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1 Les enrobés du MTQ : relation entre leurs caractéristiques, leur mise en œuvre et leur performance sur la route Michel Paradis, ing. M.Sc. Transports Québec Service des matériaux d infrastructures Colloque Bitume Québec La mise en œuvre des enrobés bitumineux novembre Boucherville

2 Survol de la présentation Historique et statistiques Concepts de base de la méthode LC Essais de laboratoire Enrobés de la norme 4202 et leurs usages Tableau de sélection des enrobés Les additifs et les nouvelles techniques Conclusions

3 Historique de la méthode LC 1991 : Études sur la méthode française 1993 : Études sur la méthode Superpave - Premier enrobé LC (EG-12,5) : Mise au point la méthode LC - Création des enrobés EG-10 et EGA : Enrobés ESG-10 et ESG : Normalisation de la méthode LC

4 Historique de la méthode LC : Normalisation du GB-20, du SMA- 10, du ESG-5, du EC-10, du EC-5 et du EGM : Il n y a plus de mise à niveau de la norme 4201 et seuls les enrobés de la norme 4202 doivent apparaître dans les devis du MTQ.

5 Quelques statistiques Type d enrobé Quantités d enrobés selon la norme Quantité Proportion (tonnes) (%) GB ,3% ESG ,3% ESG ,6% EG ,4% EGA ,6% EC ,3% EGM ,1% ESG ,4% Tonnage 4202: Tonnage total: tonnes tonnes 74,54%

6 Concepts de base Approche volumétrique On fixe le volume de bitume pour chaque enrobé (Volume de bitume effectif : V be ) Formulation en 2 niveaux Niveau 1 : maniabilité Niveau 2 : orniérage Niveau 3 : Module complexe, fatigue, retrait thermique (en développement)

7 Formulation de niveau 1 : Presse à cisaillement giratoire Pression de 600 kpa Moule de 150 mm 30 girations par minute 1,25 0

8 Formulation de niveau 2 : Essai à l orniéreur Essai à l orniéreur Pas plus de 10 mm d ornière; Lectures et exigences à 1000, 3000 et cycles Charges appliquées : 5 kn Pression du pneumatique : 600 kpa Température d essai : 50, 58 et 60 C.

9 Formulation de niveau 3 : Module complexe et résistance à la fatigue des enrobés E* = σ sin ε sin ( ωt) ( ωt φ) Essai de tension-compression cyclique sur cylindre. Déformation = 50 µε Fréquences = 0.1, 0.3, 1, 3 et 10 Hz Températures = -20, -10, 0, 10, 20, 30, 40, 50 C Le module complexe est le rapport entre la contrainte et la déformation pour un matériau viscoélastique. (Méthode LC )

10 Nomenclature des enrobés LC Enrobés grenus (EG) EG-10, EGA-10, EGM-10 Enrobés semi-grenus (ESG) ESG-10, ESG-14, ESG-5 Enrobé de correction EC-10, EC-5 Enrobés à matrice de pierre SMA-10 Enrobé pour couche de base GB-20 Norme 4202

11 ESG-10 vs EG-10 ESG-10 EG-10 Usage Surface Surface V be be 12,2 % 12,4% Macrotexture Très bonne Excellente Diminution du Bruit Classe de bitume Bon Très bon Tous PG ou PG 70-28

12 ESG-10 vs EG-10 Enrobé grenu (EG-10) Enrobé semi-grenu (ESG-10)

13 ESG-10 vs EG-10 En résumé Le ESG-10 est l enrobé de surface le plus utilisé, il performe bien sur tous types de route; Le EG-10 est utilisé sur autoroute, près des zones urbaines (diminution du bruit : contact pneu- chaussée) et possède une texture de surface très ouverte; Le EGA-10 est similaire (granulométrie) au EG-10 mais avec 1,3% de fibres d amiante et une plus forte teneur en bitume.

14 Enrobé grenu mince (EGM-10) Usages prévus Intervention palliative (~5 ans); Enrobé pour couche de surface; Caractéristiques Excellente résistance à l orniérage et forte texture de surface; Épaisseur de pose : 30 à 50 mm; Points à considérer Corrections à la surface à recouvrir; Vérifier la mise en oeuvre (planche d essai).

15 Enrobé grenu mince (EGM-10) EGM--10 EGM 30 mm; Teneur en bitume faible; Texture ouverte; Bonne résistance à l orniérage. l orniérage.

16 ESG-14 vs GB-20 Usage ESG-14 GB-20 Couche unique Couche de base Couche de base V be 11,4 % 10,2% Maniabilité Épaisseur min. Capacité de support Maniable Peu maniable 60 mm 80 mm Très bonne Excellente

17 ESG-14 vs GB-20 En résumé Le GB-20 reste le meilleur choix pour une couche de base. Possibilité d utiliser le ESG-14 (temps plus froid) mais diminution de capacité portante et de résistance à l orniérage; Le ESG-14 performe bien en couche unique mais il est plus difficile à formuler.

18 Enrobé à matrice de pierre SMA-10 Usages prévus Enrobé pour couche de surface; Utilisé surtout sur autoroutes ou routes avec fort volume de circulation et poids lourds; Caractéristiques Excellente résistance à l orniérage et forte texture de surface; Épaisseur de pose : 25 à 50 mm; Points à considérer Corrections à la surface à recouvrir; Vérifier la mise en oeuvre (planche d essai).

19 Enrobé à matrice de pierre SMA-10 Enrobé à matrice de pierre Enrobé conventionnel

20 Enrobé à matrice de pierre SMA-10

21 Enrobé à matrice de pierre SMA-10 avec bardeau

22 EC-10 & EC-5 Usages prévus Enrobés pour couche de correction et pour rapiéçage manuel (EC-5); Ne devrait pas être utilisé systématiquement en couche de roulement sur des autoroutes et sur les routes très sollicitées; Caractéristiques Très maniable; Épaisseur de pose : 20 à 40 mm (EC-10) Points à considérer EGM-10 plus adapté en couche de surface que le EC-10; En couche de surface : viser le côté pierreux (entre 66 et 70% au tamis 5mm).

23 ESG-5 Chaussée à durée de vie prolongée }}100 mm à 150 mm 30 à 60 mm SMA-10, EG-10, ESG-10 Zone GB-20 de compression élevée Enrobé à module élevé et résistant à l'orniérage. Épaisseur selon le besoin Effort maximum en tension Enrobé ESG-5 résistant à la fatigue 75 à 100mm Fondation granulaire ou stabilisée

24

25 Le choix des enrobés et usages

26 Les enrobés avec recyclés Modification du pourcentage de RAP: augmenter de 15 à 20% Projet de recherche pour évaluer les propriétés mécaniques de l enrobé comportant divers pourcentage de RAP: 0%, 15%, 20%, 25% et 30%; Essais sur l enrobé: densité max, PCG, orniéreur, retrait thermique; Essais sur le bitume récupéré: Tb, Te, FTIR et pénétration.

27 Critères d utilisation du bardeau Critères Enrobés de surface Enrobés de base % autorisé dans l enrobé 3,0 % 5,0 % Dimension du bardeau 10 mm 10 mm Ajustement de la teneur en bitume par rapport à la teneur initiale 0,24 % (*) 0,40 % (*) Conditions de circulation DJMA < Non autorisé sur les autoroutes Aucune restriction (*) Pour chaque 1% de bardeau ajouté dans l enrobé, il est permis de diminuer la teneur en bitume d ajout de 0,08%. Ceci correspond à une mobilisation du bitume du bardeau égale à 40%, sur la base d une teneur en bitume de 20% pour le bardeau.

28 Les enrobés tièdes Avantages environnementaux Diminution des température de malaxage et de compactage; Moins de fumées pour les travailleurs Avantages économiques Demande moins d énergie pour chauffer les constituants tonnes d enrobés tièdes posés en 2008.

29 Les enrobés tièdes (Rtes 122 et 155)

30 Conclusions La norme 4202 (enrobés formulés à la PCG) est complète et réponds à tous les besoins du MTQ; La norme 4201 est archivée et sera utilisée seulement pour les contrats en parachèvement; Le tableau «Critères de sélection des enrobés» se veut un bon résumé pour les usages, les performances, la mise en œuvre et les épaisseurs de poses pour chaque types d enrobés;

31 Conclusions (fin) Le pourcentage permis d enrobés recyclés dans les nouveaux enrobés est passé de 15 à 20% en 2008; Les bardeaux d asphalte (usage libre en respectant les critères d utilisation) et les enrobés tièdes (projets expérimentaux) peuvent être utilisés sur le réseau routier du MTQ, en assurant un suivi de comportement.

32 Questions?

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