Le bitume routier adapté aux applications non conventionnelles Yvan Paquin, ing. Directeur technique Formation technique Bitume Québec 2012 ÉTS 5 décembre 2012
Introduction Propriétés du bitume Matériau hydrophile Imperméabilité Capacité adhésive sur des granulats Colle Modifiable pour le rendre plus adapté au contexte Plus dur, plus flexible, plus collant (adhésivité), moins visqueux Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 2
Introduction Limitations de la présentation Aucune technique à l émulsion Applicable au contexte québécois Réalisations antérieures, récentes et dans un futur proche Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 3
Contenu de la présentation En chaussée Enrobés flexibles municipaux Enrobé à module élevé (EME) Enrobé phonique Membrane anti-remontée de fissures Enrobés colorés (volontairement non traité) Sur ouvrages d art Étanchéité mécanisée Hors route Circuit de course automobile Aéroport Pour ouvrages hydrauliques Noyau de barrage Pour applications industrielles et bâtiment Enrobé percolé Enrobé drainant pour surface sportive Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 4
Enrobés flexibles municipaux Enrobés conçus pour 2 différents besoins Réparations locales d urgence Support fissuré généralisé auquel il faut redonner une traficabilité Il existe 3 catégories d enrobés flexibles municipaux Enrobé froid (cold patch) Enrobé tiède flexible pour réparation locale Enrobé tiède de type «warm-mix» (1) Peu adapté pour le recouvrement de chaussée fortement dégradé» Même formulation que l enrobé à chaud Enrobé tiède flexible avec délais allongés d application manuelle (2) Enrobé tiède flexible pour application mécanisée (3) Attention : dans le milieu municipal, trois appellations «tiède» cohabitent dans le contexte local du Québec (voir guide Nids-de-poule du CERIU) Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 5
Enrobés flexibles municipaux Tiède flexible est différent de Tiède (2) «Cold patch» N est pas équivalent au «warm-mix» Source : CERIU Guide de bonnes pratiques de réparation des nids-de-poule, page 8 Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 6
Enrobés flexibles municipaux Enrobé froid Enrobé stockable disponible en vrac ou en sac de 22,7 kg ou 30 kg Capacité à remplir un volume Lien avec la densité Se traduit par un facteur de Hauteur Relative (HR) pour corriger le prix Méthode d essai projet LC 26-017 du 2011-10-14 Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 7
Enrobés flexibles municipaux Enrobé tiède flexible avec délais allongés d application manuelle Maniabilité et temps de conservation de 1 à 5 jours, mise en œuvre entre 40 et 90 C, compactage facilité Pour réparations hivernales sur plus grande superficie Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 8
Enrobé flexibles municipaux Enrobé tiède flexible pour application mécanisée Pour limiter la remontée de fissures sur support fortement dégradé Inspiré des enrobés mous scandinaves (ou soft asphalt) Module maximal de 1000 MPa à 10 C (ASTM D7369) Module maximal de 10 000 MPa à -10 C (ASTM D7369) Convient à un trafic léger mais possède une bonne résistance à l orniérage Avant Après Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 9
Enrobé à module élevé (EME) Particularités Un EME permet de réduire les épaisseurs dans une approche de dimensionnement mécanistique Dossier amorcé au sein du Comité technique de Bitume Québec Utilisation d un liant dur PG 88-28 Formulation d enrobé à faible teneur en liant pour favoriser la hausse du module élastique 4,0% de bitume Module 10 C, 10 Hz > 14 000 MPa Combiné granulométrique adapté pour ne pas compromettre la résistance à la fatigue ni la résistance à basse température Fatigue > 130 microdef TSRST environ -30 C pour les 2 formulations Tenue à l eau TSR > 85% Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 10
Enrobé à module élevé (EME) Planche d essai réalisé sur 2 formulations Rue de Bourgogne à Brossard EME Jauges de déformation EBHP Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 11
Enrobé à module élevé (EME) Planche d essai réalisé sur 2 formulations de EME Rue de Bourgogne à Brossard Jauge de déformation Jauge de déformation reliée au système d acquisition Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 12
Enrobé phonique (quiet pavement) Particularités Formulation et texture qui absorbe le bruit de roulement Liant modifié Granulométrie discontinue Calibre 0-10mm et 0-6mm Couche très mince 20 à 35mm Couche d accrochage avec taux augmenté Vides entre 12 et 15% Bulletin technique Bitume Québec à venir prochainement Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 13
Membrane anti-remontée de fissures Particularités Répartir les efforts de traction (bottom-up) à travers une membrane bitumineuse fortement modifiée avec polymères SAMI : Stress Absorbing Membrane Interlayer Répandeuse thermofluide pour bitume à 185 C 2,5 kg/m² Membrane recouverte d un enrobé coulé à froid (10 kg/m²) pour assurer la traficabilité des engins de mise en œuvre d enrobés ECF recouvert d une couche de roulement > 50mm selon le trafic Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 14
Membrane anti-remontée de fissures Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 15
Étanchéité mécanisée Particularités Étanchéité mécanisée sur ouvrages d art Sur dalle de béton : équivalent à la membrane de type 3 Émulsion Microbéton bitumineux très étanche (environ 9-11% de fines) Membrane fortement dosée en polymères (forte viscosité) Ardoisine épandue par gravillonnage Aspect final similaire à la membrane type 3 Sur dalle d acier Primer + membrane + ardoisine Haute cadence Rendement de 7000 à 8000 m² par jour Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 16
Étanchéité mécanisée Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 17
Circuit de course automobile Particularités Texture homogène et pas trop grenue Fortes contraintes de cisaillement Excellente cohésion du liant pour éviter l arrachement Planéité de surface exemplaire Uni irréprochable Écoulement de l eau Faible garde au sol des bolides Essais supplémentaires sur enrobés Envirage Cantabre Forte viscosité du liant implique une mise en œuvre attentionnée Compaction à surveiller Moyens particuliers (bâches, VTM, 2 finisseurs ) Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 18
Circuit Gilles-Villeneuve (2009) 8 courbes déficientes depuis le GP de 2005 Imposantes décélérations/accélérations Cohésion insuffisante pour les efforts de cisaillement Échauffement sévère de la piste pendant la course Technologie retenue en 2009 PG 82-28 Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 19
Caractéristiques du liant INFORMATIONS ABOUT SUPPLIER CARACTERISATIONS TESTS Supplier / Storage Location DSR - ORIGINAL BINDER - AASHTO T315 Construction DJL inc. Carignan T Ø dflx. G* δ G*/sin(δ) Manufacturing Location ( C) (mm) (%) (kpa) ( ) (kpa) Construction DJL inc. Carignan 81,9 25,0 12,10 1,240 66,7 1,350 Performance Grade Brand name 88 25,0 11,09 0,830 65,2 0,917 PG 82-28 Cariphalt Race track Te for G*/sin ( δ ) = 1.00 86,63 C Production date Batch # Caracterisation date DSR - BINDER AFTER RTFOT - AASHTO T315 19-mai-09 Cariphalt 09-EXP-1 19 et 20 mai 2009 T Ø dflx. G* δ G*/sin(δ) OTHER TESTS ( C) (mm) (%) (kpa) ( ) (kpa) Stability during storage _ R&B LC 25-003 C 80,5 Te for G*/sin ( δ ) = 2,2 85,6 C Storage to stability LC 25-003 C 22,0 BBR - BINDER AFTER RTFOT + PAV - AASHTO T313 Elastic recovery (25 C)-100mm of elongation - before RTFOT - LC 25-005 modified % 80 T S (60) m (60) T S (60) m (60) Solubility 1 gr. 2 gr. % - ( C) (MPa) ( C) (MPa) Specific gravity (25 C) ASTM D70 g/cm³ - -18,0 104 0,312-24,0 116 0,287 Ash content LC 25-008 % - Mass changes after RTFOT AASHTO T240 % -0,460 Temperature for m(60) = 0.300-20,9 Viscosity Brookfield 135 C AASHTO T316 Pa.s 2,345 Temperature for S(60) = 300 MPa -76,2 Tb ( C) = -30,9 Viscosity Brookfield 165 C AASHTO T316 Pa.s 0,640 BBR - ORIGINAL BINDER - AASHTO T313 Viscosity Brookfield 180 C AASHTO T316 Pa.s 0,430 T So mo T So mo Penetration (3 hres) at 4 C, 200 g, 60 sec 1/10 mm 44 ( C) (MPa) ( C) (MPa) before RTFOT - ASTM D5-18,0 64 0,398 Penetration (3 hres) at 25 C, 100 g, 5 sec 1/10 mm 65-18,0 77 0,376 before RTFOT - ASTM D5 Softening point before RTFOT - ASTM D36 C 83,8 Penetration (3 hres) at 25 C, 100 g, 5 sec 1/10 mm 40 Temperature for m(60) = 0.300 after RTFOT - ASTM D5 Penetration (3 hres) at 4 C, 200 g, 60 sec 1/10 mm 32 Temperature for S(60) = 300 MPa after RTFOT - ASTM D5 Value So (MPa) 70 Value mo 0,387 % 61,5 Pen retention Elastic recovery (25 C)-100mm of elongation - after RTFOT - LC 25-005 modified % 95 Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 20
Configuration de la piste 10 P2 P3 14 1 2 9 4 P1 7 6 Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 21
Exemples de courbes à corriger Courbes 1 et 2 (Senna) 1 2 Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 22
Exemples de courbes à corriger Courbe 10 (épingle) 10 Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 23
Exemples de courbes à corriger Réparations de la courbe 6 Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 24
Déroulement des travaux Travaux préparatoires Fraisage des zones problématiques (courbe 10 - épingle) Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 25
Déroulement des travaux Travaux préparatoires Fraisage du joint longitudinal en escalier (courbe 14) (source R. Harrington) Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 26
Déroulement des travaux Mise en œuvre des enrobés Sablage à la fin de la zone pour faciliter le nettoyage (courbe 10) (source R. Harrington) Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 27
Déroulement des travaux Mise en œuvre des enrobés Leveling course (courbe 10) (source R. Harrington) Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 28
Déroulement des travaux Mise en œuvre des enrobés Relevés d uni sur leveling et surface (courbe 10) (source R. Harrington) Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 29
Déroulement des travaux Mise en œuvre des enrobés Leveling course (courbe 6) (source MTQ) Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 30
Déroulement des travaux Mise en œuvre des enrobés Joint Crafco sur surface dans les courbes 1-7-10-1414 (courbe 1) Bitume (source Québec 5 R. déc. Harrington) 2012 - page 31
Déroulement des travaux Mise en œuvre des enrobés Surface course (courbe 10) (source R. Harrington) Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 32
Déroulement des travaux Mise en œuvre des enrobés Scellement préventif au SP-50 de tous les joints (courbe 10) Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 33
Avant/Après 10 10 Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 34
Aéroport Particularités Plusieurs zones avec fonctions et sollicitations différentes Taxiway Terminal Piste : exigences très spécifiques Formulation pour réfection de la piste Plus grossier qu un ESG-10 CPP > 0,48 Formule riche en liant (>5,4%) Formulation Marshall, marteau manuel 75 coups Stabilité > 14 000 N Texture minimale pour éviter la glissance Aucun rejet de gravillons Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 35
Aéroport Particularités Planche d essai de 500T Hauteur au sable > 0,7 Essai de glissance SFT par véhicule SAAB (FAA) > 80 20 résultats d essais Production Centrale et laboratoire sur le site Vides > 2% en tout temps Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 36
Aéroport Particularités Mise en oeuvre Planage préalable avec système 3D : une première au Québec Couche d accrochage SS-1P posée en 2 couches successives de 0,15 l/m² résiduel avec délai minimal de 24 heures de cure avant la pose des enrobés Mise en œuvre avec guidage par corde VTM Bande de 500m linéaire maximum, 8m de largeur Thermographie Uni vérifié par l Indice du Boeing Bump Index Fournir au moins 5 rouleaux compacteurs, dont 2 pneumatiques Joints froids (transversaux/longitunaux) : CRAFCO Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 37
Planage fin 3D Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 38
Réfection de la piste principale Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 39
Noyau de barrage Particularités Réaliser un mur en enrobé étanche d environ 0.8 à 0.5m de largeur monté en couche de 200 à 250mm, pouvant s élever à 125m de hauteur (jusqu à 750 couches d enrobés!) Technique du Asphalt Concrete Rockfill Dam (ACRD) Environ 7% de bitume 10-16% au 80 microns Vides Pour plus d infos, voir la présentation de Simon Grenier de Qualitas, Congrès Bitume Québec, Mars 2012» Labo < 2%» Chantier < 3%»»»»»»» Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 40
Noyau de barrage Source : Simon Grenier Qualitas et Hydro-Québec Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 41
Enrobé percolé Particularités Usage industriel ou trafic lourd Contraintes de cisaillement Contraintes statiques de poinçonnement Combinaison d enrobé drainant percolé avec coulis de ciment Enrobé 0-14mm en 50mm 22-25% de vides communicants Coulis de ciment avec résine pour combler les vides Plaque vibrante pour faciliter la percolation Environ 20 kg/m² de coulis Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 42
Enrobé drainant pour surface sportive Particularités Enrobé drainant sous la surface de gazon synthétique de façon à éliminer très rapidement l eau de pluie vers les drains Exemples de spécifications Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 43
Enrobé drainant pour surface sportive Exemples de coupe-type Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 44
Conclusion Les liants bitumineux peuvent servir à une multitude d usage dans les ouvrages de génie civil Simple adaptation au contexte Modification du liant Polymères et autres additifs Modification du squelette granulaire de l enrobé Granulométrie Fines (mastic) Bitume Québec 5 déc. 2012 - page 45