Essais complémentaires au système SHRP DENT BBR Extentionné Déformations Répétées & Recouvrance au Fluage (MSCR)
SOMMAIRE DENT (Double Edge Notched Tension Test) Traduction non-officielle «Essai de tension sur éprouvette à double encoche» Historique Objectif scientifique Planche d essai Résultats Méthode d essai Appareillage Procédure Révision #27 Mesures typiques & résultats Répétabilité & Reproductibilité Futur pour cet essai
SOMMAIRE BBR Extentionné Historique Contemporain à DENT Limite lors du programme SHRP Objectif scientifique Méthode d essai Appareillage Procédure Résultats
SOMMAIRE MSCR (Multiple Stress Creep Recovery) Traduction non-officielle: «Déformations Répétées & Recouvrance au Fluage» Historique - Programme SHRP Objectifs scientifiques: Amélioration de la mesure de recouvrance élastique Développement d un meilleur critère pour la fatigue Inclusion de la sollicitation (trafic) comme critère Reconnaissance de la contribution des polymères Méthode d essai Appareillage Température d essai Mesures typiques & résultats Futur pour cet essai
DENT Historique 2004 Hesp & Al. Queen s U. «AASTHO M320 asphalt binder grading method has shown, on more than one occasion, its inability to predict th low- temperature and fatigue fracture performance in practice» AASTHO ne prédit pas l arrivée des fissures transversales Ces résultats montrent la nécessité d une nouvelle méthode d évaluation de la basse température
DENT Historique 2006 Zofka & Marasteanu U of Minnesota (ASTM #JTE100678) Corrélation entre Tension Directe et DENT (ajout d encoches) Essai effectué à la même température que BBR et Tension Directe Préparation des éprouvettes est critique et demande dextérité et expérience
DENT Historique - Hesp 2004
DENT Historique - Hesp 2004
DENT Historique - Hesp 2009 «L essai de Tension Directe a été abandonné à cause de sa mauvaise reproductibilité DENT contourne les difficultés de l essai de Tension DENT contourne les difficultés de l essai de Tension Directe en testant les échantillons dans leur phase ductile, ce qui donne d excellents résultats de reproductibilité».
DENT Historique - Hesp 2004
Méthode d essai Des paires d éprouvettes sont coulées dans des moules Des encoches forment des ligaments de 5, 10 et 15mm au centre Les éprouvettes sont étirées jusqu à rupture dans un ductilomètre pourvu d une cellule de charge mesurant la force Un logiciel cumule les forces mesurées à intervalle de 0.3 seconde Un tableau Excel fait l intégration de la force par le déplacement La force de rupture à allongement zéro est calculée par méthode graphique (ordonnée à l origine)
Moule DENT
Résultats DENT
Lab No. MTO Enhanced Correlation Program - 2011 PG64-34 Test 11-A Dent results We βwp Ave CTOD P peak R square 1 7.9043 3.3839 18.5503 21.2625 0.9976 2 3.4833 3.1517 8.3664 21.3213 0.9975 3 10.1183 2.6560 36.4532 13.8785 0.9921 4 7.1753 2.4693 21.0785 15.7950 0.9983 5 8.9252 2.6219 29.1891 14.7903 0.9999 6 7.0385 3.5832 13.4224 25.7305 0.9970 7 4.4069 3.6292 13.1578 17.0812 0.9999 8 4.3913 0.9711 11.7333 18.8160 0.9998 9 12.6781 2.3482 56.0805 11.1206 0.9867 Average 7.3468 2.7572 23.1146 17.7551 0.9965 Std.Dev. 2.9861 0.8261 15.2753 4.4984 0.0044
Le futur: La reproductibilité est un problème! La méthode d essai en est à la révision #27! MTO utilise quand même cet essai dans ses contrats À lire: «Relationship of Asphalt Binder Properties to Cracking in Five Year Old Test Sections» G. Huber(Heritage Group), P. Marks(MTO), A. Brown (OHMPA) & C. Raymond (MTO) - CTAA 2012 Conclusions: DENT n a qu une faible corrélation avec la fissuration BBR Extentionné donne une bonne corrélation avec la fissuration
BBR Extentionné Historique: SHRP-A-369 (Avril 1994): Bitumes conventionnels Flexion de poutre de -5ºC à -35ºC Conditionnement de 30 minutes à 96 heures La période choisie pour des raisons pratiques La période de référence était de 2 heures Mêmes planches d essai que DENT
BBR Extentionné Objectifs scientifiques: La rigidité du bitume change en fonction du temps de conditionnement L importance de l effet dépend de la méthode de modification Hesp (2009) et Huber (2012) sont d accord: L essai BBR Extentionné est valide et est un meilleur prédicteur de la fissuration par retrait thermique que AASTHO M-320
Méthode d essai Identique à l essai actuel de flexion de poutre sauf: 10 poutres du même échantillon sont préparées 5 conditionnées à la température normale (e.g. -24ºC) 5 conditionnées à 10ºC plus chaud (e.g. -14ºC) Les «S» et «m» sont mesurés après 60m, 24h et 72h Chaque résultat est la moyenne de 2 poutres Au total 12 essais de flexion de poutre sont requis Équipement additionnel: Minimum 2 congélateurs capable de -36ºC... Et davantage si plusieurs lots de grades différents en-deçà de 72 heures...
BBR Extentionné Résultats: BBR Extentionné est un meilleur prédicteur de la fissuration Températures limites mesurées par BBR Extentionné sont de 2 à 6ºC plus élevées que par AASTHO M 320 Hesp associe la différence entre M 320 et BBR Extentionné à la méthode de formulation du bitume Huber mentionne que les données disponibles ne permettent pas de dégager une cause pour la différence de vieillissement des bitumes
BBR Extentionné Proposition au MTO: Au lieu de PG58-34 BBR Extentionné: Zone PG58-40
MSCR (Multiple Stress Creep Recovery) Traduction non-officielle: Recouvrance au fluage après déformations répétées Historique - Programme SHRP Objectifs scientifiques: Amélioration de la mesure de recouvrance élastique Inclusion de la sollicitation (trafic) comme critère Développement d un meilleur critère pour la fatigue Reconnaissance de la contribution des polymères Méthode d essai Appareillage Mesures typiques & résultats Normes selon niveau et type de sollicitation
MSCR (Recouvrance au fluage après déformations répétées) Programme SHRP: Depuis début de SHRP, la spécification pour température haute = T climat + 0, 1 ou 2 échelons pour la sollicitation «Grade Bumping» MSCR est une amélioration technique du système SHRP permettant une meilleure caractérisation des propriétés haute température Nouvel Essai - AASTHO TP70 Nouveau critère: «Jnr» au lieu du RTFO G*/sin δ Nouvelle nomenclature des grades PG (MP-19)
MSCR (Recouvrance au fluage après déformations répétées) Objectifs scientifiques: Reconnaissance de la contribution des polymères Inclusion de la sollicitation (trafic) comme critère Amélioration de la mesure de recouvrance élastique Développement d un meilleur critère pour la fatigue
MSCR (Recouvrance au fluage après déformations répétées) Méthode d essai Appareillage: Rhéomètre de cisaillement dynamique (DSR) Logiciel d exécution automatique Essai: Bitume après vieillissement au four rotatif (RTFO) Contrainte faible intensité - 10 cycles de cisaillement: 1 seconde à 0.10 kpa, 9 secondes de relaxation Contrainte forte intensité - 10 cycles de cisaillement : 1 seconde à 3.20 kpa, 9 secondes de relaxation
MSCR (Recouvrance au fluage après déformations répétées)
MSCR (Recouvrance au fluage après déformations répétées)
MSCR (Recouvrance au fluage après déformations répétées) Complaisance non recouvrable: J = Ű nr3.2 10 / 3.2 [kpa -1 ] Recouvrance élastique: R 3.2 = Σ(ɣ r /ɣ p ) /10 [%]
MSCR (Recouvrance au fluage après déformations répétées)
MSCR (Recouvrance au fluage après déformations répétées) Niveaux de sévérité: «S» J nr3.2 <4.0 [Régulier] «H» J nr3.2 <2.0 [Lourd] «V» J nr3.2 <1.0 [Très Lourd] «E» J nr3.2 <0.5 [Extrême]
MSCR (Recouvrance au fluage après déformations répétées)
MSCR (Recouvrance au fluage après déformations répétées) Mesures typiques & résultats
MSCR (Recouvrance au fluage après déformations répétées) Mesures typiques & résultats
MSCR (Recouvrance au fluage après déformations répétées) Conclusion: MSCR ajoute la dimension de sollicitation au système PG MSCR mesure la recouvrance élastique plutôt que la recouvrance élastomérique L essai requiert les mêmes rhéomètres déjà utilisés pour la certification des bitumes PG Un logiciel additionnel est nécessaire et déjà disponible chez les fournisseurs de rhéomètres Le futur: Remplacement de l essai de la recouvrance élastique par ductilomètre (T-301) par le MSCR TP-70 Déjà en 2013, le MTQ exigera les résultats MSCR pour accumuler des données appropriées pour notre région