BULLETIN DE LA RILEM

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RILEM BULLETIN

ENSEIGNEMENTS TIRES DES T R A V A U X DU TROISI I~ME COLLOQUE I N T E R N A T I O N A L CONSACRE A U X

<~ ESSAIS SUR LIANTS ET MATI~RIAUX H Y D R O C A R B O N E S )~

J. HUET, Dr Sc. President de la Commission RILEM 56 MHM

Organisation et ob jec t i f

Le troisi6me colloque international RI- LEM consacr~ aux essais sur liants et mat~- riaux hydrocarbon~s s'est tenu & Belgrade en septembre 1983, faisant suite & ceux de Dresden (1968) et de Budapest (1975) ainsi qu'au symposium sur invita- tion de Darmstadt en 1978 et consacr6 plus particuli~rement ~ la susceptibilitb thermique de la consistance des liants hydrocarbon~s.

II ~tait organis~ par la Commission Tech- nique RILEM 56 MHM <( Ma- t~riaux Hydrocarbon~s- Hydrocarbon Materials ~ sur le plan scientifique, aveo le concours technique de I'lnstitut za Puteve (Institut yougoslave des Routes) et de la section nationale yougoslave de la RI- LEM.

Les travaux du Colloque ont ~t~ suivis par pros de 120 participants en prove- nance de 20 nations diff~rentes. Plus d'une trentaine de communications relati- ves aux trois premiers th~mes repris ci- dessous y ont ~tb pr~sent~es et discut~es tandis que les contributions au quatri~me th~me ont ~t~ assemblies et synth~tis~es dans une s~rie de treize rapports natio- naux prepares par la R~publique F~d~rate d'Allemagne, I'Autriche, la Belgique, la Bulgarie, I'Espagne, la France, la Grande- Bretagne, la Hongrie, les Pays-Bas, la Po- Iogne, la Suede, la Suisse et la Yougosla- vie.

L'objectif essentiel de ce colloque 6tait de promouvoir la recherche de m~thodes d'essais pratiques, aux r~sultats significa- tifs du comportement, dans les construc- tions, des liants hydrocarbon~s : bitumes, goudrons, bitumes fluidifi~s et fluxes, 6mulsions de bitume, liants compos~s, liants modifies ainsi que de mat~riaux com- posites compact,s, coul~s ou pr~fabriqu~s

et & base de I'un ou I'autre de ces types de liant.

Les quatre th~mes plus particuli~rement pr~vus concernaient :

1. les mesures de viscositb ~ 60~ et au-del~ ainsi que le comportement basse tempbrature des liants hydrocarbo- n~s;

2. les relations entre la composition physico-chimique des liants et leur com- portement;

3. les essais de comportement des mat~- riaux d'~tanch6it6;

4. les essais m6caniques pratiques de formulation et de contrble des enrob~s bitumineux.

1. Mesure de viscosit6 & 60~ et au- del& et c o m p o r t e m e n t & basse tempe- rature des liants hydrocarbon6s

President de sOance : A. So/c; Rappor- teur : E. Eustacchio

Lorsqu'on parle de normaliser, ou de standardiser, des m~thodes d'essais, on se heurte pratiquement toujours, en un premier temps, ~ une certaine r6ticence et m6fiance de la part des praticiens. Or, normaliser un essai ne consiste pas n~ces- sairement & obliger chacun ~ travailler sui- vant le m~me processus op~ratoire mais bien d'une mani~re telle que les r6sultats qu'il obtient soient non seulement ceux d'une propri~t6 bien d~finie mais ~gale- ment comparables aux r~sultats obtenus par d'autres. II peut notamment en ~tre ainsi pour des propri~t6s physiques fonda- mentales d~termin~es au moyen de techni- ques de mesures et suivant des conditions exp~rimentales tr~s vari~es pour autant qu'elles soient appropri~es ~ la caract6risa- tion envisag~e. C'est un enseignement

fort important qu'ont confirm~ les r~sul- tats des deux essais comparatifs interlabo- ratoires organis~s ~ I'initiative de la Com- mission Technique RILEM 56 MHM <( Mat6riaux Hydrocarbon~s )) : essai com- paratif de d~terminations de la viscosit~ dynamique d'un bitume donn~ ,~ 60, 100 et 135~ (rapporteur : Dr U. Isacsson) et essai comparatif de mesures des modules de rigidit6 de ce m~me bitume (rapporteur : Dr J. Verstraeten).

Au cours du symposium RtLEM consacr6 ~ la susceptibilit6 thermique de la consistance des liants hydrocarbon~s organis6 & Darmstadt en 1978, on avait notamment conclu que, dans le cas des bitumes et tout en pouvant presenter un int~r6t pratique certain, les essais conven- tionnels de d~termination du point de fragilit~ selon Fraass, de la p~n~tration I'aiguille et du point de ramollissement anneau et bille, ainsi que les relations en- tre leurs r6sultats, sont insuffisants pour caract~riser d'une mani~re precise la susceptibilit~ thermique de la consistance de ces liants, cette notion de consistance ne se rattachant d'ailleurs pas ~ des gran- deurs physiques d~finies. De plus, ces es- sais et relations ne peuvent 6tre consid6- r6s que dans le domaine des temp6ratures ambiantes normales alors que la connais- sance de la susceptibilit~ thermique de la viscositY, qui elle est une notion au caract~re physique bien fondU, & de plus hautes temp6ratures pr~sente un impor- tant int~r~t pratique et ~conomique notam- ment pour le choix le plus ad~quat des temperatures de pompage, de malaxage, de mise en oeuvre, de cylindrage, par exem- pie. L'importance de disposer de m6tho- des rationnelles d'une telle d~termination est encore plus aiguis6e suite au d~velop- pement de I'utilisation de liants hydrocar-

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Vol. 17 - N ~ 101 - Mat~riaux et Constructions

bonds non plus traditionnels mais modi- fi6s par ajout de polym~res ou autres addi- tifs. C'est dans ce sens qu'il y a lieu de consid6rer les possibilit~s de d~veloppe- ment de d~termination des propri~t~s rh~o- Iogiques des liants hydrocarbon~s au-del& de 60~ par des m~thodes rationnelles utilisant par exemple les viscosim~tres du type & chute de bille ou du type rotatif.

Dans le domaine des basses temp(}ratu- res, o0 les m(~thodes viscosimdtriques ne peuvent pas 6tre apptiquees et pour pallier I'insuffisance des m~thodes convention- nelles de caract~risation du comportement rh~ologique, comme la datermination du point de rupture par fragilit~ scion Fraass, une innovation int~ressante apparatt dans le sens d'un essai d'~tablissement de corr6- lation entre, par exemple, les valeurs de points de fragilit6 selon Fraass et les pa- ram~tres du comportement des liants sou- mis & diff6rents types d'essais thermogravi- m~triques, calorim~triques et dilatom~tri- ques. II s'agit probablement I~ d'une vole d'avenir.

2. Re la t ions en t re la composition physico-chimique des l iants e t leur comportement Prdsident de s~ance : H. J. Neumann; Rapporteur : D. Ionescu

Un objectif ~conomique essentiel en construction est de choisir le matdriau le plus ad6quat pour ce qui est de sa disponi- bilit~, de sa nature et de ses qualit~ ap- proprides au r6le qu'il est appel~ ,~ jouer dans la construction et le comportement de la structure de I'ouvrage o0 il est incor- por6. Cette preoccupation peut ~tre une obligation imp~rieuse pour (}viter le dan- ger d'une utilisation trop diversifi(~e et par- fois inadapt6e de liants traditionnels, modi- fies ou nouveaux. Les liants modifies font ainsi effectivement partie de sujets de re- cherche ayant d~bouch~ sur des applica- tions pratiques avant que I'on ait compris, sur le plan scientifique, les mL=canismes de la modification et aussi, parfois, son effet r~el. Cette connaissance ne peut plus ~tre acquise par la pratique des seuls es- sais conventionnels qui ne leur sont d'ail- leurs pas n~cessairement applicables et qui, marne pour des liants traditionnels, se sont avar~s depuis Iongtemps insuffisants. Nous devons disposer de mathodes d'es- sais d'identiflcation qui no6s offrent la pos- sibilit6 de connaffre et de reconnaitre la nature, l'origine, la structure et la composi- tion du matariau par la mesure des caracta- ristiques nacessaires et suffisantes qui en constituent les ~l(}ments le rendant distin- guable, Ces ~l~ments distinctifs reconnais- sables doivent pouvoir ~tre dafinis d'une mani~re qui soit ~ la fois univoque, perfec- tible et permettant, par les m(}thodes d'es- sais appropri~es, de les d6terminer aussi quantitativement que n~cessaire pour le contrble de qualit(~ et la fixation des sp6ci- fications 6ventuelles.

Dans le domaine des liants modifies par ajout de polym~res, on peut mentionner le d~veloppement des techniques analyti- ques par microscopic optique de fluo-

rescence on r~flexion, par chromatogra- phie en phase liquide haute performance soit de partition soit de perm6abilit~ de gel, par spectrographie infrarouge et par les m6thodes d'extraction par solvants s~- lectifs. Sur le plan de 1'6valuation des pro- pri~t~s rh~ologiques et pour estimer les modifications apport6es par I'ajout de po- lym~re ou d'autres additifs ainsi que par des r~actions chimiques de synth~se par substitution, on a recours ,~ des m6thodes rationnelles soit de fluage en traction soit de viscosim~trie du type rotatif ou capil- laire.

Outre ces diverses techniques et dans un ensemble de travaux relatifs ~ I'(~tude des liants bitumineux du point de rue de leur composition, de leur structure et de leur comportement au vieillissement, artifi- ciel, naturel ou sous raction d'agent biolo- gique, en se situant plus particuli~rement sur le plan des m~thodes de caract~risa- tion chimique et physico-chimique, citons encore en plus de celles d~j~ men- tionn~es : ranalyse ~l~mentaire, la spec- troscopic d'~mission dans I'ultraviolet, I'a- nalyse potentiom~trique, I'~bullioscopie, la r~fractom~trie, m~thodes auxquelles on peut ajouter pour rappel les m~thodes ther- miques signal~es pr~c(~demment dans les ~tudes visant ~ comprendre les m6canis- mes du comportement des liants biturni- neux ~ basse temp&ature.

L'influence sur le comportement est ~ga- lement 6tudi~e par I'~valuation des modu- les de rigidit6 soit sous charge statique soit en chargement r~p~t~. II apparaff ainsi que les laboratoires de recherches com- mencent ~ bien maffriser I'application nou- velle de m~thodes rationnelles d'identifica- tion dont la n~cessit~ s'av~re d'autant plus imp~rieuse que sont susceptibles d'appa- ra~tre sur le march~ une multiplicit~ de liants hydrocarbon~s se r(~f~rant ~ des no- menclatures purement publicitaires et qui, sous des appellations commerciales diver- ses, cachent la r~elle identit~ des produits.

3. Essais de comportement des mat6- r iaux d '~ tanch&i t~

President de s~ance : J. O. May; Rappor- teur ." O. Neubauer

Une opinion g~n~ralement r~pandue et admise est qu'un essai de comportement de mat~riaux d'~tanch6it6 en laboratoire est d'autant plus valable qu'il est r~aliste en ce sens qu'if simule le mieux possible les conditions de chantier et de I'ouvrage en service. C'est un souci que I'on rencon- tre dans beaucoup de travaux de recher- ches et dont tiennent compte les auteurs des (~tudes concernant notamment, dans le cas des ouvrages d'art, I'~votution des feuilles pr~fabriqu~es d'atanch(~it~ Iors du compactage des enrob(}s en utilisant un compacteur de plaques ainsi que I'atablis- sement des modules de calcul pr6vision- nels applicables ~ des liants et mat6riaux bitumineux composites test~s dans des conditions de sollicitation et d'environne- ment aussi proches que possible des conditions r~elles d'utilisation.

Parmi tes m~thodes d'essais 6prouv~es, on retiendra plus particuli~rement, outre I'examen visuel, les essais d'adh(~rence, les essais sous contrainte de cisaillement per- mettant de caract6riser des mat(~riaux hydrocarbon~s d'~tanch~it6 par une courbe maffresse dont il est possible de d~duire la viscosit(} apparente du mat~riau en fonction de la dur6e des sollicitations et de la temp(}rature. Les liants modifies pour chapes d'~tanch~it~ sont (}tudi~s notamment par des essais de fluage en traction, les mastics de protection d'ouvra- ges de magonnerie par des essais de visco- sim~trie du type rotatif, des essais de r6sis- tance aux chocs et & la flexion. Le compor- tement des liants aux agents agressifs ext(~rieurs est reli6 aux modifications de leur aspect, de leurs caract(}ristiques tech- nologiques, de leur composition chimi- que.

4. Essais m&caniques pratiques de formulation et de contr61e des enro- b~s b i t u m i n e u x

President de sdance : J. Verstraeten; Rapporteur : J. Bonnot

Lors de la session concernant les essais sur mat~riaux composites contenant des liants bitumineux, au cours du deuxi~me colloque international RILEM << Essais sur bitumes et mat~riaux bitumineux z de Bu- dapest en 1975, on avait mentionn6 I'dqui- pement complexe et coOteux n~cessaire s la recherche fondamentale de la caractdri- sation des propri~t6s m6caniques des m~- langes bitumineux. Aussi, les conclusions de la session insistaient-elles sur la n6ces- sita de devoir d6velopper des essais plus simples applicables, dans la pratique, par I'ing(~nieur.

Dans le domaine plus partic.ulier de l'6- tude de la rdsistance aux ddformations per- manentes, le vceu exprim~ ,~ Budapest tend actuellement & se r~aliser par la mise au point notamrnent de mat6riels pour es- sais pratiques utilisant des solutions moins co0teuses pour effectuer, par exem- pie, les ~tudes en compression triaxiale sous charges r~p6t6es avec contrainte lat6- rale statique. Un essai simple et dont un symposium international tenu en 1977 ZLirich a d~fini les conditions types de chargement est I'essai de fluage statique uniaxial en compression. Dans I'~valua- tion du comportement ~ la d~formation des b~tons bitumineux, si eertains pensent que cette 6valuation par un essai statique uniaxial ne diff~re gu~re de celle qui d~- coulerait d'un essai dynamique uniaxial, I'id6e a ~t~ avanc6e qu'un essai de fluage statique triaxial pourrait ~,tre plus r~aliste sans ~tre beaucoup plus complexe que I'essai uniaxial sans atreinte lat~rale. C'est sans doute dans ce domaine de I'bvalua- tion de la r~sistance aux d6formations per- manentes que le plus grand effort de mise au point d'essais m~caniques nouveaux a (}t~ ainsi fait ces derni~res armies. Ceci rdsulte de ce que bon nombre d'essais m~caniques conventionnels sont et et res- teront en effet quelque peu d~pass~s, per- mettant tout au plus d'6viter les grosses

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erreurs dans les divers cas sp~cifiques pou- vant ~tre consid&~s. Aux essais plus m~- thodiques de fluage statique uniaxial en compression, de fluage statique triaxial, de compression triaxiale ~ vitesse de d~for- marion axiale constante et de compression triaxiale ~ chargement r6p6t~, viennent en- core s'ajouter des essais d'~valuation de la r6sistance aux d~formations permanentes par des voles plus empiriques : essais de simulation ~ rorni6reur et essais de r6- sistance au cisaillement au moyen d'une presse ~ cisaillement giratoire.

Dans le domaine de la r~sistance ~ ta fissuration par fatigue, on ne volt pas tr~s bien comment r6aliser de fa.con simple ces essais qui sont longs et coeteux et c'est un domaine o6 il n'existe jusqu'ici prati- quement pas d'essai nouveau pratique. Deux voles d'avenir ont ~t6 signal~es : la premiere, plus ~labor~e, permettant de tracer une courbe maRresse du module s~cant de renrob~ bitumineux dans le do- maine visco-~lastique lin~aire ~ partir d'es- sais de traction directe et la seconde men- tionnant rutilisation des parametres du comportement en traction, d~termin~s par ressai de compression diam~trale, pour fixer les coefficients de la Ioi de Paris de propagation des fissures. Retenons encore un essai de r~sistance ~ la traction par flexion soit ~ charge constante, soit ,~ vi- tesse de d~flexion constante et destin~ ~valuer la r~sista.nce ~ la fissuration basse temperature ainsi que la r~sistance au vieillissement des enrob~s. Parmi les essais nouveaux simples, fondus sur les enseignements tir~s d'essais fondamen- taux et dont les r~sultats ont ~t6 g~n~- ralement soumis & r~preuve de la compa- raison avec ceux obtenus soit sur des ~chantillons pr~lev~s sur route et pour les- quels on peut donc, par exp6rience, juger du comportement des couches dont ils sont extraits, soit ~ partir d'essais conven- tionnels, fondamentaux ou sous charge

roulante, on peut citer ressai de compres- sion diam~trale, soit sous charge statique

vitesse de d~formation constante soit chargement r~p6t6.

Afin de r~pondre & la preoccupation constante des travaux de la RILEM de s'int~resser ~ la d~finition des m~thodes d'essais des mat~riaux et de mesure de leurs caract&istiques, avant et apr~s la mise en ceuvre, il y a lieu d'attirer particuli~- rement rattention sur la n6cessit~ de bien pr6ciser les conditions de preparation des ~prouvettes soumises ~ ressai. II s'agit I~ en effet d'un facteur essentiel si ron veut, en confiance, pouvoir 6valuer la r~p~tabi- lit~ et la reproductibilit~ de ressai sur des ~chantillons de mat~riaux supposes iden- tiques. Une consequence pratique impor- tante de cette juste 6valuation de la fid6- lit6 d'une m~thode d'essai, incluant la pre- paration des ~prouvettes et rex~cution pro-

prement dite de ressai, est la possibilit~ d'en appr~cier la sensibilitY, c'est-&-dire de se rendre compte de rincidence des conditions exp~rimentales et de rune ou rautre particularit~ des mat~riaux exami- n6s sur les r~sultats d~duits de ressai. Dans une m~thodologie de formulation, la v~rification des propri6t~s m~caniques de renrob~ obtenu par un essai m~cani- que effectu~ selon un mode op~ratoire bien d~termin~ et dont les r~sultats sont li~s aux crit6res d'acceptabilit6 est souvent une pratique qui va conduire ~ exclure d'utiliser ressai consid6r~ comme essai de contr61e d'une mise en ceuvre sur chantier car, dans ce cas, les conditions standardi- s~es de pr6paration des ~chantillons en laboratoire ne seront pas respect~es. En fait, pour ces essais pratiques nouveaux, il serait essentiel de retenir un mode de fabrication des ~prouvettes aussi repr~sen- tatif que possible du chantier et, dans ce sens, les compacteurs de plaques de la- boratoire utilisant des pneumatiques sem-

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blent une solution int~ressante. L'ing6- nieur utilisera les essais pratiques nou- veaux avec confiance s'il sail qu'ils don- nent des r~sultats non seulement en bonne corr61ation avec ceux des essais fondamentaux de laboratoire mais ~gale- ment avec le comportement apr~s la mise en oeuvre et en service des mat&iaux consi- d6r6s. A ce sujet, nous pensons qu'il y aurait lieu d'insister sur la n~cessit6 de rutil isation d'un essai m~canique pratique sur 6prouvette pr61ev6e dans la structure de rouvrage en service afin de pouvoir tester le (~ produit fini )) comme c'est le cas, en g~n6ral, pour d'autres mat~riaux de construction que les enrob~s hydrocar- bon~s. L'essai m6canique devrait, entre autres, 6tre susceptible d'etre ex~cut~ sur des ~prouvettes de forme aplatie ou non et de dimensions compatibles avec les techniques de pr~16vement par carottage dans un rev6tement.

Darts le domaine de la formulation, vu la complexit~ et le caract~re different des ph~nom~nes qu'il y a lieu de maRriser, il n'est pas ~vident que le recours ~ un seul essai m~canique simple et rapide dans son ex6cution, soil suffisant. C'est pourquoi, ainsi que ra soulign~ le Dr J. Verstraeten dans ses conclusions, se d~veloppent des m~thodologies de formulation plus ana- lytiques qui comportent deux phases importantes :

- une phase de mise au point d'une formulation de base, soil de fa~on empiri- que, soit en utilisant les lois pr~visionnel- lesdes propri~t6s m~caniques fondamenta- les des enrob~s, lois que la recherche a permis d'~tablir;

- une phase de v~rification de la formu- lation de base ~ raide d'un ou de plusieurs essais m~caniques d~riv~s d'essais fonda- mentaux de recherche et dans lesquels des sollicitations simples et bien d6finies sont appliqu~es.

CONFERENCES

D Y N A M I C T H E R M A L BEHAVIOUR O F B U I L D I N G S

Is the subject of a seminar proposed by the Coll6ge International des Sciences de la Construction (International College for Building Science), organized with UNESCO cooperation, to be held at the Saint-Paul estate, Saint-R~my-I~s- Chevreuse (near Paris), December 4th- 6th 1984.

The time has now come to review the topic after 10 years study and research carried out in numerous countries, and to consider their impact or building regula- tions which will have to take these results

into account. Development of modelling has opened a field of investigation where reference points must now be located, all the more so as the conclusions are beco- ming available and specialists are at pre- sent concerned with assessing their signifi- cance.

With this objective, the College Interna- tional has called upon certain teams of experts who have developed knowledge on the subject towards the difficult mas- tery of thermal behaviour of buildings: Abacus, BRE, CNRS, CSTB, INSA de Lyon, Technische Hogeschool Delft, Ein- dhoven University...

The programme is divided into 3 parts:

1. study of effects: wind, interior radia- tion, air circulation, thermal bridges, cou- pling with the soil, and consideration of these aspects in overall modelling or buil- dings;

2. quantification of different design pa- rameters which intervene in dynamic ther- mal behaviour;

3. interpretation of results drawn from theoretical and experimental studies as re- gards regulations.

For additional information, kindly contact." Mrs. C. Glaize, ITBTP, Coll~ge International, 9, rue La P6rouse, 75784 Paris Cedex 16, t~l. (1) 720.10.20, p. 3424, t~lex FEDEBAT 695527 F.

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