Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Dans les pays nordiques, l’entretien hivernal des infrastructures routières, aéroportuaires et piétonnières représente un défi majeur. L’accumulation de neige et de verglas nuit à la sécurité et nécessite des opérations de déglaçage coûteuses et chronophages. L'utilisation de bétons électriquement conducteurs pour le développement de revêtements chauffants constitue une alternative prometteuse aux méthodes traditionnelles qui sont basées sur l’application de produits de déglaçage et sur l’utilisation de machineries lourdes. Toutefois, les formulations existantes, bien que performantes, restent onéreuses, limitant ainsi leur déploiement à grande échelle.

Ce projet vise à développer un béton géopolymère électriquement conducteur intégrant du résidu de bauxite afin de proposer une solution plus économique et durable. L’approche adoptée repose sur l’optimisation de la formulation par l’analyse quantitative de l’influence de chaque composant sur les propriétés clés du matériau, notamment la résistance à la compression, l’ouvrabilité et la conductivité électrique. Une formulation optimale a été élaborée et validée à travers des essais en laboratoire, ainsi que par la fabrication de prototypes de dalles chauffantes testées sous conditions contrôlées de neige et de verglas. Les résultats obtenus démontrent le fort potentiel du résidu de bauxite dans la conception de bétons géopolymères conducteurs, tout en présentant une performance mécanique comparable au béton conventionnel à base de ciment portland. Ces matériaux pourraient être intégrés dans les futures infrastructures de transport comme solution auto-dégivrante, réduisant ainsi l’utilisation de produits chimiques et améliorant la sécurité des usagers en période hivernale.

In Nordic countries, maintaining roadways, airports, and pedestrian infrastructures during winter poses a major challenge. Snow and ice accumulation create safety hazards and requires costly and time-consuming de-icing operations. The use of electrically conductive concrete for the development of heated pavements offers a promising alternative to traditional methods, which rely on the application of de-icing chemicals and mechanical interventions. However, existing formulations, while effective, remain expensive, limiting their large-scale deployment.

This project aims to develop a conductive geopolymer concrete incorporating bauxite residues to provide a more cost-effective and sustainable solution. The adopted approach focuses on optimizing the formulation through a quantitative analysis of the influence of each component on the material’s key properties, including compressive strength, workability, and electrical conductivity. An optimal formulation was developed and validated through laboratory tests, as well as the fabrication of heated slab prototypes tested under real snow and ice conditions. The results obtained demonstrate the strong potential of bauxite residues in the design of conductive geopolymer concrete while maintaining mechanical performance comparable to conventional portland cement-based concrete. These materials could be integrated into future transport infrastructures as a self-deicing solution, thereby reducing the use of chemical de-icers and enhancing user safety during winter conditions.