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Comité Technique Bitume Québec Congrès 2015, Mont Ste-Anne Jeudi 19 Mars 2015

Techno-Bitume no.9

Participants à la rédaction, Comité technique de Bitume Québec:

.Catherine Lavoie, Bitume Québec

.René Dufresne, Bitumar

.Alan Carter, ÉTS

.Florient Lafage, ACRGTQ

.Frédéric Noël, Gécan International

.Mathieu Meunier, Solmatech

.Jacques Ferland, Béton Provincial

.Marc Proteau, Groupe Eurovia Amériques

Techno-Bitume no.9

Contenu de Bulletin:

.Définition;

.Les domaines d’emploi;

.L’approche de dimensionmement Mécanistique-Empirique;

.La rigidité des enrobés (Modules complexes);

.La résistance en fatigue;

.Le retrait thermique empêché;

.La formulation des EME;

.Particularités lors de la mise en oeuvre;

.Comparaison de différentes structures de chaussées

.Conclusion

.Fiche EME-14

Techno-Bitume no.9

Définition

.Les EME sont des enrobés haute performance:

.Module de rigidité élevée jusqu’à 3 fois > que les formulations

conventionnelles;

.Résistance exceptionnelle en fatigue;

.Résistance exceptionnelle à l’orniérage;

.Résistance adaptée aux retraits thermiques;

.Les EME permettent la réalisation de chaussée souples pour trafic exceptionnels avec les avantages suivants:

.Augmentent la durée de vie de la chaussée;

.Diminuent les épaisseurs des couches;

.Diminuent les coûts;

.Favorisent les gains environnementaux.

Techno-Bitume no.9

Les domaines d’emploi

.Type de travaux:

.En Construction neuves;

.En Renforcement;

.En Réfection;

.Tout type de trafic; .Autoroutes et boulevards industriels fortements sollicitées;

.Voies à trafic lent et canalisé tels que voies autobus;

.Quais de déchargement, aires de stockage pour engins lourds;

.Carrefours giratoires EME-10;

.Couches de roulement très fortement sollicitée aux cisaillement et a l’orniérage – EME-10

Techno-Bitume no.9

L’approche de dimensionnement Mécanistique-Empirique

.La prise en compte du comportement mécanique:

.Module de rigidité;

.Résistance en fatigue;

.Modélisation du comportment mécanique sous sollicitation du trafic:

.Calculs de distribution des contraintes et déformations; selon la rigidité des couches;

.Résistance a l’endommagement par fatigue;

Mars 2010 - page 7

Note: 1

Techno-Bitume no.9

L’approche de dimensionnement Mécanistique-Empirique Modélisation

Techno-Bitume no.9

L’approche de dimensionnement Mécanistique-Empirique Résistance en fatigue

Techno-Bitume no.9

La Rigidité des enrobés (Modules complexe) Prise en compte du comportement Viscoélasticité linéaire

Techno-Bitume no.9

La Rigidité des enrobés (Modules complexe, TCD) Prise en compte du comportement Viscoélasticité linéaire

EME-14 Module Dynamique |E*|, Traction-compression, LC 26-700, Essai abrégée

|E*| = (E1² + E2²) ½

Fréquence │E*│ (MPa) Spécification

T = 10°C 10 Hz 15113 > 14 000 MPa

T = 15°C 10 Hz 11561 > 11 000 MPa

Techno-Bitume no.9

La Rigidité des enrobés (Modules complexe) Courbes Isothermes

Principe d’équivalence

fréquence-température

Techno-Bitume no.9

La Rigidité des enrobés (Modules complexe) Courbes Maîtresse

MODELE WITCZAK DE MODULE DYNAMIQUE. LOG lE*l (MPa)

0,08

35

618

43380

δ α β γ a1 a2

-0,450 5,200 -2,000 -0,285 -0,160 6,11E-04

Emin (MPa) =

Emax (MPa) =

RMSE log IE*I =

R² log IE*I =

n =

Tréf = 10°C

200

2000

20000

1,0E-04 1,0E-02 1,0E+00 1,0E+02 1,0E+04 1,0E+06

Mo

du

le d

yn

am

iqu

e, |E

*| (M

Pa

)

Fréquence équivalentes : aT.fr (Hz)

Courbe maitresse a 10°C et modelisation de Witczak

Courbemaitresse de|E*| à 10°C

|E*| deWitczak

|E*| 0°C, 1 Hz = 22 170 MPa

Techno-Bitume no.9

La résistance en Fatigue Essai traction-compression

Principe et méthodologie Essai de fatigue .Essai réalisé: Étude du comportement des mélanges bitumineux en fatigue sous chargement en traction-compression avec un signal sinusoïdal dans la plan axial. Ces charges entrainent des impulsions répétées de contrainte provoquant la rupture de l’éprouvette par fatigue. Les manipulations sont réalisées à une fréquence de 10 Hz et une température de 10°C;

.Éprouvettes (même que modules) de 75 mm diam. et 150 mm de hauteur;

.Niveaux de déformation variables (amplitude crête à crête) en µdef (10^-6);

.Essais réalisés sur 9 à 18 éprouvettes divisées en 3 lots;

.Les amplitudes de déformations doivent êtres choisies de telle manière que les résultats encadrent la valeur de 1 million de cycles.

Déroulement de l’essai de fatigue

Techno-Bitume no.9

La résistance en Fatigue Essai traction-compression

Traitement des données

Critère de rupture Nf50%

Techno-Bitume no.9

La résistance en Fatigue Essai traction-compression

Age Vides

(jours) %

1 92 3,94 -3,180 3800000 130,0 6,580

2 109 3,78 -3,231 3600000 130,0 6,556

7 252 3,43 -3,079 2895000 130,0 6,462

3 115 3,54 -3,912 1125000 170,0 6,051

4 121 3,90 -4,657 988500 170,0 5,995

8 271 3,66 -4,464 1065000 170,0 6,027

5 127 3,40 -5,282 250000 210,0 5,398

6 133 3,82 -5,955 225000 210,0 5,352

9 278 3,19 -5,504 275000 210,0 5,439

Résultats des éprouvettes testées en fatigue, à 10°C, 10Hz

N°

Eprouvette

Force

initiale

(kN)

Nombres de

Cycles Nf50%

(N)

Déformation

Imposée (µɛ) Ecart-type Log

(N)

LO

T 1

3431667 6,533 0,06

LO

T 2

1059500 6,024 0,03

LO

T 3

250000 5,396 0,04

Moyenne (N) Log(N)

Moyenne

sur

Log(N)

Ɛt adm=Ɛ6(NE/106)b

Résistance en Fatigue Analyse des dommages cumulés, Loi de Miner

Techno-Bitume no.9

Le retrait thermique empêché

Techno-Bitume no.9

La formulation des EME-14, EME-10

Résumé de l’approche Technologique: .Enrobés bitumineux de base et liaison haute performance, Norme NF EN 13108-1;

.Application en couche d’épaisseur de 50 à 90 mm, EME-14;

.Application en couche d’épaisseur de 40 à 70 mm, EME-10;

.Performances Mécaniques:

.Module de rigidité a 10°C de l’ordre de 14 000 Mpa (2 à 3 fois plus

élevé qu’une GB-20 a base de bitume PG 58-28);

.Résistance à la fissuration par retrait thermique jusqu’à -28°C;

.Résistance en fatigue (déformations répétées 1 million de cycles) > 150 µdéformation;

.Résistance exceptionnel a l’orniérage;

Techno-Bitume no.9

La formulation des EME-14, EME-10

Techno-Bitume no.9

La formulation des EME-14, EME-10

Techno-Bitume no.9

Particularité lors de la mise en oeuvre

Techno-Bitume no.9

Particularité lors de la mise en œuvre EME -14, planche d’essai rue Bourgogne, Brossard

Techno-Bitume no.9

Comparaison de différentes structures de chaussées

-65.3 µdef

99.0 µdef

-35.7 µdef

71.3 µdef

Dimensionnement de chaussée avec EME-14 Cas 12, fortement sollicitée

Modélisation de la structure

Calcul élastique : modèle de Burmister

multicouche élastique linéaire

interfaces collées ou glissantes

couches infinies en plan

et calcul de son comportement au passage du 1/2 essieu de référence

t ou t et z calculés avec les logiciels ALIZE ou ECOROUTE

Techno-Bitume no.9

Conclusion

.Les EME 14 et EME-10:

.Enrobés avec de très bonnes performances rhéologiques;

.Très grande avancée dans le domaine des chaussées bitumineuses en région froide;

.Permet la conception de chaussées bitumineuses pour trafic très sévère:

.Autoroutier supérieur;

.Blv urbains et industriels

.Corridors d’autobus et Carrefours giratoires

.Expériences de chantiers a venir;

.Solution Économique (performance long terme).

Techno-Bitume no.9

Fiche Technique EME-14

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Merci de votre attention