Technologie - Du béton durable

Jacques Marchand est directeur du Centre de recherche sur les infrastructures en béton
Photo: Jacques Marchand est directeur du Centre de recherche sur les infrastructures en béton

Le béton peut-il être à la fois écologique, durable et sécuritaire? Affirmatif, répond Jacques Marchand, l'expert en la matière. Radiographie d'un matériau constitué d'eau, de sable, de ciment et de pierre. Simple, non? Sauf que...

Qui de mieux que Jacques Marchand pour nous entretenir sur le béton. Cet ingénieur civil de profession est titulaire de deux chaires de recherche basées à l'université Laval, soit la chaire industrielle sur la réparation et l'entretien des infrastructures en béton, et la chaire de recherche du Canada en prédiction de la durée de vie des infrastructures en béton.

Jacques Marchand est également directeur du Centre de recherche sur les infrastructures en béton. Le CRIB regroupe un vaste réseau d'experts et de chercheurs répartis dans plusieurs institutions d'enseignement, soit à l'École de technologie supérieure, à l'École polytechnique, à l'Université de Sherbrooke, à l'université Laval ainsi qu'à l'université McGill.

Agissant en qualité d'expert principal pour la Commission d'enquête sur l'effondrement du viaduc de la Concorde, dont le rapport a été rendu public le 18 octobre dernier, Jacques Marchand tient à dire d'entrée de jeu que le béton est le matériau artificiel le plus utilisé sur la planète. Chaque année, on en produit l'équivalent d'un mètre cube par personne.

Si le béton est un matériau de prédilection dans l'industrie de la construction — ponts, viaducs, routes, édifices, canalisations, etc. —, le béton est soumis à toute une gamme d'agressions chimiques, physiques et mécaniques. La recherche vise donc à le rendre à la fois durable, sécuritaire et écologique, souligne M. Marchand.

«Du point du vue écologique, dit-il, à l'heure actuelle on a tendance à remplacer le ciment, comme constituant du béton, par d'autres poudres qui sont souvent des résidus d'autres procédés industriels. La fabrication du ciment — qui coûte cher à produire, soit dit en passant — émet beaucoup de CO2 [dioxyde de carbone]. Vous savez, il est estimé que 5 % des émissions de CO2 à l'échelle mondiale sont associées à la fabrication de ciment. C'est significatif!»

Des cendres volantes

D'ailleurs, le remplacement du ciment par des résidus émanant de l'exploitation d'une centra-

le thermique au charbon, par exemple, est présentement une des solutions utilisées, raconte

M. Marchand. «En produisant de l'électricité, on brûle du charbon, émettant ainsi des vapeurs. On récupère les poussières de ces vapeurs et une partie des vapeurs elles-mêmes, ce qu'on appelle, à toutes fins pratiques, des cendres volantes. Ces cendres ont des propriétés qui se rapprochent de celles du ciment. D'ailleurs, le remplacement du ciment par des cendres améliore les propriétés du béton.»

C'est-à-dire? «Quand le ciment entre en contact avec l'eau, il se crée une réaction chimique qu'on appelle exothermique, c'est-à-dire qui dégage de la chaleur, beaucoup de chaleur dans ce cas. Ainsi, quand on coule des pièces massives en béton — pensons aux barrages, par exemple —, on observe une augmentation substantielle de la température. Et lorsque l'on décoffre, on se retrouve avec un ouvrage dont le coeur est très chaud alors que ses surfaces, exposées à l'air, se refroidissent rapidement, créant ainsi des problèmes de fissuration qu'on veut absolument éviter.»

Et les cendres volantes, alors? «Justement, les cendres volantes sont des produits qui s'hydratent. Dans ce cas, la réaction chimique se fait beaucoup plus lentement. En clair, poursuit Jacques Marchand, au lieu de développer des résistances mécaniques après quelques heures ou quelques jours, ça peut prendre quelques semaines à réagir. On va ainsi dégager moins de chaleur, ce qui permet de contrôler les problèmes de fissuration thermique dans les ouvrages de masse.»

Sécurité

Assurer la sécurité des ouvrages existants et en optimiser la gestion est un autre volet inscrit au coeur de la programmation scientifique du CRIB. En d'autres mots, les visées des recherches portent sur des questions touchant l'inspection et l'évaluation des structures. «L'avancement de la dégradation de nos ouvrages est une question très importante. On parle, en définitive, du comportement des ouvrages. Et les questions qu'on se pose sont notamment les suivantes: comment fait-on pour quantifier les dégradations? Comment faire pour aller voir à l'intérieur d'un massif de béton armé? Et ainsi de suite.»

Soit, mais peut-on prédire avec exactitude la durée de vie d'un ouvrage ou est-ce aléatoire? «Non, ce n'est pas aléatoire, répond Jacques Marchand. Écoutez, je vais ici prêcher pour ma paroisse. Au Québec, on a développé des outils qui sont largement en avance sur cette question, comparés à tout ce qui existe dans le monde. Nous avons, au CRIB, créé une entreprise de transfert technologique, soit Simco Technologies. Et 90 % de notre chiffre d'affaires provient de l'étranger. Cette firme travaille à prédire la durée de vie pour des ouvrages de la marine et l'armée américaines, pour le département de l'Intérieur. Aussi, on est en négociation avec le département de l'Énergie des États-Unis.»

Simco Technologies, dirigée par M. Marchand, est basée à Québec et emploie une trentaine de personnes qui se consacrent à la consultation en génie. Selon lui, il y a une solution de réparation pour tous les types d'ouvrages. D'ailleurs, le ministère des Transports du Québec a répertorié, dit-il, 51 différents types d'ouvrages sur le territoire de la province. «Pour entretenir et réparer un pont ou un viaduc, on doit s'ajuster à une série de facteurs, soit à la géographie, aux températures, aux entrepreneurs locaux, aux matériaux disponibles et ainsi de suite.»

Peu de temps après notre entretien téléphonique, Jacques Marchand s'envolait en direction des Émirats arabes unis, là où «il se construit de très grands édifices et où l'on prévoit construire la plus haute tour au monde. Ces tours, tout comme les ponts suspendus, sont des ouvrages complexes et sophistiqués. Et l'érection de ces ouvrages devient encore plus complexe lorsqu'on doit les construire dans des zones sismiques», conclut-il.

Collaborateur du Devoir