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Comité Technique Bitume Québec Congrès 2015, Mont Ste-Anne Jeudi 19 Mars 2015
Techno-Bitume no.9
Participants à la rédaction, Comité technique de Bitume Québec:
.Catherine Lavoie, Bitume Québec
.René Dufresne, Bitumar
.Alan Carter, ÉTS
.Florient Lafage, ACRGTQ
.Frédéric Noël, Gécan International
.Mathieu Meunier, Solmatech
.Jacques Ferland, Béton Provincial
.Marc Proteau, Groupe Eurovia Amériques
Techno-Bitume no.9
Contenu de Bulletin:
.Définition;
.Les domaines d’emploi;
.L’approche de dimensionmement Mécanistique-Empirique;
.La rigidité des enrobés (Modules complexes);
.La résistance en fatigue;
.Le retrait thermique empêché;
.La formulation des EME;
.Particularités lors de la mise en oeuvre;
.Comparaison de différentes structures de chaussées
.Conclusion
.Fiche EME-14
Techno-Bitume no.9
Définition
.Les EME sont des enrobés haute performance:
.Module de rigidité élevée jusqu’à 3 fois > que les formulations
conventionnelles;
.Résistance exceptionnelle en fatigue;
.Résistance exceptionnelle à l’orniérage;
.Résistance adaptée aux retraits thermiques;
.Les EME permettent la réalisation de chaussée souples pour trafic exceptionnels avec les avantages suivants:
.Augmentent la durée de vie de la chaussée;
.Diminuent les épaisseurs des couches;
.Diminuent les coûts;
.Favorisent les gains environnementaux.
Techno-Bitume no.9
Les domaines d’emploi
.Type de travaux:
.En Construction neuves;
.En Renforcement;
.En Réfection;
.Tout type de trafic; .Autoroutes et boulevards industriels fortements sollicitées;
.Voies à trafic lent et canalisé tels que voies autobus;
.Quais de déchargement, aires de stockage pour engins lourds;
.Carrefours giratoires EME-10;
.Couches de roulement très fortement sollicitée aux cisaillement et a l’orniérage – EME-10
Techno-Bitume no.9
L’approche de dimensionnement Mécanistique-Empirique
.La prise en compte du comportement mécanique:
.Module de rigidité;
.Résistance en fatigue;
.Modélisation du comportment mécanique sous sollicitation du trafic:
.Calculs de distribution des contraintes et déformations; selon la rigidité des couches;
.Résistance a l’endommagement par fatigue;
Mars 2010 - page 7
Note: 1
Techno-Bitume no.9
L’approche de dimensionnement Mécanistique-Empirique Modélisation
Techno-Bitume no.9
L’approche de dimensionnement Mécanistique-Empirique Résistance en fatigue
Techno-Bitume no.9
La Rigidité des enrobés (Modules complexe) Prise en compte du comportement Viscoélasticité linéaire
Techno-Bitume no.9
La Rigidité des enrobés (Modules complexe, TCD) Prise en compte du comportement Viscoélasticité linéaire
EME-14 Module Dynamique |E*|, Traction-compression, LC 26-700, Essai abrégée
|E*| = (E1² + E2²) ½
Fréquence │E*│ (MPa) Spécification
T = 10°C 10 Hz 15113 > 14 000 MPa
T = 15°C 10 Hz 11561 > 11 000 MPa
Techno-Bitume no.9
La Rigidité des enrobés (Modules complexe) Courbes Isothermes
Principe d’équivalence
fréquence-température
Techno-Bitume no.9
La Rigidité des enrobés (Modules complexe) Courbes Maîtresse
MODELE WITCZAK DE MODULE DYNAMIQUE. LOG lE*l (MPa)
0,08
35
618
43380
δ α β γ a1 a2
-0,450 5,200 -2,000 -0,285 -0,160 6,11E-04
Emin (MPa) =
Emax (MPa) =
RMSE log IE*I =
R² log IE*I =
n =
Tréf = 10°C
200
2000
20000
1,0E-04 1,0E-02 1,0E+00 1,0E+02 1,0E+04 1,0E+06
Mo
du
le d
yn
am
iqu
e, |E
*| (M
Pa
)
Fréquence équivalentes : aT.fr (Hz)
Courbe maitresse a 10°C et modelisation de Witczak
Courbemaitresse de|E*| à 10°C
|E*| deWitczak
|E*| 0°C, 1 Hz = 22 170 MPa
Techno-Bitume no.9
La résistance en Fatigue Essai traction-compression
Principe et méthodologie Essai de fatigue .Essai réalisé: Étude du comportement des mélanges bitumineux en fatigue sous chargement en traction-compression avec un signal sinusoïdal dans la plan axial. Ces charges entrainent des impulsions répétées de contrainte provoquant la rupture de l’éprouvette par fatigue. Les manipulations sont réalisées à une fréquence de 10 Hz et une température de 10°C;
.Éprouvettes (même que modules) de 75 mm diam. et 150 mm de hauteur;
.Niveaux de déformation variables (amplitude crête à crête) en µdef (10^-6);
.Essais réalisés sur 9 à 18 éprouvettes divisées en 3 lots;
.Les amplitudes de déformations doivent êtres choisies de telle manière que les résultats encadrent la valeur de 1 million de cycles.
Déroulement de l’essai de fatigue
Techno-Bitume no.9
La résistance en Fatigue Essai traction-compression
Traitement des données
Critère de rupture Nf50%
Techno-Bitume no.9
La résistance en Fatigue Essai traction-compression
Age Vides
(jours) %
1 92 3,94 -3,180 3800000 130,0 6,580
2 109 3,78 -3,231 3600000 130,0 6,556
7 252 3,43 -3,079 2895000 130,0 6,462
3 115 3,54 -3,912 1125000 170,0 6,051
4 121 3,90 -4,657 988500 170,0 5,995
8 271 3,66 -4,464 1065000 170,0 6,027
5 127 3,40 -5,282 250000 210,0 5,398
6 133 3,82 -5,955 225000 210,0 5,352
9 278 3,19 -5,504 275000 210,0 5,439
Résultats des éprouvettes testées en fatigue, à 10°C, 10Hz
N°
Eprouvette
Force
initiale
(kN)
Nombres de
Cycles Nf50%
(N)
Déformation
Imposée (µɛ) Ecart-type Log
(N)
LO
T 1
3431667 6,533 0,06
LO
T 2
1059500 6,024 0,03
LO
T 3
250000 5,396 0,04
Moyenne (N) Log(N)
Moyenne
sur
Log(N)
Ɛt adm=Ɛ6(NE/106)b
Résistance en Fatigue Analyse des dommages cumulés, Loi de Miner
Techno-Bitume no.9
Le retrait thermique empêché
Techno-Bitume no.9
La formulation des EME-14, EME-10
Résumé de l’approche Technologique: .Enrobés bitumineux de base et liaison haute performance, Norme NF EN 13108-1;
.Application en couche d’épaisseur de 50 à 90 mm, EME-14;
.Application en couche d’épaisseur de 40 à 70 mm, EME-10;
.Performances Mécaniques:
.Module de rigidité a 10°C de l’ordre de 14 000 Mpa (2 à 3 fois plus
élevé qu’une GB-20 a base de bitume PG 58-28);
.Résistance à la fissuration par retrait thermique jusqu’à -28°C;
.Résistance en fatigue (déformations répétées 1 million de cycles) > 150 µdéformation;
.Résistance exceptionnel a l’orniérage;
Techno-Bitume no.9
La formulation des EME-14, EME-10
Techno-Bitume no.9
La formulation des EME-14, EME-10
Techno-Bitume no.9
Particularité lors de la mise en oeuvre
Techno-Bitume no.9
Particularité lors de la mise en œuvre EME -14, planche d’essai rue Bourgogne, Brossard
Techno-Bitume no.9
Comparaison de différentes structures de chaussées
-65.3 µdef
99.0 µdef
-35.7 µdef
71.3 µdef
Dimensionnement de chaussée avec EME-14 Cas 12, fortement sollicitée
Modélisation de la structure
Calcul élastique : modèle de Burmister
multicouche élastique linéaire
interfaces collées ou glissantes
couches infinies en plan
et calcul de son comportement au passage du 1/2 essieu de référence
t ou t et z calculés avec les logiciels ALIZE ou ECOROUTE
Techno-Bitume no.9
Conclusion
.Les EME 14 et EME-10:
.Enrobés avec de très bonnes performances rhéologiques;
.Très grande avancée dans le domaine des chaussées bitumineuses en région froide;
.Permet la conception de chaussées bitumineuses pour trafic très sévère:
.Autoroutier supérieur;
.Blv urbains et industriels
.Corridors d’autobus et Carrefours giratoires
.Expériences de chantiers a venir;
.Solution Économique (performance long terme).
Techno-Bitume no.9
Fiche Technique EME-14
28
Merci de votre attention
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