BFUP avec différentes distributions de fibres. Une vaste campagne expérimentale a été menée sur le test d'arrachement de fibre unique, le test de traction directe et le test de flexion à quatre points sur des éléments architecturaux aux formes complexes. Les méthodes de moulage ont également été variées pour comprendre l'effet de la distribution et de l'orientation des fibres. Sur la base des résultats présentés, ce travail a développé et validé avec succès un outil MIM-FEM pour prédire le comportement en traction du BFUP en tenant compte de la distribution non uniforme des fibres. En particulier, les éléments complexes de X-connexion d'un projet de passerelle futuriste pour le Québec sont utilisés pour évaluer les outils développés et leurs limites. Le présent travail offre une nouvelle direction pour favoriser les projets d'applications de BFUP au Québec pour améliorer leur fiabilité contre la distribution de fibres ainsi que pour introduire de nouveau BFUP à faible émission de carbone. / Ultra-High-Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC) are a new class of cement composites with outstanding mechanical and durability properties which inspires architectural creativity, while extending the life of buildings and structures. This thesis aims to introduce novel ecological UHPFRC with low cement structures and advanced tools to account for industrial challenges which limit the use of UHPFRC, especially architecture of complex forms, such as the fiber distribution. Firstly, the mechanical properties of a new ecological UHPFRC with low cement which was recently developed at Laval Université will be characterized in this study with emphasis on pull-out tests and bending tests. Then, we couple the magnetic inductance method (MIM) and Finite Element Methods (FEM) to account for the fiber distribution to predict the tensile and bending behavior of UHPFRC with different fiber distributions. A wide experimental campaign was carried out on single fiber pull-out tests, direct tensile tests and four-point bending tests, along with bending tests on architectural elements with complex shapes. The casting methods were also varied to understand the effect of fiber distribution and orientation. Results from this work show the successful development and validation of MIM-FEM tool to predict the tensile UHPFRC behavior by considering a non-uniform fiber distribution. In particular, the complex X-connection elements of a futuristic footbridge project for Quebec is used to evaluate the tools developed and their limitations. The present work opens a new direction to foster UHPFRC applications projects in Quebec to enhance their reliability against the fiber distribution effects as well as for introducing novel UHPFRC with low carbon.

La recherche dans le domaine des matrices cimentaires nouvelles est très active aujourd’hui et elle s’intéresse à divers aspects comme les temps de prises contrôlés, le développement des résistances mécaniques rapide ou encore la rhéologie adaptée. Des études récentes ont permis de mettre de l’avant de nouveaux systèmes cimentaires non traditionnels, incorporant des ciments d’aluminate de calcium, de phosphate de magnésium, de sulfoaluminate de calcium ou encore un mélange de plusieurs bases cimentaires. Les matrices à base de ciment Portland (OPC), de ciment d’aluminate de calcium (CAC) et de sulfate de calcium ( ̅) ont démontré un développement des résistances mécaniques en bas âge très rapide. Cependant, ce type de liant mélangé présente des problèmes de maniabilité rendant ce système difficilement compatible avec le béton coulé en place. Le premier objectif de ce projet vise à contourner ce problème en utilisant le béton projeté par voie sèche comme méthode de mise en place. En effet, puisque le contact eau-ciment survient immédiatement avant la mise en place, le problème de la maniabilité déficiente est évité. Il faut cependant rester vigilant car les mélanges OPC-CAC- ̅ présentent un comportement expansif incontrôlé s’ils sont mal proportionnés. En parallèle à cet objectif de hautes résistances mécaniques à jeune âge, un paramètre d’étude additionnel est l’incorporation de fibres au mélange de béton projeté par voie sèche afin d’atteindre un comportement en flexion de type écrouissant. Les résultats obtenus démontrent qu’il est possible de mettre au point un mélange de béton projeté par voie sèche basé sur une matrice OPC-CAC- ̅ qui permet une projection avec un équipement de projection conventionnel. Un béton projeté ayant une résistance d’environ 10 MPa à 1h, 30 MPa à 3h et atteignant sa résistance finale de 50 MPa en une seule journée a été produit dans le cadre de ce projet. Cependant, cette étude met également de l’avant la grande variabilité et sensibilité de ces matrices ternaires. Une variation d’aussi peu que 1,5% de la teneur en sulfate de calcium peut engendrer des variations de résistances en compression de près de 20 MPa. La mise en place de béton projeté par voie sèche à haut volume de fibre s’est avérée impossible avec l’équipement utilisé. / Research in the field of emerging cementitious materials is very active nowadays and is focusing on various aspects such as controlled setting time, rapid strength gain and adapted rheology. Recent studies have brought forward non-traditional cementitious material systems, incorporation calcium aluminate cement, magnesium phosphate cement, calcium sulfoaluminate cement or blends of several cements. Blended cements composed of ordinary Portland cement (OPC), calcium aluminate cement (CAC) and calcium sulphate ( ̅) have shown very rapid gain in early mechanical strength. However, this type of blended binder also exhibits very difficult workability that limits its use in regular cast in-place concrete applications. The first objective of this research project is to bypass this problem using dry-mix shotcrete as a placement method. Since the contact of water-cement occurs immediately before the placement, workability problem are avoided. However, the use of these binders requires vigilance because the OPC-CAC- ̅ mix may show an uncontrolled expansive behaviour if incorrectly formulated. To complement this objective of high early-strength, an additional study parameter is the possible incorporation of fibres in dry-mix shotcrete in order to obtain a flexural strain-hardening behaviour. Results show that it is possible to design a dry-mix shotcrete based on OPC-CAC- ̅ binder that allows proper placement with conventional shotcrete equipment. A shotcrete with a compressive strength of 10 MPa at 1h, 30 MPa at 3h and reaching its final strength of 50 MPa in a single day has been produced in this project. However, this study also brings forward the variability and sensitivity of this kind of binder. A variation as low as 1,5% of the calcium sulphate content can create a variation in the compressive strength of nearly 20 MPa. The placement of dry-mix shotcrete containing high volume of fibres was unfortunately impossible with the equipment used.

L'objectif du mémoire était de contribuer à l'élaboration d'une méthode d'identification des stéroïdes C18 et C19 de type androstane et estrane. Dans un projet futur, cette méthode pourrait servir lors d'analyse pharmacocinétique chez le singe Cynomolgus. Ainsi, on a prétraité à 60°C un mélange (1:1) plasma:tampon phosphate 0.2M /10% MeOH à pH 7.5. Puis, avec une cartouche C18, on a extrait les stéroïdes. Enfin, on les a analysé par HPLC avec une colonne C18 et une phase mobile de MeOH:H20:MeCN (47:38:15). Ainsi, la nouvelle méthode d'extraction a donné des taux de récupération élevés et les manipulations requises sont plus simples et plus rapides que les méthodes courantes (Ex.: EtOH, urée). Quant à l'analyse par HPLC, elle a permis d'identifier les stéroïdes étudiés. Au contraire des protocoles HPLC sur Ci8 publiés, dont le pouvoir de séparation est limité. Finalement, en raison de ces très bons résultats, l'objectif est considéré comme atteint.

Les bétons de hautes performances, de consistance ferme à plastique, développent des résistances mécaniques à long terme très élevées. Cependant, ils présentent l'inconvénient d'un remplissage difficile dans des zones fortement ferraillées des piles du viaduc de Millau, dont l'ensemble des armatures constitue un réseau d'obstacles à la mise en place par vibration. Pour garantir un remplissage total des coffrages, le recours aux bétons fluides autoplaçants a été la voie adoptée, avec maintien des performances mécaniques et de la durabilité. Une caractérisation des propriétés rhéologiques (fluidité et capacité de passage entre les armatures) à l'échelle du béton fournit des bases physiques aux phénomènes impliqués dans la transition entre un matériau de consistance ordinaire et un matériau fluide, et apporte une meilleure compréhension des modifications de formulation (fraction volumique solide, rapport Gravillons/Sables) et de leurs conséquences. La stabilité et la thixotropie engendrée par la partie fine où coexistent ciment, fines des sables et divers types de fillers et superplastifiants, jouent aussi un rôle important sur la fluidité et stabilité du béton. Toutefois, des mesures de retrait, sous conditions de séchage, soulignent l'incidence de la fraction volumique granulaire dans le développement de forts retraits menant à une fissuration précoce du béton. Ainsi, le remplacement d'une partie du ciment par des fillers minéraux moins réactifs a été le chemin suivi. Des mesures d'analyses thermiques identifient les raisons microstructurales d'un tel maintien des résistances malgré les modifications de formulation, par rapport à l'évolution de la physico-chimie.

Ce projet s’inscrit dans le cadre de la phase de conception d’un pont autoroutier dans la province de Québec au Canada. Une des variantes proposées comporte la construction d’un tablier en béton précontraint par encorbellements successifs. Il est prévu d’utiliser un béton à hautes performances avec fumée de silice et avec air entraîné pour le tablier et les piles. La résistance à la compression visée est de 40 MPa à trois jours, rendue possible par l’adjonction de fumée de silice. Une campagne d’essais a été réalisée, d’une part pour élaborer une composition qui réponde aux critères de performance et d’autre part afin de caractériser le comportement mécanique et viscoélastique du BHP. Un essai de retrait et de fluage d’une durée de 16 mois a été réalisé, conformément aux recommandations du document TC107-CSP de la RILEM. Le BHP a été testé dans des conditions endogènes et de séchage, à plusieurs échéances de chargement soit 3, 7, 28 et 90 jours après le bétonnage. Comme le béton formulé pour le projet possède des caractéristiques peu communes, il convient de s’assurer que le BHP présente des déformations acceptables et qui peuvent être correctement prédites par les modèles réglementaires. Le retrait endogène, le retrait total le fluage propre et le fluage total sont mesurés avec un comparateur manuel et avec une corde vibrante placée au coeur des éprouvettes. Le modèle B4 de base prédit correctement les deux types de retrait. Après 16 mois, le retrait endogène du BHP s’élève 350 μm/m tandis que le retrait de séchage atteint 340 μm/m. Le retrait de séchage et le fluage de dessiccation ne semblent pas avoir atteint un palier final à la fin des essais. Le modèle de l’Eurocode 2 Annexe B prédit le mieux les deux types de fluage lorsqu’on considère qu’il n’y a pas de fumée de silice dans le modèle. Trois modèles ont été ajustés et extrapolés à très long terme : Eurocode 2 Annexe B, fib 2010 et le modèle B4. Les paramètres intrinsèques au matériau dans les équations de ces modèles sont optimisés et présentés dans le but d’être intégrés dans les calculs d’analyse et de dimensionnement du pont. Le fib 2010 ne semble pas adapté pour modéliser convenablement le fluage de dessiccation. Le modèle B4 ajusté avec les mesures de pertes d’eau prédit le fluage le plus important à 50 ans. Il parait néanmoins difficile de conclure sur une valeur finale à très long terme sans avoir effectivement atteint la fin du séchage pendant l’essai.

Cette thèse vise à développer des stratégies permettant d'augmenter la puissance du calcul séquentiel et des systèmes distribués, elle traite en particulier, la décomposition séquentielle des opérations ainsi que des systèmes d'édition collaboratifs décentralisés. Nous introduisons, une méthode d'indexage avec précision contrôlée. Celle-ci permet la génération d'identifiants uniques utilisés dans l'indexage des communications dans les systèmes distribués, plus particulièrement dans les systèmes d'édition collaboratifs décentralisés. Ces identifiants sont des nombres réels avec un motif de précision contrôlé. Un ensemble fini d'identifiants est conservé pour permettre le calcul de cardinalités locales et globales. Cette propriété joue un rôle prépondérant dans la gestion des communications indexées. De plus, d'autres propriétés incluant la préservation de l'ordre sont observées. La méthode d'indexage a été testée et vérifiée avec succès. Ceci a permis la conception d'un système d'édition collaboratif décentralisé. Aussi, nous explorons les stratégies existantes, relatives a la décomposition séquentielle d'opérations, que nous étendons à de nouvelles stratégies. Ces stratégies mènent à une optimisation (processeur, compilateur, mémoire, code). Ces styles de décomposition portent un intérêt majeur à la communauté scientifique. Des recherches et des implémentations de plus en plus rapides résultent de la conception d'unité arithmétique. / This thesis aims at developing strategies to enhance the power of sequential computation and distributed systems, particularly, it deals with sequential break down of operations and decentralized collaborative editing systems. In this thesis, we introduced precision control indexing method that generates unique identifiers which are used for indexed communication in distributed systems, particularly, in decentralized collaborative editing systems. These identifiers are still real numbers with a specific controlled pattern of precision. Set of identifiers is kept finite that makes it possible to compute local as well as global cardinality. This property plays important role in dealing with indexed communication. Besides this, some other properties including order preservation are observed. The indexing method is tested and verified by experimentation successfully and it leads to design decentralized collaborative editing system. Dealing with sequential break down of operations, we explore limitations of the existing strategies, extended the idea by introducing new strategies. These strategies lead towards optimization (processor, compiler, memory, code). This style of decomposition attracts research communities for further investigation and practical implementation that could lead towards designing an arithmetic unit.

L'utilisation du kaolin calciné, sous forme de métakaolin, comme matériau pouzzolanique pour le mortier et le béton a suscité une attention considérable ces dernières années. Le travail actuel décrit les résultats d'un projet de recherche lancé pour étudier la calcination d'un kaolin local sous diverses températures (650-950°C) et durées (2, 3 et 4 heures) qui ont produit le métakaolin avec une activité pouzzolanique élevée. L'activité pouzzolanique a été évaluée par des méthodes de la chaleur d'hydratation et la résistance à la compression à 28 jours. L'activité maximale a été obtenue à une température de 850°C pendant 3 heures. Les résultats observés établissent qu'une augmentation de la chaleur d'hydratation et de la résistance à la compression a été obtenue lorsque le ciment Portland Ordinaire a été remplacé par 10% de métakaolin. L'utilisation du ciment ternaire améliore la résistance au jeune âge et à long terme. La durabilité a été également améliorée où une meilleure résistance des mortiers à l'attaque des acides a été observée. / The utilisation of calcined clay, in the form of metakaolin as a pozzolanic material for mortar and concrete has received considerable attention in recent years. The present work describes the results of a research project initiated to study the calcination of a local kaolin at various temperatures (650-950°C) and durations (2, 3 and 4 hours) to produced a metakaolin with a high pozzolanic activity. The pozzolanic activity was assessed by 28-days compressive strength and hydration heat methods. The maximum identified activity was obtained at 850°C for 3 hours duration. The observed results establish that an increase of both hydration heat and compressive strength was obtained when ordinary Portland cement was replaced by 10% metakaolin. The use of ternary blended cement improves the early age and the long-term compressive strength. The durability was also enhanced as better acidic resistance was observed.

L'implémentation, selon des critères de hautes performances, d'un protocole de communication est une tache complexe. De nombreux facteurs tels que l'environnement d'implantation, les techniques d'implémentation, l'efficacité du noyau système et les structures de données sont généralement aussi importants que les spécifications du protocole. Nous avons réalisé une implémentation hautes performances du protocole de transport osi classe 4, dans un environnement a base de transputers (microprocesseur risc d'inmos). Nous avons montre comment le transputer, associe au langage Occam, pouvait fournir un environnement d'implantation performant. L'implémentation a été conçue pour supprimer les transferts de données (en utilisant des structures de données dédiées) et minimiser les accès aux taches systèmes (des primitives systèmes ont ete développées pour optimiser le temps de gestion de la mémoire et des temporisations). L'étude de performances menée sur cette implémentation a montre qu'il était possible d'atteindre des débits voisins de 5000 tsdu par seconde, et nous a permis de définir l'architecture d'une plate-forme configurable pour l'évaluation des protocoles de niveau intermédiaire, et pour l'implantation hautes performances de ces protocoles. Ces travaux se terminent par l'analyse des fonctionnalités du protocole et des techniques d'implémentation mises au point, pour essayer d'apporter des éléments de réponse au probleme de l'avenir des protocoles de transport classiques (osi tp4 et tcp) devant les besoins définis par les domaines d'application nouveaux

Le nombre de transistors des processeurs, ainsi que leur frequence, ont suivi la loi de Moore pendant plusieurs decennies, au prix d'une complexite croissante des architectures. La recente de l'accroissement en frequence a notamment deux consequences: le parallelisme est desormais un des seuls vecteurs de gain de performances, et la chaine de compilation ainsi que le systeme d'exploitation sont indispensables pour l'obtention automatique de ces performances. Du a la complexite des mecanismes architecturaux difficiles a modeliser de facon realiste, les compilateurs restent cependant loin de pouvoir generer automatiquement des applications hautes performances, meme pour un seul core. Le travail que nous presentons se focalise sur d'une part l'optimisation et la generation de bibliotheques hautes performances et leur reutilisation automatique dans un contexte applicatif, d'autre part, sur l'evaluation et la modelisation des performances an de guider l'optimisation. Les resultats de ces travaux sont suivis de perspectives de recherche.

Le domaine applicatif de la simulation numérique requiert toujours plus de puissance de calcul. La technologie multicœur aide à satisfaire ces besoins mais impose toutefois de nouvelles contraintes aux programmeurs d'applications scientifiques qu'ils devront respecter s'ils souhaitent en tirer la quintessence. En particulier, il devient plus que jamais nécessaire de structurer le parallélisme des applications pour s'adapter au relief imposé par la hiérarchie mémoire des architectures multicœurs. Les approches existantes pour les programmer ne tiennent pas compte de cette caractéristique, et le respect de la structure du parallélisme reste à la charge du programmeur. Il reste de ce fait très difficile de développer une application qui soit à la fois performante et portable.La contribution de cette thèse s'articule en trois axes. Il s'agit dans un premier temps de s'appuyer sur le langage OpenMP pour générer du parallélisme structuré, et de permettre au programmeur de transmettre cette structure au support exécutif ForestGOMP. L'exécution structurée de ces flots de calcul est ensuite laissée aux ordonnanceurs Cacheet Memory développés au cours de cette thèse, permettant respectivement de maximiser la réutilisation des caches partagés et de maximiser la bande passante mémoire accessible par les programmes OpenMP. Enfin, nous avons étudié la composition de ces ordonnanceurs, et plus généralement de bibliothèques parallèles, en considérant cette voie comme une piste sérieuse pour exploiter efficacement les multiples unités de calcul des architectures multicœurs.Les gains obtenus sur des applications scientifiques montrent l'intérêt d'une communication forte entre l'application et le support exécutif, permettant l'ordonnancement dynamique et portable de parallélisme structuré sur les architectures hiérarchiques.