Élaboration, caractérisation et étude de la durabilité de nanocomposites polymères performants et durables pour le génie civil

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Plusieurs problèmes de dégradation des matériaux de construction conventionnels (béton, bois, alliages, polymères renforcés de fibres (PRF)) affectent les structures, rendant crucial le développement de modes de protection efficaces augmentant la durabilité des infrastructures canadiennes. Un intérêt particulier est porté aux nanocomposites polymères du fait de leurs propriétés mécaniques, thermiques et barrière et de leurs résistances au feu supérieures à celles des matériaux conventionnels. Plusieurs études ont été réalisées avec des matrices thermoplastiques alors que très peu l'ont été avec les thermodurs, qui, par ailleurs, sont largement utilisées en génie civil (barres d'armature, lamelle pour renforcement externe, tube de confienement). Le développement de nanocomposites thermodurs est donc un créneau de recherche sous-étudié qui mériterait davantage d'investigations, ceci d'autant plus que beaucoup d'infrastructures au Canada atteignent la limite de leur vie utile et doivent subir d'importants travaux de réfection très coûteux. Mes travaux antérieurs (Queen's University) ont démontré que l'ajout de nanoparticules diminuait le coefficient de diffusion de l'eau à l'intérieur du composite, ce qui améliorerait sa durabilité, tout en améliorant les propriétés mécaniques de la résine polymère. Ces résultats confirment le potentiel des nanocomposites utilisés soit comme revêtement de matériaux conventionnels, soit dans la fabrication de composantes structurales en PRF. Le programme de recherche proposé vise à : 1) élaborer des nanocomposites performants pour le génie civil, 2) caractériser leurs propriétés et 3) étudier leur durabilité à long terme. Plusieurs types de nanoparticules (argile, mica) seront étudiés pour la mise au point de nouveaux matériaux utilisables dans différents environnements (humidité, sels de déglaçage ou eau de mer, solution interstitielle du béton) et sous différentes formes (revêtements, résines applicables sur le chantier, résine pour pultrusion de barres d'armature). L'amélioration de leur durabilité se traduira par une plus grande vie utile des infrastructures au Canada et une réduction des travaux de réparation et d'entretien.