Formulation et modélisation des matériaux cimentaires innovants fonctionnalisés pour l'impression 3D basées sur la rhéologie, la calorimétrie et l'adsorption des polymères

 

Claudiane Ouellet-Plamondon

École de technologie supérieure

 

Domaine : matériaux

Programme : établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2017-2018

L'impression 3D fait référence à un ensemble de procédés et de technologies de fabrication additive numérique où les matériaux sont déposés couche par couche. Grâce au procédé d'extrusion, le ciment et le béton sont des matériaux de choix pour l'impression 3D. La recherche fondamentale est nécessaire pour comprendre comment contrôler la rhéologie et la prise du ciment en fonction des procédés d'extrusion. Deux problèmes scientifiques doivent être surmontés : la première contrainte est que les couches doivent être bien liées entre elles; la deuxième contrainte est que les couches doivent être capables de porter le poids des couches subséquentes. Le cadre théorique repose sur la rhéologie expérimentale pour étudier le béton au moment de sa mise en forme.

Les objectifs de ce projet de recherche sont les suivants : 1) Formuler le béton pour l'impression 3D par la mesure a) des paramètres rhéologiques des pâtes cimentaires avec adjuvants et ajouts cimentaires, b) de l'hydratation par calorimétrie, c) de l'adsorption des polymères au ciment, d) de la résistance à la compression à l'état durci et e) de la microstructure. 2) Modéliser a) la rhéologie, b) les mécanismes de floculation et d'hydratation et c) les procédés de construction en vue de la programmation de l'impression 3D. 3) Construire des éléments de construction en béton (mur, dalle et/ou colonne) avec un procédé d'impression 3D.

L'originalité du projet est l'utilisation innovante du béton pour l'impression 3D basée sur une étude de la rhéologie, de la calorimétrie et de l'adsorption des polymères, afin de construire des matériaux cimentaires à haute valeur ajoutée. Le projet a un très grand potentiel pour l'encadrement des étudiants, à partir des infrastructures et des équipements disponibles.