Les essais qualitatifs réalisés sur les enrobés et leurs constituants

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1 Les essais qualitatifs réalisés sur les enrobés et leurs constituants Formation sur la gestion de la qualité en chaussées souples Par: Alexis Mailloux Jacques Chénard 30 novembre et 1 er décembre 2011

2 Plan de la présentation Introduction Caractérisation des granulats Essais sur les enrobés bitumineux Essais sur les bitumes Conclusion Période de questions 2

3 Caractérisation des granulats + Caractéristiques de fabrication + Caractéristiques intrinsèques + Caractéristiques complémentaires 3

4 + Analyse granulométrique + Objectif: - Déterminer la répartition des différents calibres de grains d'un matériau granulaire - Déterminer les classes granulaires + Méthodes : Tamisage et sédimentométrie + Résultats : - Pourcentages (masse) de grains passant par tamis - Courbe granulométrique 4

5 + Particules plates et allongées + 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 + Résultats : % masse de particules plates % masse de particules allongées 5

6 + Fragmentation + Objectif : Déterminer le pourcentage de particules ayant au moins une face fragmentée + Méthode : Tri manuel des granulats + Résultats : % (masse) de granulats fragmentés 6

7 + Exigences Caractéristiques de fabrication des gros granulats Caractéristiques de fabrication Méthode d essais Catégories de gros granulats a b c Particules fracturées, % LC Particules plates, % LC Particules allongées, % LC

8 + Densité des granulats + Objectif: Déterminer la densité brute (critère de formulation) + Méthode : Pesée dans l air et dans l eau + Résultats : Densité brute des granulats (Dgb) 8

9 + Micro Deval + Objectif: Évaluation de la dégradation d un matériau et production de particules fines + 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

10 + Los Angeles + 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 10

11 + Exigences Caractéristiques intrinsèques des gros granulats Caractéristiques intrinsèques Méthode d essais Catégories de gros granulats Micro-Deval (MD), % LC Los Angeles (LA), % LC MD + LA

12 + Friabilité + 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) + Résultats : % (masse) de particules passant le tamis 80 µm 12

13 + Exigences Caractéristiques intrinsèques des granulats fins Caractéristique intrinsèque Méthode d essais Catégories de granulats fins 1 2 Micro-Deval (MD), % LC Friabilité, % LC

14 + Caractéristiques complémentaires + Propreté + Mottes d argiles et particules friables + Coefficient d écoulement + Polissage par projection 14

15 + Exigences Caractéristiques complémentaires Caractéristique complémentaire Méthode d essais Couche de base, couche de correction et chape d étanchéité Couche unique et couche de surface Gros granulats Propreté (particules < 80 µm) [gravières et sablières], % max. Propreté (particules < 80 µm) [carrières], % max. Coefficient de polissage par projection (min.) CSA-A23.2-5A 1,0 1,0 CSA-A23.2-5A 1,5 1,5 LC s. o. 0,45 Caractéristique complémentaires Méthode d essais Granulats fins Teneur en mottes d argile, % max. CSA-A23.2-3A 2,0 Coefficient d écoulement LC Teneur en particules inférieures à 5 µm, % max. LC

16 Essais sur les enrobés 16

17 + Teneur en bitume + 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 17

18 + Densité maximale + Objectif : Déterminer la densité maximale d un enrobé + Méthode : Vacuum et pesée dans l eau + Résultats : Densité maximale (Dmm) 18

19 + Densité brute + 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) 19

20 + Presse à cisaillement giratoire (PCG) + 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 (V i ) - % de vide comblé par le bitume (VCB) - Indices du potentiel de ressuage du mélange 20

21 + Exigences MTQ 21

22 + Orniéreur + 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 22

23 + Exigences MTQ 23

24 + Méthode Marshall + 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 - Calcul du quotient Marshall (S/F) 24

25 + Autres essais + 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) 25

26 Essais sur les bitumes 26

27 + Vieillissement à court terme (RTFOT) 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 d air chaud dans un four à 165 C durant 75 minutes + Résultats : Aucun, ces une procédure de conditionnement du bitume 27

28 + Vieillissement à long terme (PAV) 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 + Résultats : - Aucun, ces une procédure de conditionnement du bitume - Peut être additionnée au RTFOT (simulation de 7 à 10 ans) 28

29 + Essai DSR (Rhéomètre à cisaillement dynamique) + 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 + Résultats : - Te (bitume d origine) - Te (bitume vieilli à court terme) 29

30 + Essai BBR (Rhéomètre à flexion de poutre) + 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) + Résultats : Tb (bitume vieilli à long terme) 30

31 + Recouvrance d élasticité + 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) 31

32 + Résistance au désenrobage + 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 + Résultats : Enrobage résiduel exprimé en pourcentage 32

33 + Viscosité Brookfield + 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 + Résultat : Exprimé en Pa s 33

34 + Teneur en cendre + 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 % 34

35 + Point éclair + 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 35

36 + Stabilité au stockage + 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 aux conditions d entreposage. + Résultats : - Température de la stabilité au stockage (SS) - Point de ramollissement moyen (TBAmoy ) 36

37 + Conclusion 37

38 Merci de votre attention lvm.ca 38

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