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Au synchrotron Canadian Light Source (CLS), un centre national de recherche de l’USASK, Situm étudie comment les revêtements protecteurs des barres d’armature — les barres d’armature en acier utilisées pour renforcer le béton — résistent à la rouille (corrosion). Il a mené ses recherches en tenant particulièrement compte de l’industrie minière de la potasse.
Le sel provenant de l’extraction de potasse s’infiltre à travers le béton poreux et peut faire rouiller plus rapidement les barres d’armature, ce qui pourrait nécessiter des remplacements plus fréquents. Les plus grandes réserves mondiales de potasse, principalement utilisées pour les engrais agricoles, se trouvent en Saskatchewan et l’industrie est essentielle à l’économie provinciale, représentant près de 30% de la production mondiale de ce minéral en 2017.
« Le béton tient généralement assez bien même lorsque les barres d’armature sont un peu rouillées, mais la méthode que j’ai développée aide à déterminer à quel moment les revêtements protecteurs des barres d’armature tombent en panne, afin que les chercheurs puissent développer de meilleurs revêtements », a expliqué Situm.
Contrairement à d’autres méthodes utilisées pour étudier la corrosion, la nouvelle technique de synchrotron de Situm, qui découle d’une combinaison de rayons X, d’un microscope et de l’accélérateur de particules CLS, démontre l’efficacité des revêtements sans les retirer des barres d’armature. Normalement, le retrait du revêtement endommage les échantillons en les rendant inutilisables pour des essais futurs et peut nuire à la corrosion du revêtement lui-même.
Le projet est financé par : l’agence fédérale CRSNG; l’Institut international d’innovation minérale (IMII); les entreprises de potasse Nutrien, BHP et Mosaic; et Mitacs, un organisme national à but non lucratif qui favorise la croissance et l’innovation pour les entreprises et milieu postsecondaire au Canada.

Andrew Grosvenor (à gauche) et Arthur Situm au synchrotron Canadian Light Source. (Photo : Dave Stobbe)
« Nous travaillons en étroite collaboration avec ces entreprises pour mieux comprendre leurs besoins en matière de barres d’armature, et nous partageons régulièrement nos résultats avec elles et l’IMII », a déclaré le professeur de chimie Andrew Grosvenor, superviseur de Situm. « Nous espérons qu’à la fin du projet, notre travail leur sera utile pour améliorer davantage la sécurité des constructions dans l’industrie de la potasse. »
Le situm a simulé différentes conditions pour plusieurs types de revêtements protecteurs en laboratoire afin de comprendre comment les matériaux et les produits chimiques de surface peuvent réagir. Ses résultats montrent qu’un revêtement bien connu et plus coûteux appelé « époxy fusionné » est capable de mieux résister à la corrosion que d’autres types de revêtements testés.
« Ce n’est pas seulement le travail qu’on fait au labo qui peut nous dire de choisir un revêtement particulier. La performance d’un matériau peut changer grandement selon la durée de vie du matériau et l’exposition environnementale, donc nous ne recommandons pas un seul revêtement plutôt qu’un autre », a déclaré Grosvenor. « Arthur était plus intéressé à trouver de nouvelles façons d’étudier la corrosion. »
La technique de Situm « cartographie » la façon dont les éléments chimiques d’un matériau sont placés à sa surface, et comment ils peuvent changer en réponse à la corrosion ou au vieillissement. Ses résultats sont publiés dans les revues Corrosion Science et Surface and Interface Analysis.
« Un peu comme une carte d’une ville, qui indique où se trouvent les parcs et les bâtiments, et la taille, ma carte montre une distribution très précise des produits chimiques dans un matériau », a-t-il dit.
Situm prévoit d’étendre les applications de sa technique à l’étude de la stabilité des céramiques utilisées pour stocker les déchets nucléaires, en utilisant un combustible nucléaire simulé.
Federica Giannelli est stagiaire étudiante diplômée à l’unité de profil de recherche et d’impact de l’Université de la Saskatchewan. Ce contenu est offert grâce à un partenariat avec The StarPhoenix.