Les essais qualitatifs réalisés sur les enrobés et ... · Los Angeles (LA), % LC 21-400 ......

Les essais qualitatifs réalisés sur les enrobés et leurs constituants

Formation sur la gestion de la qualité en Formation sur la gestion de la qualité en chaussées souples

Par:

Alexis Mailloux

Jacques Chénard

30 novembre et 1er décembre 2011

Plan de la présentation

+

+

+

+

Caractérisation des granulats

Essais sur les enrobés bitumineux

Essais sur les bitumes

Introduction

2

+

+

+

Essais sur les bitumes

Conclusion

Période de questions

+

+ Caractéristiques de fabrication

Caractéristiques intrinsèques

Caractérisation des granulats

+ Caractéristiques complémentaires

3

+ Caractéristiques complémentaires

+ Objectif: - Déterminer la répartition des différents calibres de grains d'un matériau granulaire

- Déterminer les classes granulaires

+ Analyse granulométrique

+ Méthodes : Tamisage et sédimentométrie

+ Résultats : - Pourcentages (masse) de grains

4

+ Résultats : - Pourcentages (masse) de grains passant par tamis

- Courbe granulométrique

+ Objectif : Déterminer le pourcentage de particules plates et allongées

+ Méthode : Tri manuel des granulats à l’aide de gabarits

- Plate si E/G < 0,6

- Allongée si L/G > 1,8

+ Particules plates et allongées

5

+ Résultats : % masse de particules plates

% masse de particules allongées

+ Objectif : Déterminer le pourcentage de particules ayant au moins une face fragmentée

+ Méthode : Tri manuel des granulats

+ Fragmentation

6

+ Résultats : % (masse) de granulats fragmentés

+ Exigences

Caractéristiques de fabrication des gros granulats

Caractéristiques de

fabricationMéthode d’essais

Catégories de gros granulats

a b c

7

Particules fracturées, % LC 21-100 100 ≥ 75 ≥60

Particules plates, % LC 21-265 ≤≤≤≤ 25 ≤≤≤≤ 25 ≤≤≤≤ 25

Particules allongées, % LC 21-265 ≤≤≤≤ 40 ≤≤≤≤ 40 ≤≤≤≤ 45

+ Objectif: Déterminer la densité brute (critère de formulation)

+ Densité des granulats

+ Méthode : Pesée dans l’air et dans l’eau

+ Résultats : Densité brute des granulats (Dgb)

8

+ Objectif: Évaluation de la dégradation d’un matériau et production de particules fines

+ Micro Deval

+ Méthode : Usure par attrition des matériaux dans un cylindre en rotation avec des billes d’acier et de l’eau

+ Résultats : % (masse) de particules passant le tamis 1,25 mm

9

+ Objectif : Caractériser la résistance à la fragmentation des granulats

+ Méthode : Dégradation des matériaux soumis à des chocs répétés dans un cylindre rotatif avec des boulets d’acier de 47 mm (φ)

+ Résultats : % (masse) de particules passant le tamis 1,70 mm

+ Los Angeles

10

+ Exigences

Caractéristiques intrinsèques des gros granulats

Caractéristiques

intrinsèquesMéthode d’essais

Catégories de gros granulats

1 2 3 4

Micro-Deval (MD), % LC 21-070 ≤≤≤≤ 15 ≤≤≤≤ 20 ≤≤≤≤ 25 ≤≤≤≤ 30

11

Micro-Deval (MD), % LC 21-070 ≤≤≤≤ 15 ≤≤≤≤ 20 ≤≤≤≤ 25 ≤≤≤≤ 30

Los Angeles (LA), % LC 21-400 ≤≤≤≤ 35 ≤≤≤≤ 45 ≤≤≤≤ 50 ≤≤≤≤ 50

MD + LA ≤≤≤≤ 40 ≤≤≤≤ 55 ≤≤≤≤ 70 ≤≤≤≤ 75

+ Objectif : Déterminer le coefficient de friabilité des granulats fins

+ Méthode : Dégradation des matériaux soumis à des chocs répétés dans un cylindre rotatif avec des billes d’acier de 9,5, 19 et 35 mm (φ)

+ Friabilité

12

+ Résultats : % (masse) de particules passant le tamis 80 µm

+ Exigences

Caractéristiques intrinsèques des granulats fins

Caractéristique intrinsèque Méthode d’essais

Catégories de granulats fins

1 2

13

Micro-Deval (MD), % LC 21-101 ≤≤≤≤ 30 ≤≤≤≤ 35

Friabilité, % LC 21-080 ≤≤≤≤ 40 ≤≤≤≤ 40

+ Propreté

+ Mottes d’argiles et particules friables

+ Coefficient d’écoulement

+ Polissage par projection

+ Caractéristiques complémentaires

14

+ ExigencesCaractéristiques complémentaires

Gros

granulats

Caractéristique complémentaireMéthode

d’essais

Couche de base, couche de

correction et chape d’étanchéité

Couche unique et

couche de surface

Propreté (particules < 80 µm)

[gravières et sablières], % max.CSA-A23.2-5A ≤ 1,0 ≤ 1,0

Propreté (particules < 80 µm)

[carrières], % max.CSA-A23.2-5A ≤ 1,5 ≤ 1,5

Coefficient de polissage par LC 21-102 s. o. ≥ 0,45

15

Granulats

fins

Caractéristique complémentaires Méthode d’essais

Teneur en mottes d’argile, % max. CSA-A23.2-3A ≤ 2,0

Coefficient d’écoulement LC 21-075 ≥ 80

Teneur en particules inférieures à 5 µm, % max. LC 21-080 ≤ 4

Coefficient de polissage par

projection (min.)LC 21-102 s. o. ≥ 0,45

Essais sur les enrobés

16

+ Objectif : Déterminer la quantité de bitume contenue dans les enrobés

+ Méthode : - Séparation au solvant (trichloréthylène)

- Four à ignition

+ Résultats : Teneur en bitume exprimé en pourcentage (%) de la masse initiale de l’échantillon

+ Teneur en bitume

17

+ Objectif : Déterminer la densité maximale d’un enrobé

+ Méthode : Vacuum et pesée dans l’eau

+ Résultats : Densité maximale (Dmm)

+ Densité maximale

18

+ Objectif : Déterminer la densité brute d’un enrobé

+ Méthode : - Réalisé sur une carotte d’enrobé ou une éprouvette confectionnée selon la méthode Marshall

- Pesée dans l’eau

+ Résultats : Densité maximale (Dmm)

+ Densité brute

19

+ Objectif : Détermination de la maniabilité d’un enrobé à chaud

+ Méthode : Compaction d’un enrobé à chaud dans la presse à cisaillement giratoire

+ Résultats : - % de vides par rapport au nombre de girations (Vi)

- % de vide comblé par le bitume (VCB)

+ Presse à cisaillement giratoire (PCG)

20

- Indices du potentiel de ressuage du mélange

+ Exigences MTQ

21

+ Objectif : Vérifier la résistance à l’orniérage de mélanges d’enrobé

+ Méthode : Passages cycliques d’un pneumatique sur une éprouvette d’enrobé bitumineux conditionnée à 60 °C

+ Résultats : - Mesure de l’orniérage en % de la hauteur initiale de l’éprouvette.

- Résultats interprétés en fonction du nombre de cycles appliqués

+ Orniéreur

22

+ Exigences MTQ

23

+ Objectif : Détermination de la maniabilité d’un enrobé à chaud

+ Méthode : - Préparation de briquette à l’aide du compacteur à impact

- Mesure de la stabilité dans une presse à déplacement constant

+ Résultats : - Résistance maximale à la déformation (S) en kN- Mesure du fluage à la rupture (F) en mm

+ Méthode Marshall

24

- Calcul du quotient Marshall (S/F)

+ TSRST (essai de retrait thermique empêché)

+ Module complexe et fatigue (tension-compression cyclique sur cylindre)

+ AMAC (Appareil de mesure de l’adhésion entre les couches)

+ Autres essais

25

Essais sur les bitumes

26

RTFOT (Rolling Thin Film Oven Test)

+ Objectif : Simulation de l’enrobage en centrale + 1 an de service sur la route

+ Méthode : Bitume soumis à un flux

+ Vieillissement à court terme (RTFOT)

27

+ Méthode : Bitume soumis à un flux d’air chaud dans un four à 165 C durant 75 minutes

+ Résultats : Aucun, ces une procédure de conditionnement du bitume

PAV (Pressure Aging Vessel)

+ Objectif : Simulation de 6 à 9 ans de vieillissement du bitume

+ Méthode : Bitume soumis à une pression de 305 psi et à une température de 100°C durant 20 heures

+ Vieillissement à long terme (PAV)

28

de 100°C durant 20 heures

+ Résultats : - Aucun, ces une procédure de conditionnement du bitume

- Peut être additionnée au RTFOT (simulation de 7 à 10 ans)

+ Objectif : - Résistance aux déformations permanentes

- Détermination de Te (température élevée)

+ Méthode : - Réalisé sur le bitume d’origine et sur le bitume vieilli à

court terme

- Mesure de la déformation sous contrainte

+ Essai DSR(Rhéomètre à cisaillement dynamique)

29

- Mesure de la déformation sous contrainte

+ Résultats : - Te (bitume d’origine)

- Te (bitume vieilli à court terme)

+ Objectif : - Vérification de la souplesse du bitume à basse température

- Détermination de Tb (température basse)

+ Méthode : - Déformation en flexion d’une poutre de bitume sous application d’une charge

- Réalisé sur le bitume vieilli à long terme (RTFOT + PAV)

+ Essai BBR(Rhéomètre à flexion de poutre)

30

+ Résultats : Tb (bitume vieilli à long terme)

+ Objectif : - Vérifier si le bitume a été modifié avec des élastomères

+ Méthode : - Essai en traction réalisé sur une éprouvette de bitume conditionnée à 10°C

- Mesure de l’éprouvette avant et après la traction

+ Résultats : % de recouvrance d’élasticité (RE)

+ Recouvrance d’élasticité

31

+ Résultats : % de recouvrance d’élasticité (RE)

+ Objectif : Vérifier la compatibilité entre un bitume et un granulat au niveau de l’adhésion

+ Méthode : - Agitation en milieu aqueux pendant 24 h des granulats enrobés de bitume

- Évaluation visuelle après l’essai

+ Résistance au désenrobage

32

+ Résultats : Enrobage résiduel exprimé en pourcentage

+ Objectif : - Mesurer la viscosité du bitume

- Déterminer les températures optimales de malaxage et compactage

+ Méthode : - Mesure du couple de torsion avec un viscosimètre rotationnel Brookfield

+ Viscosité Brookfield

33

+ Résultat : Exprimé en Pa•s

+ Objectif : Vérifier la pureté du bitume

+ Méthode : Calcination du bitume à 600 °C dans un four à moufle

+ Résultats : Matière résiduelle permise (cendres) : 0,8 %

+ Teneur en cendre

34

+ Objectif : Sécurité à la centrale d’enrobage

+ Méthode : Approcher une flamme vive d’un échantillon de bitume

+ Résultats : Le bitume ne doit pas s’enflammer lorsque sa température est inférieure à 310°C

+ Point éclair

35

+ Objectif : Assurer une dispersion homogène des polymères dans les bitumes modifiés

+ Méthode : Mesures des températures du point de ramollissement des parties inférieure et supérieure d’un échantillon de bitume soumis auxconditions d’entreposage.

+ Stabilité au stockage

36

+ Résultats : - Température de la stabilité au stockage (SS)

- Point de ramollissement moyen (TBAmoy )

Conclusion+

37

Merci de votre attentionlvm.ca

38