Les essais qualitatifs réalisés sur les enrobés et leurs constituants

Formation sur la gestion de la qualité en Formation sur la gestion de la qualité en chaussées souples

Par:

Alexis Mailloux

Jacques Chénard

30 novembre et 1er décembre 2011

Plan de la présentation

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Caractérisation des granulats

Essais sur les enrobés bitumineux

Essais sur les bitumes

Introduction

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Essais sur les bitumes

Conclusion

Période de questions

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+ Caractéristiques de fabrication

Caractéristiques intrinsèques

Caractérisation des granulats

+ Caractéristiques complémentaires

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+ Caractéristiques complémentaires

+ Objectif: - Déterminer la répartition des différents calibres de grains d'un matériau granulaire

- Déterminer les classes granulaires

+ Analyse granulométrique

+ Méthodes : Tamisage et sédimentométrie

+ Résultats : - Pourcentages (masse) de grains

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+ Résultats : - Pourcentages (masse) de grains passant par tamis

- Courbe granulométrique

+ Objectif : Déterminer le pourcentage de particules plates et allongées

+ Méthode : Tri manuel des granulats à l’aide de gabarits

- Plate si E/G < 0,6

- Allongée si L/G > 1,8

+ Particules plates et allongées

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+ Résultats : % masse de particules plates

% masse de particules allongées

+ Objectif : Déterminer le pourcentage de particules ayant au moins une face fragmentée

+ Méthode : Tri manuel des granulats

+ Fragmentation

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+ Résultats : % (masse) de granulats fragmentés

+ Exigences

Caractéristiques de fabrication des gros granulats

Caractéristiques de

fabricationMéthode d’essais

Catégories de gros granulats

a b c

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Particules fracturées, % LC 21-100 100 ≥ 75 ≥60

Particules plates, % LC 21-265 ≤≤≤≤ 25 ≤≤≤≤ 25 ≤≤≤≤ 25

Particules allongées, % LC 21-265 ≤≤≤≤ 40 ≤≤≤≤ 40 ≤≤≤≤ 45

+ Objectif: Déterminer la densité brute (critère de formulation)

+ Densité des granulats

+ Méthode : Pesée dans l’air et dans l’eau

+ Résultats : Densité brute des granulats (Dgb)

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+ Objectif: Évaluation de la dégradation d’un matériau et production de particules fines

+ Micro Deval

+ Méthode : Usure par attrition des matériaux dans un cylindre en rotation avec des billes d’acier et de l’eau

+ Résultats : % (masse) de particules passant le tamis 1,25 mm

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+ Objectif : Caractériser la résistance à la fragmentation des granulats

+ Méthode : Dégradation des matériaux soumis à des chocs répétés dans un cylindre rotatif avec des boulets d’acier de 47 mm (φ)

+ Résultats : % (masse) de particules passant le tamis 1,70 mm

+ Los Angeles

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+ Exigences

Caractéristiques intrinsèques des gros granulats

Caractéristiques

intrinsèquesMéthode d’essais

Catégories de gros granulats

1 2 3 4

Micro-Deval (MD), % LC 21-070 ≤≤≤≤ 15 ≤≤≤≤ 20 ≤≤≤≤ 25 ≤≤≤≤ 30

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Micro-Deval (MD), % LC 21-070 ≤≤≤≤ 15 ≤≤≤≤ 20 ≤≤≤≤ 25 ≤≤≤≤ 30

Los Angeles (LA), % LC 21-400 ≤≤≤≤ 35 ≤≤≤≤ 45 ≤≤≤≤ 50 ≤≤≤≤ 50

MD + LA ≤≤≤≤ 40 ≤≤≤≤ 55 ≤≤≤≤ 70 ≤≤≤≤ 75

+ Objectif : Déterminer le coefficient de friabilité des granulats fins

+ Méthode : Dégradation des matériaux soumis à des chocs répétés dans un cylindre rotatif avec des billes d’acier de 9,5, 19 et 35 mm (φ)

+ Friabilité

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+ Résultats : % (masse) de particules passant le tamis 80 µm

+ Exigences

Caractéristiques intrinsèques des granulats fins

Caractéristique intrinsèque Méthode d’essais

Catégories de granulats fins

1 2

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Micro-Deval (MD), % LC 21-101 ≤≤≤≤ 30 ≤≤≤≤ 35

Friabilité, % LC 21-080 ≤≤≤≤ 40 ≤≤≤≤ 40

+ Propreté

+ Mottes d’argiles et particules friables

+ Coefficient d’écoulement

+ Polissage par projection

+ Caractéristiques complémentaires

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+ ExigencesCaractéristiques complémentaires

Gros

granulats

Caractéristique complémentaireMéthode

d’essais

Couche de base, couche de

correction et chape d’étanchéité

Couche unique et

couche de surface

Propreté (particules < 80 µm)

[gravières et sablières], % max.CSA-A23.2-5A ≤ 1,0 ≤ 1,0

Propreté (particules < 80 µm)

[carrières], % max.CSA-A23.2-5A ≤ 1,5 ≤ 1,5

Coefficient de polissage par LC 21-102 s. o. ≥ 0,45

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Granulats

fins

Caractéristique complémentaires Méthode d’essais

Teneur en mottes d’argile, % max. CSA-A23.2-3A ≤ 2,0

Coefficient d’écoulement LC 21-075 ≥ 80

Teneur en particules inférieures à 5 µm, % max. LC 21-080 ≤ 4

Coefficient de polissage par

projection (min.)LC 21-102 s. o. ≥ 0,45

Essais sur les enrobés

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+ Objectif : Déterminer la quantité de bitume contenue dans les enrobés

+ Méthode : - Séparation au solvant (trichloréthylène)

- Four à ignition

+ Résultats : Teneur en bitume exprimé en pourcentage (%) de la masse initiale de l’échantillon

+ Teneur en bitume

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+ Objectif : Déterminer la densité maximale d’un enrobé

+ Méthode : Vacuum et pesée dans l’eau

+ Résultats : Densité maximale (Dmm)

+ Densité maximale

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+ Objectif : Déterminer la densité brute d’un enrobé

+ Méthode : - Réalisé sur une carotte d’enrobé ou une éprouvette confectionnée selon la méthode Marshall

- Pesée dans l’eau

+ Résultats : Densité maximale (Dmm)

+ Densité brute

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+ Objectif : Détermination de la maniabilité d’un enrobé à chaud

+ Méthode : Compaction d’un enrobé à chaud dans la presse à cisaillement giratoire

+ Résultats : - % de vides par rapport au nombre de girations (Vi)

- % de vide comblé par le bitume (VCB)

+ Presse à cisaillement giratoire (PCG)

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- Indices du potentiel de ressuage du mélange

+ Exigences MTQ

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+ Objectif : Vérifier la résistance à l’orniérage de mélanges d’enrobé

+ Méthode : Passages cycliques d’un pneumatique sur une éprouvette d’enrobé bitumineux conditionnée à 60 °C

+ Résultats : - Mesure de l’orniérage en % de la hauteur initiale de l’éprouvette.

- Résultats interprétés en fonction du nombre de cycles appliqués

+ Orniéreur

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+ Exigences MTQ

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+ Objectif : Détermination de la maniabilité d’un enrobé à chaud

+ Méthode : - Préparation de briquette à l’aide du compacteur à impact

- Mesure de la stabilité dans une presse à déplacement constant

+ Résultats : - Résistance maximale à la déformation (S) en kN- Mesure du fluage à la rupture (F) en mm

+ Méthode Marshall

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- Calcul du quotient Marshall (S/F)

+ TSRST (essai de retrait thermique empêché)

+ Module complexe et fatigue (tension-compression cyclique sur cylindre)

+ AMAC (Appareil de mesure de l’adhésion entre les couches)

+ Autres essais

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Essais sur les bitumes

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RTFOT (Rolling Thin Film Oven Test)

+ Objectif : Simulation de l’enrobage en centrale + 1 an de service sur la route

+ Méthode : Bitume soumis à un flux

+ Vieillissement à court terme (RTFOT)

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+ Méthode : Bitume soumis à un flux d’air chaud dans un four à 165 C durant 75 minutes

+ Résultats : Aucun, ces une procédure de conditionnement du bitume

PAV (Pressure Aging Vessel)

+ Objectif : Simulation de 6 à 9 ans de vieillissement du bitume

+ Méthode : Bitume soumis à une pression de 305 psi et à une température de 100°C durant 20 heures

+ Vieillissement à long terme (PAV)

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de 100°C durant 20 heures

+ Résultats : - Aucun, ces une procédure de conditionnement du bitume

- Peut être additionnée au RTFOT (simulation de 7 à 10 ans)

+ Objectif : - Résistance aux déformations permanentes

- Détermination de Te (température élevée)

+ Méthode : - Réalisé sur le bitume d’origine et sur le bitume vieilli à

court terme

- Mesure de la déformation sous contrainte

+ Essai DSR(Rhéomètre à cisaillement dynamique)

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- Mesure de la déformation sous contrainte

+ Résultats : - Te (bitume d’origine)

- Te (bitume vieilli à court terme)

+ Objectif : - Vérification de la souplesse du bitume à basse température

- Détermination de Tb (température basse)

+ Méthode : - Déformation en flexion d’une poutre de bitume sous application d’une charge

- Réalisé sur le bitume vieilli à long terme (RTFOT + PAV)

+ Essai BBR(Rhéomètre à flexion de poutre)

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+ Résultats : Tb (bitume vieilli à long terme)

+ Objectif : - Vérifier si le bitume a été modifié avec des élastomères

+ Méthode : - Essai en traction réalisé sur une éprouvette de bitume conditionnée à 10°C

- Mesure de l’éprouvette avant et après la traction

+ Résultats : % de recouvrance d’élasticité (RE)

+ Recouvrance d’élasticité

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+ Résultats : % de recouvrance d’élasticité (RE)

+ Objectif : Vérifier la compatibilité entre un bitume et un granulat au niveau de l’adhésion

+ Méthode : - Agitation en milieu aqueux pendant 24 h des granulats enrobés de bitume

- Évaluation visuelle après l’essai

+ Résistance au désenrobage

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+ Résultats : Enrobage résiduel exprimé en pourcentage

+ Objectif : - Mesurer la viscosité du bitume

- Déterminer les températures optimales de malaxage et compactage

+ Méthode : - Mesure du couple de torsion avec un viscosimètre rotationnel Brookfield

+ Viscosité Brookfield

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+ Résultat : Exprimé en Pa•s

+ Objectif : Vérifier la pureté du bitume

+ Méthode : Calcination du bitume à 600 °C dans un four à moufle

+ Résultats : Matière résiduelle permise (cendres) : 0,8 %

+ Teneur en cendre

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+ Objectif : Sécurité à la centrale d’enrobage

+ Méthode : Approcher une flamme vive d’un échantillon de bitume

+ Résultats : Le bitume ne doit pas s’enflammer lorsque sa température est inférieure à 310°C

+ Point éclair

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+ Objectif : Assurer une dispersion homogène des polymères dans les bitumes modifiés

+ Méthode : Mesures des températures du point de ramollissement des parties inférieure et supérieure d’un échantillon de bitume soumis auxconditions d’entreposage.

+ Stabilité au stockage

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+ Résultats : - Température de la stabilité au stockage (SS)

- Point de ramollissement moyen (TBAmoy )

Conclusion+

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