De l'ingénierie de la microstructure au déploiement de bétons éco-efficaces

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CONTEXTE - Le béton conventionnel à base de ciment Portland est au cour du développement des sociétés modernes et de leurs infrastructures. Le béton existe depuis des siècles et représente un matériau robuste à bas cout et sans besoins technologiques avancés. Néanmoins, le changement climatique et l'urgence de réduire les émissions anthropiques de CO2 obligent une diminution de l'utilisation du ciment Portland. APPROCHE PROPOSÉE - L'approche proposée d'ingénierie de la microstructure du béton vise une utilisation éco-efficace de chacun matériaux cimentaires. Le déploiement industriel de cette approche permettra la réduction des émissions CO2 du secteur par (1) la réduction du CO2 généré par la production du ciment Portland et (2) l'allongement de la durée de vie des structures en béton. JUSTIFICATION - Le haut potentiel de l'approche repose sur les éléments suivants: - L'ingénierie de la microstructure de systèmes cimentaires en termes d'inclusions anhydres et d'hydrates permet une réduction de la demande en ciment Portland sans affecter les propriétés mécaniques (avec des effets contrôlés à l'état frais). - La durabilité du béton est étroitement liée à la quantité de ciment hydraté : le transport d'agents agressifs comme les chlorures est atténué dans les microstructures d'ingénierie par la haute teneur en inclusions anhydres. - Le cadre de normalisation CSA permet un remplacement relativement élevé du ciment par des ajouts cimentaires et des fillers : le programme de recherche proposé fournira des recettes de béton à microstructure d'ingénierie répondant aux normes, tout en tenant compte des défis liés à la mise à l'échelle industrielle de la technologie. ORIGINALITÉ ET INNOVATION - L'originalité du programme de recherche proposé vient de l'approche de réduction des émissions CO2 : l'ingénierie de microstructures cimentaires à faible teneur en ciment, par le développement d'agencements des inclusions anhydres et des hydrates, après réaction. De plus, le programme de 5 ans vise à faire avancer le processus d'innovation jusqu'au déploiement industriel de l'approche développée, incluant les premières applications sur le terrain et l'analyse du cycle de vie. RÉSULTATS ATTENDUS ET IMPACT - Le résultat principal sera la disponibilité de nouveaux bétons éco-efficaces à faible teneur en ciment pour des applications à grande échelle. Ces bétons à faible CO2 et haute durabilité contribueront à l'atteinte des cibles canadiennes pour le secteur, soit des réductions de 15 Mt de GES cumulatives d'ici 2030. De plus, le programme de recherche proposé formera des PHQ spécialisés dans la technologie avancée du béton, une expertise en demande dans l'industrie. Globalement, le programme est une contribution à un changement de paradigme de l'industrie du béton, d'une approche de production basée sur la robustesse (avec des teneurs élevées en ciment) à une ingénierie technologique éco-efficace d'un matériau bas carbone.