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Pauline Segui

 

Chercheure post-doctorale

Département de génie civil et de génie des eaux, Université Laval

Pavillon Adrien-Pouliot
1065 avenue de la Médecine
Université Laval
Québec
Québec, Canada
G1V 0A6

4186562131 poste 7622
pauline.segui.1@ulaval.ca

 

 


 
 
 

Projet de recherche

Optimisation de la technologie du verre cellulaire en génie civil: un matériau recyclé adapté pour la construction en région froide

Le développement et le maintien des infrastructures est un enjeu sociétal important en contexte nordique. L’extension des liens humains et commerciaux y est vitale. Dans les régions septentrionales, la mise en place d’infrastructures est un constant défi géotechnique en raison des risques majeurs de déstabilisation du pergélisol sous-jacent, de la présence de sols compressibles et des dommages liés aux cycles de gel-dégel (soulèvements différentiels et pertes de portance saisonnières).
Dans ce contexte, l’usage de matériaux légers et isolants est une alternative de plus en plus utilisée en sous-couche dans les fondations routières et comme matériau de remblais. De tels matériaux permettent de diminuer le poids des structures diminuant ainsi la charge sur le sol naturel, de préserver le pergélisol en limitant les échanges thermiques ainsi que de limiter la pénétration du gel dans le contexte de gel saisonnier.
Actuellement au Québec et au Canada, l’usage de panneaux et de blocs de polystyrène extrudé est la pratique commune pour répondre à ces besoins. De nouveaux matériaux alternatifs existent ailleurs dans le monde, notamment les granulats de verre cellulaire issus du recyclage de résidus de verre de diverses origines. Il s’agit d’un matériau qui présente des caractéristiques intéressantes: il est léger, isolant, drainant et facile à mettre en place. Son utilisation permet de gagner en durabilité et de réduire les coûts d’entretien dans de nombreuses applications, comme en protection des fondations de bâtiment, en remblais, en isolation de canalisation et en ingénieries routières.
Malgré une utilisation qui s’est développée ces 20 dernières années en Europe, au Japon et en Russie, la technologie du verre cellulaire en génie routier n’a pas encore fait l’objet d’optimisation. Les objectifs de ce projet postdoctoral sont de développer et d’optimiser la technologie du verre cellulaire en contexte nordique afin d’implémenter cette technologie au Canada. Ce programme de recherche sera mené à l’Université Laval dans l’équipe de Guy Doré ; ainsi qu’en collaboration étroite avec les producteurs et les utilisateurs potentiels du matériau.
Le projet repose sur une évaluation en laboratoire des propriétés du matériau, couplée avec une caractérisation in-situ des propriétés des structures à travers des chantiers et par simulations numériques des performances de différentes granulométries de verre cellulaire afin d’optimiser leur utilisation en fonction des applications spécifiques (isolation, pergélisol, remblais). Cette évaluation se veut la plus exhaustive possible en terme de propriétés mécaniques (résistance à la compression, arrangement granulaire, module élastique), thermiques (étude des transferts de chaleur par conduction et par convection) et environnementales (études des pollutions potentielles par lixiviation, résistance à différents environnements) afin de s’assurer de la durabilité des structures qui intégreront ce matériau et des bénéfices pour leur environnement.
Différents montages de laboratoire (reproduction de structure de chaussée à échelle réduite, boîte d’étude d’échange thermique, …) seront utilisés pour évaluer la capacité de drainage, les régimes thermiques susceptibles de se mettre en place ainsi que les performances mécaniques des structures intégrant du verre cellulaire. La base de données sera complétée avec les données obtenues en environnement contrôlé au laboratoire de génie civil de l’Université Laval où une structure de chaussée en fosse sera construite et couplée à un simulateur routier capable de reproduire des contraintes mécaniques extrêmes et des régimes thermiques hivernaux (gel/dégel).
En parallèle des essais de caractérisation en laboratoire, des sites expérimentaux instrumentés basés sur le savoir-faire européen ont été mis en place à la fin de l’année 2015 à Kingsey Falls, Victoriaville et Drummondville. Ces trois sites composés d’une structure de chaussée, d’une isolation de ponceau et d’une isolation de canalisation, sont en condition réelle d’utilisation. Ces sites intégrant du verre cellulaire, permettront d’étudier les performances des structures en comparaison à l’utilisation de plaques de polystyrène. De plus, le site d’isolation de chaussée dispose d’une section de référence supplémentaire composée de matériaux granulaires traditionnels.
Les données recueillies, aussi bien en laboratoire que in-situ, permettront d’alimenter les modèles de simulation numériques afin de valider les performances du verre cellulaire dans différentes situations et de développer les principes de conceptions des structures et leurs limites. Les résultats obtenus pour ce nouveau matériau seront exploités en vue d’intégrer les méthodes de dimensionnement des chaussées et des remblais en contexte nordique.

 
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