Évaluation des performances et du comportement des enrobés coulés à froid formulés avec des matériaux bitumineux recyclés

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1 Évaluation des performances et du comportement des enrobés coulés à froid formulés avec des matériaux bitumineux recyclés Présenté par : Alan CARTER (Ing., Ph. D,ÉTS) Arbia GARFA (Ph. D student, ÉTS) 1 Décembre 2015

2 Introduction PLAN Qu est ce qu'un ECF? Objectifs Démarche Scientifique et Matériaux Résultats Conclusion et Perspectives 2

3 Introduction Qu est ce qu'un ECF? Un ECF est un enrobé, coulé en place pour couche de surface, destiné à imperméabiliser les supports de chaussée et à apporter une très bonne adhérence. ECF Squelette granulaire Liant hydrocarboné + fines Granulats Emulsion (bitume+ additifs) Additifs (régulateur de rupture) Eau d apport 3

4 Introduction [Larry Galehouse, 2006] 4

5 Introduction Performances d un ECF Imperméabiliser les supports Apporter une très bonne adhérence Supporter le trafic Résister aux aléas climatiques Nécessité de réaliser des essais : Mécaniques Rhéologiques, Physico-chimiques 5

6 Introduction Domaines de réutilisation des AE Recyclage «à chaud» en centrale d enrobage Enrobé bitumineux à chaud Enrobé bitumineux tiède Retraitement à froid En centrale En place Technique à chaud Ne peut pas être appliquée aux ECF Technique à froid, Proche de la technique des ECF mais couches plus épaisses 7

7 De nombreux projets d ECF réussis basés surtout sur le savoir faire L ECF en géneral: Mix design Caractérisation Problématique Formulation d un ECF avec agrégats d enrobé Rôle du liant d AE dans l ECF? L émulsion d ajout doit-elle se faire avec un liant bitumineux spécifique? Nécessité d additifs Nature des recyclés Méthodes expérimentales d évaluation de l ECF recyclé? 8

8 Objectifs Compréhension du comportement d un enrobé coulé à froid (ECF) fabriqué avec des matériaux recyclés : Formulation ( nature des AE, taux, additifs ) Évaluation de la formulation selon les normes de L ISSA ( International Slurry Surfacing Association) Introduction d un nouveau essai d évaluation: Hilt Cohesion Test (HCT) 9

9 Démarche scientifique & Matériaux Caractérisation des matériaux Paramètres fixes - Nature émulsion - RAP - Eau (11%) - Ciment (1%) Paramètres variables - Teneur en émulsion - Granulométrie Validation par les essais de l ISSA 1,5cm ECF Gamelle Abrasion Cohésion déplacement 12

10 Démarche scientifique & Matériaux Matériaux utilisés Agrégats d enrobés (0-5mm) Ciment Emulsion cationique CQS ( 65% Bitume) + Eau 10

11 Démarche scientifique & Matériaux 13

12 Démarche scientifique & Matériaux Mélanges Teneur en Émulsion (%) Dense-dense # 1 12,3 Dense-dense # 2 10 Dense-dense # 3 9 Dense-fin # 4 10,3 Dense-fin # 5 9 Dense-fin # 6 8 Dense- grossier # 7 11 Dense- grossier # 8 10,5 Dense- grossier # mélanges testés Différentes granulométries ( teneur en eau et en additifs fixes) 14

13 Démarche scientifique & Matériaux Essais standard imposés par ISSA Modified Cohesion Test (ISSA TB 139) Wet Track Abrasion Test (ISSA TB 100) Multilayer Loaded Wheel Test (ISSA TB 147) Essai complémentaire Hilt Cohesion Test 11

14 Cohésion (kg.cm) Résultats Essai de Cohésion pour ECF de référence ( 12.3% EB, 11% Eau, 1% ciment) Limite.min ISSA min 60 min Dense-dense Dense-fin Dense-grossier 15

15 Cohésion (kg.cm) Résultats Essai de Cohésion à 30 min Limit. Min ISSA , ,8 11,9 8,2 11,8 9,4 11, DD 1 DD 2 DD 3 DF 4 DF 5 DF 6 DG 7 DG 8 DG 9 15

16 Cohésion (kg.cm) Résultats Essai de Cohésion à 60 min ,9 13,9 12,8 15,3 11,9 12,1 10,9 14,8 10 8, DG 1 DG 2 DG 3 FG 4 FG 5 FG 6 CG 7 CG 8 CG 9 16

17 Perte en masse (g/m 2 ) Résultats Test Abrasion (60min) Limit. Max ISSA , ,5 0 DD 1 DD 2 DD 3 DF 4 DF 5 DF 6 DG 7 DG 8 DG 9 17

18 Déplacement latéral (%) Résultats Essai de déplacement 9 7,5 8 7 Limit. Max ISSA 6, ,4 4,1 3, ,7 1,9 2,4 1 0 DD 2 DD 3 DF 4 DF 5 DF 6 DG 7 DG 8 DG 9 17

19 Résultats Premières conclusions Mix design: Émulsion, Additifs Caractérisation selon les spécifications du l International Slurry Surfacing Association ISSA) : Compatibilité de l émulsion Bonne compatibilité entre l émulsion et les granulats vierges. Mauvaise compatibilité entre l émulsion et les agrégats d enrobés Choix du mélange dense-grossier # 9 18

20 Results (Coarse-Graded #9) Essais complémentaires : COHÉSION Temps (min) 0,2% ciment+ emulsion Europe 0,3% ciment+ emulsion Europe 0,5% ciment+ emulsion Europe 1% ciment+ emulsion Europe 1,5% ciment+ emulsion Europe 2,0% ciment+ emulsion Europe 2,5% ciment+ emulsion Europe 30 10,5 10,8 11,2 11,2 9,8 9,7 9, , ,8 13, ,2 19,5 22,9 20,3 21,0 14, ,6 16,8 21,5 21,9 17,3 18,2 19

21 Cohesion (Kg.cm) Results (Coarse-Graded #9) min 60 min 24 h 48 h % cement+ EE 0.3% cement+ EE 0.5% cement+ EE 1% cement+ EE 1.5% cement+ EE 2% cement+ EE 2.5% cement+ EE Reference Coarse-graded 21

22 Résultats (Dense- Grossier #9) Nouveau Test: Hilt Cohesion Test HCT Essai HCT ECF de référence ECF recyclé Valeur référence Temps de cassure ( 30 min ) Temps de cassure ( 60 min ) 2 min sec 1 min 30 3 min 70 1 min 40-22

23 Conclusions & Perspectives Conclusions: Possibilité de réaliser des ECF avec des matériaux 100% recyclés: Nature d émulsion Additifs Problème de cohésion : compatibilité émulsion / agrégats d enrobés L augmentation du temps de l essai de cohésion meilleurs résultats. 23

24 Perspectives: Conclusions & Perspectives Essai de vieillissement 24

25 Spectroscopie et Rhéologie G*(MPa) Module complexe (G*) en fonction de la fréquence (F(f)) à 20 C en PP8 2,05E+07 5,12E+06 1,28E+06 Bitume AE j9 50% j9 20% j9 ref bitume pur 3,20E+05 8,00E F(Hz) 25

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