Le leadership au cœur de nos infrastructures

Mon intérêt pour les ponts remonte à mes premières années au ministère des Transports du Québec. On m’y avait confié l’évaluation des ouvrages les plus vulnérables du réseau autoroutier. Je venais de terminer mon doctorat. Cette expérience fondatrice m’a orienté vers un objectif qui inspire encore ma recherche : concevoir et réparer des structures résilientes et adaptées aux conditions environnementales du Québec, qui sont parmi les plus difficiles des zones habitées de la planète.

Trente-six ans plus tard, des solutions solides et éprouvées, qui répondent à nos besoins particuliers, sont à la disposition des femmes et des hommes qui exercent la profession d’ingénieur pour les aider à relever les défis qui sont les leurs. Les bétons à haute performance, les méthodes de renforcement sismique, l’utilisation de la préfabrication pour la construction accélérée : ces pratiques sont reconnues, normalisées et disponibles. Ce qui m’anime aujourd’hui, c’est de réfléchir à la façon dont nous pouvons les mettre pleinement au service de nos infrastructures, existantes et nouvelles.

DES MATÉRIAUX CONÇUS POUR NOS CONDITIONS DIFFICILES

Le béton est le matériau de construction le plus utilisé sur la planète. Sa fragilité en traction nécessite l’utilisation d’armatures. Bien que l’emploi de barres en acier demeure la solution la plus efficace en ce qui a trait à la résistance, ces barres ont une efficacité mitigée pour le contrôle de la fissuration, caractéristique inhérente du béton. Malmenées par les cycles de gel-dégel et les charges routières, toujours plus élevées en volume et en poids et auxquelles s’ajoutent les sels de déglaçage, les dalles des ponts sont un exemple typique, mais non unique, d’éléments sursollicités de nos infrastructures.

Dès le début de ma carrière, dans les années 1990, j’ai exploré l’utilisation structurale des bétons renforcés de fibres (BRF). Ces fines aiguilles d’acier introduites dans le béton renforcent celui-ci dans l’entièreté de son volume, permettant de réduire de manière importante l’ouverture des fissures dans les ouvrages en condition de service, au point qu’elles se colmatent, voire se cicatrisent d’elles-mêmes dans certaines conditions. Les fibres, ajoutées dans des matrices cimentaires résistant aux effets du gel et du dégel, confèrent aux bétons une résilience nettement supérieure à celle des bétons utilisés pour la construction de la grande majorité de nos infrastructures existantes. Cette innovation, qui permet de construire des dalles d’une durée de vie considérablement plus longue, a été appliquée sur cinq ponts construits au Québec au tournant des années 2000. Malheureusement sans suite.

Une génération plus tard, les bétons fibrés à ultra-haute performance (BFUP) représentent une avancée encore plus marquante : plus résistants que les BRF, utilisables en couches plus minces, aussi efficaces en réhabilitation que pour la construction neuve. Les BRF et les BFUP sont intégrés au Code canadien sur le calcul des ponts routiers depuis 2019. Un des pôles nord-américains de recherche sur leur application structurale est Polytechnique Montréal.

PLUS DE 600 PROJETS AUX ÉTATS-UNIS, UNE VINGTAINE ICI

Au début des années 2010, la Federal Highway Administration américaine a investi massivement dans le déploiement des BFUP. On recense aujourd’hui aux quatre coins des États-Unis plus de 600 projets de pont y ayant eu recours. Au Québec, autour d’une vingtaine. En Europe comme en Asie, l’utilisation des BRF et des BFUP pour la réfection et la construction des infrastructures est en forte progression depuis le début du XXIe siècle.

Cela n’est pas attribuable à un écart de compétences, loin de là. Les ingénieures et ingénieurs formés dans nos universités maîtrisent parfaitement ces technologies. Plusieurs ont même contribué à leur développement lors de leurs études aux cycles supérieurs. Ce n’est pas non plus un manque d’investissement en recherche. L’écart tient à l’inertie propre aux grands organismes publics; au fonctionnement en vase clos, qui freine la diffusion des innovations; à une culture du transfert technologique encore en développement dans notre domaine; au mode d’attribution des contrats qui ne favorise pas l’innovation technologique.

La bonne nouvelle, c’est que les choses bougent. La Ville de Montréal a réalisé le premier pont entièrement préfabriqué au Québec, le viaduc Christophe-Colomb/des Carrières, en ayant recours à des innovations mises au point à Polytechnique Montréal, en particulier pour la résistance parasismique. Hydro-Québec s’intéresse activement à ces méthodes pour ses divers ouvrages, ponts et barrages.

RÉPARER, C’EST AUSSI CONSTRUIRE

La réhabilitation d’ouvrages existants mérite d’être considérée à sa juste valeur. Elle est souvent plus rapide, plus économique et tout aussi performante que leur remplacement, à condition qu’on intervienne au bon moment et avec les bonnes méthodes. Les techniques d’aujourd’hui permettent de construire des dalles de pont qui durent 100 ans sans réparation, à un coût marginal équivalent à celui de dalles utilisant du béton ordinaire.

Beaucoup d’ouvrages construits avant les années 1980 ne respectent pas les normes sismiques en vigueur. Or, le risque est réel au Québec. Un tremblement de terre de magnitude 7, voire plus, s’est produit dans Charlevoix en 1663. Au Québec, des événements sismiques de magnitude 6 et plus ressentis sur de grandes distances se produisent périodiquement dans les zones habitées. Se préparer, c’est de la planification responsable.

Pour les piles des ponts, une intervention ciblée suffit, soit substituer le béton ordinaire à la base d’une colonne par du BFUP dans les zones vulnérables. La résistance sismique et la durabilité des piles s’en trouvent toutes deux améliorées, sans qu’on ait à modifier les dimensions de l’ouvrage.

Créée et mise au point à Polytechnique Montréal pour le renforcement sismique de piles existantes, cette technique innovante a été par la suite optimisée pour la préfabrication, vérifiée à échelle réelle en laboratoire, puis mise en œuvre avec succès pour le viaduc Christophe-Colomb/des Carrières. Tout comme pour les dalles de pont et de multiples applications, la preuve de concept est faite.

LE LEADERSHIP COMME PILIER

Le déploiement d’une technologie repose sur deux conditions : des ingénieures et des ingénieurs formés et outillés pour l’utiliser, et des donneurs d’ouvrage prêts à franchir le pas. La réhabilitation est rarement inaugurée en grande pompe. Pourtant, c’est souvent là où se joue l’essentiel.

Le ministère des Transports et de la Mobilité durable du Québec introduit progressivement ces nouvelles technologies dans ses pratiques courantes. La société PJCCI réalise des projets pilotes pour la réfection et le renforcement de ses ouvrages avec le BFUP. Ces organisations, qui soutiennent les projets de recherche et développement réalisés dans les universités québécoises, implantent des innovations développées ici pour les besoins d’ici. Le mouvement est amorcé.

Le réseau CRIB, qui regroupe Polytechnique Montréal et sept autres universités au Québec, constitue une infrastructure de recherche unique pour les grands donneurs d’ouvrage. Quand ils décideront d’aller de l’avant, l’ensemble de l’industrie suivra.

Le prochain chantier, c’est celui du transfert. Nous sommes tout à fait capables de le mener.