À la suite de ce cours, l’étudiant ou l'étudiante sera en mesure :

• de décrire la composition et la structure de base qui caractérisent les principaux matériaux de construction de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique;
• de porter un regard critique sur les phases sensibles de mise en œuvre qui influent sur la qualité du produit fini aussi bien au terme de sa durabilité que du point de vue de son comportement mécanique.

Principaux matériaux traités : les plastiques, granulats, bétons de ciment, enrobés bitumineux, matériaux de réhabilitation et bois.

Séances de laboratoire sur les propriétés et les essais des matériaux dans le but de développer la capacité de synthèse et d’analyse. Programmes d’essais en laboratoire fondés sur la mise en commun des résultats des différents groupes de travail.

Les préalables varient selon les profils :

• Profils A et B : CHM131 ET CTN114
• Profil C : CHM131 (seulement)

Le but du cours est d’acquérir et d’approfondir la connaissance et les concepts se rapportant aux matériaux de construction afin de mieux comprendre les problèmes qui peuvent surgir à leur mise en œuvre et en cours de vie utile et les facteurs qui affectent leur comportement sous charge, leur durabilité, leur compatibilité avec les autres matériaux et leur qualité. Ayant complété ce cours, l'étudiant pourra :

• Déduire et formuler des solutions aux problèmes que suscite l’usage des principaux matériaux de construction;
• Expliquer les facteurs qui affectent les principales caractéristiques des matériaux utilisés en construction: le comportement sous charge, la durabilité, la compatibilité entre les matériaux;
• Acquérir des connaissances approfondies des matériaux de construction : métaux; polymères, ciments et bétons, granulats, enrobés bitumineux; bois
• Posséder des connaissances approfondies sur les aspects suivants: le calcul et le dosage des bétons et enrobés, l'influence des techniques de fabrication et de construction sur la qualité des matériaux;
• Détecter les séquences critiques de mise en œuvre de bétons hydrauliques et de matériaux bitumineux;
• Proposer les performances cibles et développer des bétons hydrauliques et des matériaux bitumineux durables, adaptés à leur environnement;
• Juger des caractéristiques physico-chimiques des matériaux couramment utilisés en construction (granulats, agrégats, béton, enrobés, polymères, bois);
• Juger la pertinence des actions de mise en œuvre et de réalisation de construction de génie civil du point de vue matériau-structure.

• 39 heures de cours magistral (3 heures par semaine) comportant des périodes de questions, d’échanges et de discussion;
• Travaux pratiques en laboratoire par les étudiants, en équipe, permettant de prendre un contact physique avec les matériaux étudiés (granulats, ciment, béton de ciment, bitumes, bétons bitumineux, polymères), de réaliser des essais de caractérisation, de comportement mécanique (déformation et résistance en compression et en flexion) en contrôlant la fidélité des méthodes d'essais utilisées et de présenter les résultats en des rapports écrits;
• Un examen durant le trimestre et un examen final permettant aux étudiants de prendre connaissance de leurs progrès et de leur réussite;
• Rédiger des rapports techniques : les rapports seront rédigés dans une perspective de synthèse et d’analyse en prenant en compte les résultats des autres équipes du groupe.

La matière de ce cours, subdivisée en groupes de sujets, est la suivante:

Introduction, rappels et matériaux de construction - Déroulement du cours; règlements concernant les travaux pratiques, formation des groupes de travail. Description sommaire des différents matériaux. État de la matière: cristallin (grains), vitreux, amorphe, gels.

Étude des matériaux sous charge: contrainte - déformation, élasticité des solides, coefficient de Poisson, modèles prédictifs de la rigidité, dilatation thermique, essais de traction, rhéologie - module d’élasticité apparent vs module complexe.

Métaux – Classification des métaux et de l’acier, production et transformation de l’acier, produits sidérurgiques, propriétés physiques et mécaniques de l’acier, propriétés de l’aluminium.

Minéraux, roches et granulats - Minéraux: les principaux minéraux en génie civil. Roches : origine. Granulats : Rappels, caractéristiques physico-chimiques, critères de sélection, mélanges granulaires, classes granulaires, angularité, résistance mécanique et interprétation.

Béton de ciment hydraulique - Production du ciment Portland, structure du béton, hydratation et pâte de ciment, types d'adjuvants, formulation, bétons spéciaux (OPC, BHP, BPR et BCR), mortiers, résistance mécanique, variations volumétriques du béton, durabilité des bétons.

Propriétés de surface – Tensioactifs, énergie et tension de surface, interface liquide-solide, interface solide-gaz, systèmes colloïdaux, types d'adjuvants du béton.

Enrobés bitumineux - Matériaux bitumineux (composition, propriétés, essais, usages); bitumes (émulsions, mousses, liquides, oxydés, polymères).  Température d'utilisation. Enrobés bitumineux – formulation : choix d'une formulation et des constituants, effets des constituants, méthodes de calculs (Marshall, québécoise), presse à cisaillement giratoire, prévision de l'orniérage.

Bois – Propriétés, comportement, produits en bois et applications.

n.a.

Une moyenne de 50 % au cumulatif des examens est nécessaire pour la réussite du cours.

La note de passage est fixée à 60%.

Une pénalité de 20% sera appliquée par jour de retard à la remise des différents rapports et travaux exigés dans le cadre des activités de ce cours.

• CTN404 Science et technologie des matériaux Notes de cours, Révisé A2020, disponible à la COOP (sur demande) et sur Moodle.
• Cahier de laboratoire, Révisé H2021, disponible sur le site du cours sur Moodle et à la COOP (sur demande).
• Cahier de travaux pratiques, Révisé É2021, disponible sur le site du cours sur Moodle et à la COOP (sur demande).

• Young, J.-F., Mindess, S., Gray, R.J. Bentur, A., The Science and Technology of Civil Engineering Materials. Prentice-Hall Inc., ISBN: 0-13-659749-1, 384 p. 1998.
• Dorlot, J.-M., Bälon, J.-P. et Massounave, J., Des Matériaux. 2e édition revue et augmentée, édition de l’École Polytechnique de Montréal, 476 p. 1986.
• Aitcin, P.C. et Jolicoeur, G. et Mercier, M., Technologie des granulats. 1991.

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