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MÉTHODE D’ESSAI

LC 21-102

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SECTEUR – GRANULATS

RÉSISTANCE AU POLISSAGE DES GRANULATS :

MÉTHODE PAR PROJECTION2008 12 15

1. Objet

La présente méthode d’essai consiste à défi nir le mode opératoire pour la mesure de la résistance au polissage des gravillons par projection d’un fl ux d’eau et d’abrasifs.

Cette méthode d’essai s’applique aux gravillons utilisés pour les revêtements de surface des chaussées.

2. Références

La présente méthode d’essai renvoie à l’édition la plus récente des documents suivants :

NORMES :

COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION (CEN)

NF EN 13036-4 « Caractéristiques des routes et aérodromes – Méthode d’essai – Partie 4 : méthode de mesurage de l’adhérence d’une surface - Essai au pendule ».

ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION (ISO)

ISO 3310–1 « Tamis de contrôle – Exigences techniques et vérifi cations – Partie 1 : Tamis de contrôle en tissus métalliques ».

ISO 5725 « Exactitude (justesse et fi délité) des résultats et méthodes de mesure ».

3. Principe de l’essai

Le principe de l’essai est de fournir une mesure relative caractérisant l’état limite de polissage des granulats sous le trafi c routier (la résistance au polissage d’un matériau est qualifi ée par son coeffi cient de polissage par projection, appelé aussi sa valeur CPP).

L’essai comprend deux parties successives :

– une étape de polissage par projection d’émeri dans un appareil de polissage décrit à la fi gure 1;

– la mesure de la rugosité fi nale des gravillons à l’aide du pendule de frottement défi ni par la norme NF EN 13036-4 « Caractéristiques des routes et aérodromes – Méthode d’essai – Partie 4 : méthode de mesurage de l’adhérence d’une surface - Essai au pendule ».

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Figure 1Cycle de balayage des éprouvettes

NOMBRE DE CYCLES DE BALAYAGE TOTAL : 20

4. Appareillage et matériaux

4.1 Appareillage

– Un tamis de 10 mm conforme à la norme ISO 3310–1.

– Une grille à fentes de 7,2 mm d’écartement dont la moyenne des ouvertures doit être comprise entre 7,05 et 7,35 mm avec un maximum de 25 % d’ouvertures supérieures à 7,35 mm.

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– Plusieurs moules plans pour la confection des éprouvettes d’essai.

– Un dispositif vibrant permettant la disposition rapide des granulats dans les moules.

– Le pendule de frottement défi ni par la norme NF EN 13036-4 « Caractéristiques des routes et aérodromes – Méthode d’essai – Partie 4 : méthode de mesurage de l’adhérence d’une surface - Essai au pendule ».

– Un bâti spécial permettant de fi xer les éprouvettes (individuellement) et de positionner le pendule pour effectuer les mesures de rugosité de surface.

– Une machine de polissage permettant de soumettre quatre éprouvettes à un jet d’abrasifs fi ns et d’eau sous une pression de 10 MPa, incliné à 40o par rapport à la surface des éprou-vettes, et de décrire 20 cycles de balayage suivant le schéma de la fi gure 1. Deux cycles successifs sont décalés de 0,25 mm.

– Une buse d’orifi ce circulaire de 1,35 mm ± 0,15 mm de diamètre est placée à la sortie du circuit d’eau sous pression; elle est déplacée pendant le cycle de balayage dans un plan parallèle à la surface des éprouvettes.

– La distance entre l’orifi ce de la buse et le point d’impact sur la surface des éprouvettes est de 20 cm ± 1 cm. Un manchon de calibrage du jet, de diamètre intérieur égal à 8,5 mm ± 1 mm et de longueur égale à 11,5 cm ± 1 cm, est placé devant la buse. C’est dans ce manchon qu’arrive l’abrasif. À titre indicatif, le débit d’eau utile à l’alimentation du fl ux sous pression est voisin de 600 l/h.

4.2 Matériaux

– Une provision d’abrasif fi n (oxyde d’aluminium) ayant un grain de 320. Afi n de diminuer la consommation de ce matériau, l’abrasif récupéré est tamisé au 160 μm. Le matériau passant est recyclé dans le procédé.

– Un matériau de référence ayant une valeur BPN (British Pendulum Number) moyenne de près de 52,5 après polissage par projection.

5. Préparation de l’échantillon

L’échantillon d’origine est constitué d’au moins 30 kg de gravillons de 5–10 mm. Les gravillons sont tamisés sur le tamis de 10 mm. Les éléments plats sont éliminés à l’aide d’une grille à fentes de 7,2 mm afi n de récupérer au moins 1000 g de particules cubiques retenues sur ce tamis. Ces granulats sont ensuite lavés et séchés, et échantillonnés à l’aide d’un diviseur à couloirs pour obtenir trois prises d’essai d’environ 250 g chacune 1.

1. Dans le cas où une seule source doit être qualifi ée, quatre éprouvettes peuvent être fabriquées à partir de quatre prises d’essai d’environ 250 g chacune.

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Chaque éprouvette est constituée d’une couche unique de gravillons, disposés dans le moule plan le plus près possible les uns des autres. Le format de l’éprouvette est de 90 mm x 150 mm. Cette opération est facilitée par la vibration du moule 2.

Pour éviter un arrangement trop parfait, la durée de la mise en place des gravillons n’excède pas trois à quatre minutes par éprouvette. Les gravillons sont fi xés par un liant à prise rapide, par exemple du plâtre de Paris et de la résine époxy à prise rapide (25 min).

Un échantillon comporte trois éprouvettes. Après démoulage, une direction conventionnelle est repérée par le marquage d’une fl èche sur la bordure longitudinale de l’éprouvette.

6. Mode opératoire

6.1 Polissage des éprouvettes

Placer les éprouvettes dans la zone active de l’appareil de polissage de façon que le jet de polissage soit dirigé dans le sens indiqué par la fl èche tracée sur les éprouvettes.

L’essai de projection comporte trois éprouvettes de sources différentes et une éprouvette de référence. Trois essais de projection sont nécessaires pour quantifi er une source.

Alimenter le dispositif de projection en eau et en émeri fi n et réaliser 20 cycles de balayage, suivant le schéma de la fi gure 1, dans un temps total d’environ 52 min. Le débit d’émeri est de 500 g/min ± 25 g/min, la pression du fl ux d’eau de 10 MPa ± 0,5 MPa. L’abrasif est entraîné vers le manchon, en aval de la buse, grâce à un débit d’eau juste suffi sant.

Après le cycle de polissage, laver et brosser délicatement les éprouvettes sous l’eau courante, puis les immerger en attendant d’exécuter les mesures au pendule de frottement.

6.2 Mesure des résultats au pendule de frottement

La mesure est effectuée avec le pendule de frottement défi ni par la norme NF EN 13036-4 « Caractéristiques des routes et aérodromes – Méthode d’essai – Partie 4 : méthode de mesu-rage de l’adhérence d’une surface - Essai au pendule » sur chacune des éprouvettes à qualifi er et des éprouvettes de référence.

Les éprouvettes sont orientées de façon que le patin passe dans le sens repéré sur les quatre éprouvettes.

Effectuer 5 lâchers consécutifs puis noter les valeurs BPN obtenues au cours des 10 lâchers suivants.

La température du local, celle du patin et de l’eau utilisée pour l’arrosage de la surface lors des mesures sont comprises dans l’intervalle 20 oC ± 5 oC.

2. Dans le cas où une seule source doit être qualifi ée, deux essais de projection, ayant chacun deux éprouvettes de l’échantillon à qualifi er et une éprouvette de référence, suffi sent pour caractériser la source.

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7. Calculs et expression des résultats

La valeur CPP de l’échantillon est calculée à partir des résultats bruts moyens des éprou-vettes de l’échantillon à qualifier et des éprouvettes de référence correspondantes de la façon suivante :

– soustraire le résultat BPN moyen de l’éprouvette de référence correspondante du résultat BPN brut moyen de l’éprouvette de l’échantillon à qualifier 4;

– additionner 52,5 à cette valeur;

– diviser cette somme par 100 pour obtenir la valeur CPP.

Le résultat de l’essai est la moyenne, arrondie au centième près, des valeurs CPP des éprouvettes de l’échantillon.

7.1 Fidélité

Les indices de fidélité sont définis à la norme ISO 5725 « Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure ».

La répétabilité (r) a été évaluée à deux niveaux, au moyen de 15 essais par niveau. L’écart de répétabilité r est indépendant du niveau et égal à r = 0,025.

La reproductibilité (R) n’a pas été évaluée.

8. Approbation

La présente méthode d’essai a été approuvée par le responsable du Secteur sols, fondations et granulats de la Direction du laboratoire des chaussées.

Claude Robert, ing., M. Sc.

Service des matériaux d’infrastructures

3. Republié le 15 décembre 2009. Aucun changement à la norme; changement de responsable.4. L’écart entre les résultats BPN bruts moyens des éprouvettes de l’échantillon à qualifier ainsi que l’écart entre

les résultats BPN moyens des éprouvettes de référence ne doivent pas être supérieurs à 5.

Signature

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