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50 défis

Adapter les infrastructures routières au climat nordique

[Défi 34] Au Québec, les précipitations de neige et de pluie avoisinent les 1 000 mm. La température peut varier de 20°c en une seule journée. Le climat pèse lourd sur les infrastructures routières.

25/09/2012
Jean-Pascal Bilodeau
Chercheur en génie civil à l’Université Laval

Mathieu Robert
Professeur en génie civil à l’Université de Sherbrooke

Mathieu Robert
Mathieu Robert

La santé de nos artères… routières

Bouchons, nids-de-poule, ponts en réfection… pas toujours facile d’être un automobiliste au Québec. Comment soigner le réseau routier?
Par Bouchra Ouatik
 
Au Québec, l’état des routes, c’est comme la météo: un éternel sujet de discussion. Ce n’est peut-être pas étonnant, car si nos routes se dété­riorent si rapidement, c’est précisément à cause du climat. «Au Québec, on reçoit beaucoup de précipitations, et les chaussées doivent être adaptées», souligne Jean-Pascal Bilodeau, chercheur en génie civil à l’Université Laval. Mais plus que la quantité de pluie ou de neige, ce sont les grands froids, l’alternance entre les périodes de gel et de dégel, ainsi que l’épandage de sel qui accélèrent le vieillissement des ponts et chaussées.

Au sein du groupe I3C (pour «interaction charges lourdes/climat/chaussées»), Jean-Pascal Bilodeau travaille à adapter les routes aux conditions climatiques. Il a ainsi conçu une grille de drainage qui s’insère sous le bitume pour empêcher que la chaussée ne se retrouve saturée d’eau.

Il faut savoir que les routes sont faites d’un mélange de granulat et d’asphalte concassée, qui sert de fondation; le tout est recouvert de bitume. Lorsqu’une grande quantité d’eau s’infiltre dans la chaussée, la couche de fondation s’affaiblit. «Sous le poids des véhicules, la capacité de support diminue, la route se fissure, et les nids-de-poule apparaissent», explique l’ingénieur.
Sa grille, composée de deux couches de géotextile – un tissu de fibres en acrylique et en nylon – entre lesquelles se trouvent des tubes de plastique d’environ un centimètre de diamètre, draine l’eau du sol, prévenant ainsi les infiltrations.

Reste à déterminer la profondeur idéale de la grille pour permettre l’écoulement d’eau le plus rapide possible. Dans l’eau qui s’infiltre, il y a aussi le sel, épandu en abondance en hiver. C’est lui qui fait des ravages. Lorsque des ponts, des viaducs ou des tunnels s’effondrent, c’est souvent à cause des armatures – ces tiges en acier utilisées pour renforcer le béton – rongées au fil des ans par les sels de déglaçage. «C’est un problème typique de l’Amérique du Nord», souligne Mathieu Robert, professeur en génie civil à l’Université de Sherbrooke. Un problème répandu dans les pays nordiques qui pourrait bien être résolu grâce aux nanotechnologies.

Mathieu Robert et ses collègues cherchent en effet à remplacer les armatures en acier par des structures en polymère renforcé de fibres qui sont à la fois résistantes à la corrosion et plus légères que l’acier. Pour y parvenir, les ingénieurs synthétisent des nanoparticules d’argile et de mica (ou d’autres matériaux appelés silicates) puis en incorporent un faible pourcentage dans le polymère, ce qui le rigidifie encore plus. Elles créent aussi une barrière contre l’oxygène, rendant le matériau presque ininflammable.

Enfin, ces nanoparticules formant des feuillets plutôt que des billes, les molécules d’eau ont plus de difficulté à les contourner, ce qui offre une protection supplémentaire contre l’humidité. «Cela pourrait être appliqué sous forme de peinture, par exemple, sur les colonnes des viaducs», affirme Mathieu Robert.

Verrons-nous un nouveau pont Champlain en polymère additionné de nanoparticules?


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