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Caractérisation expérimentale des propriétés thermiques de granulats de verre postconsommation et analyse par simulation numérique du comportement thermique d'une structure de chaussée avec couche de verre postconsommation

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Berraha, Youness (2017). Caractérisation expérimentale des propriétés thermiques de granulats de verre postconsommation et analyse par simulation numérique du comportement thermique d'une structure de chaussée avec couche de verre postconsommation. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

En 2014, ce sont près de 200 000 tonnes de verre qui ont été générées par la société québécoise dont une part non négligeable (57%) est entreposée dans des lieux d’enfouissements techniques, car souvent impropre au recyclage. Il convient donc de trouver des solutions innovantes à l’utilisation de ce verre postconsommation (VPC). L’incorporation de particules de verre dans la structure de chaussée est un concept datant des années 70 et qui a refait surface au LCMB. Les performances mécaniques et hydrauliques de matériaux de chaussées incorporant des particules de VPC ont été très bien documentées tandis que l’aspect thermique est souvent négligé, voir ignoré. Pourtant, le verre est bien connu pour ses propriétés thermiques isolantes et le recours à des couches de conductivité thermique est souvent utilisé pour limiter la pénétration du front de gel.

Le présent projet de recherche a pour objectif d’évaluer l’impact de l’incorporation de VPC dans des mélanges granulaires de pierre calcaire, et ce, par le biais d’essais expérimentaux sur les matériaux, mais également des simulations numériques à l’échelle de la chaussée. Les essais expérimentaux ont permis de mesurer la conductivité et diffusivité thermique de mélange de VPC et de pierre calcaire, et ce, pour différentes classes granulométriques et différentes teneurs en eau et en verre. Les résultats de cette première phase ont mis en évidence l’impact important de la teneur en eau et l’influence de la teneur en verre sur les propriétés thermiques des différents mélanges considérés. D’autre part, le recours aux simulations numériques a permis d’obtenir un aperçu du régime thermique d’une structure de chaussée incorporant une couche de VPC. L’influence de la position et de l’épaisseur de la couche de VPC a été analysée au cours de cette deuxième phase du travail. L’analyse s’est principalement concentrée sur l’évolution du front de gel dans la structure de chaussée et les résultats montrent la conséquence de l’incorporation de cette couche de VPC avec notamment une diminution de la profondeur de pénétration du front de gel.

Titre traduit

Experimental characterization of thermal properties of recycled glass aggregates and numerical analysis of a pavement structure containing recycled glass aggregates

Résumé traduit

The increasing need to recycle more wastes and reduce the use of landfills is forcing reconsideration of potential uses of recycled glass aggregates in pavement construction. In addition, in cold regions, adequate thermal design of pavement relies on a good prediction of the thermal regime in the road structure. While the mechanical and hydraulic performances of recycled glass aggregates (VPC) in roadwork applications are well documented, the thermal aspect is on the contrary almost unexplored. Yet, glass is known for its insulating properties and aggregates or aggregate mixtures with low thermal conductivity can help decrease the depth of frost penetration.

An experimental study was aimed to evaluate the thermal properties of VPC blended with natural aggregate. In this work, we present the results of thermal conductivity and thermal diffusivity measurement on different VPC and natural aggregates blends. The assessment included the influence of particle size, moisture content and glass content. At given moisture content, thermal conductivity of VPC and natural aggregates decreased with increasing particle size. The results also showed that an increase of water content in any of the studied material increased its thermal conductivity but at different rates depending on the VPC content. Based on these experimental results, the impact of a VPC layer on the thermal regime of a pavement structure was also studied using finite difference method. This phase of the research work consisted in analysing the frost penetration depth according to different VPC layer tickness and position in the pavement structure.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de la construction". Bibliographie : pages 197-204.
Mots-clés libres: Glasphalte Propriétés thermiques. Granulats Matériaux Conductivité thermique. Granulats Essais. Chaussées Matériaux Simulation par ordinateur. VPC, matériaux recyclés, structure de chaussée, matériaux de fondation, simulations numériques
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Vaillancourt, Michel
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Perraton, Daniel
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt: 03 juill. 2017 14:48
Dernière modification: 03 juill. 2017 14:48
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1903

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