Marshall

Volumtrie et mthode de formulation Marshall

Pierre Langlois, M. ing.

Pourquoi travailler en volume?

Les granulats ont des densits varies;Pour un mme volume d'enrob, les rapports de masses sont variables.rapports de masses sont variables.

Rapport de masses

Mb = Pb MT

Ma = 0

M = M + MMb = Pb MT

Mg = Pg MT

MT = Mb + Mg

Rapport de masse et de volume

Bitume = 110 Kg

Densit du bitume = 1,020

Densit brute des granulats = 2,800

Granulats = 2200 Kg

% bit. = Mb

Mb + MgX 100

% bit. = 110

110 + 2200X 100

% bit = 4,76%


Bitume = 110 Kg



Granulats = 2098 Kg

Pour un mme volume, la masse du granulat sera de:

2200 X 2,670

2,800= 2098 Kg


Bitume = 110 Kg



Granulats = 2098 Kg

% bit. = Mb

Mb + MgX 100

% bit. = 110

110 + 2098X 100

% bit = 4,98%


Bitume = 110 Kg


Cas 1: Densit brute des granulats = 2,800

V

Granulats = 2200 Kg

% bit. = Vb

Vb + VgX 100

% bit. = 110/1,02

110/1,02 + 2200/2,800

X 100

% bit = 12,1%


Bitume = 110 Kg


Cas 2: Densit brute des granulats = 2,670

V

Granulats = 2098 Kg % bit = 12,1%

% bit. = Vb

Vb + VgX 100

% bit. = 110/1,02

110/1,02 + 2200/2,670

X 100

Terminologie volumtrique des enrobs

Granulat Bitume effectif Vides permables leau et

impermables au bitume (fait partie du volume du granulat pour la densit effective)

Vide (V i)

Vides permables leau (fait partie du volume granulat pour la densit brute)

Vides permables au bitume (bitume absorb)

Volume effectif du granulat

Vol. des vides permables leau non remplis par le bitume

Vides en contact avec la surface

Granulat

Volume effectif = volume du granulat incluant les vides permables l eau - les vides permables au bitume

Bitume absorb

non remplis par le bitumeGranulat

Volume brut du granulat

Vol. des vides permables l eau


Granulat

Volume brut = volume du granulat incluant les vides permables l eau + les vides permables au bitume

Bitume absorb

Vol. des vides permables l eau non remplis par le bitume

Granulat

Rapports volumtriques

Vi VAM

VbaVb

Vbe

Vmb VgbVmm

Vba

Vge

Densit brute de lenrob compactBitume et granulats mlangs et compacts pour former une prouvette

Masse gra. et bitumeVol.eff. gra., bitume, vides

Dmb =Vol.eff. gra., bitume, videsDmb =

Densit maximale

Mlange compact (vides = 0 )

Masse gra. et bitumeDmm =

Vol.eff. gra. et bitumeDmm =

Densit effective

Dge =Masse sche

Volume effectif

Vol. des vides permables leau


Granulat

Volume effectif = volume du granulat incluant les vides permables l eau - les vides permables au bitume

Bitume absorb

Vol. des vides permables leau non remplis par le bitume

Granulat

Critres de bases de la formulation

Le bon choix de granulats

La classe de bitume approprieFonction de la fissuration de fatigue, la fissuration thermique et de la stabilit.

Le bon choix de granulatsEn regard de la stabilit, la durabilit, du dsenrobage et de ladhrence.

Les bonnes proportions volumtriquesEn regard de la stabilit, la durabilit, du dsenrobage, du ressuage et de ladhrence.

Les bonnes proportions volumtriques

Ressuage

Faible stabilit

Mlange maniable

Dsenrobage

Vieillissement acclr

Fissures de fatigue

Mthode Marshalllabore par Bruce Marshall pour le Mississippi Highway Department la fin des annes 30Amliorations par le U.S. Army Corps of Engineers par la suite valuation de l effort de compactage valuation de l effort de compactage

Nombre de frappes, forme de la dame, etc.Fixation de la masse 10 lb., 50 coups/face

4% de vides aprs circulationLes critres initiaux furent tablis et modifis pour tenir compte des augmentations de pression des pneumatiques et des charges

Les tapes de la formulation Marshall

Slection et caractrisations des granulatsSlection et caractrisation du bitume tablissement des tempratures de malaxage et de compactagede compactage

Prparation de mlanges dessai Chauffage et malaxage des granulats et du bitume Compactage dprouvettes (100 mm de diamtre)

La formulation Marshall

Sries de 3 prouvettes 5 teneurs en bitume diffrentes

4,5 kg45 cm

Trafic coups / CotLger 35Moyen 50lev 75

prouvettes Marshall

4,5 kg45 cm

Marteau Marshall

Presse Marshall

Stabilit et dformation (fluage)

S

t

a

b

i

l

i

t

(

N

)

Dformation (mm)

Ma

s

s

e

v

o

l

u

m

i

q

u

e

(

k

g

/

m

3

)

2360

2380

2400

Interprtation des rsultatsM

a

s

s

e

v

o

l

u

m

i

q

u

e

(

k

g

/

m

3

)

3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5Teneur en bitume(%)

2420

2440

2460

St

a

b

i

l

i

t

(

N

)

9000

8500

8000

Interprtation des rsultats

3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5Teneur en bitume(%)

S

t

a

b

i

l

i

t

(

N

) 8000

7500

7000

6500

65

4

T

e

n

e

u

r

e

n

v

i

d

e

s

(

%

)


3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5Teneur en bitume(%)

3

2

1

T

e

n

e

u

r

e

n

v

i

d

e

s

(

%

)

Fl

u

a

g

e

(

m

m

)

6

5

4


3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5Teneur en bitume(%)

F

l

u

a

g

e

(

m

m

)

3

2

1

Vi

d

e

s

c

o

m

b

l

s

p

a

r

l

e

b

i

t

u

m

e

(

%

)

100

90

80


3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5Teneur en bitume(%)

V

i

d

e

s

c

o

m

b

l

s

p

a

r

l

e

b

i

t

u

m

e

(

%

)

70

60

50

Teneur en vides de 4%

Mthode de lAsphalt Institute

Stabilit maximale

Masse volumique maximale vides de 4% maximalemaximale

5,1 + 4,7 + 4,3

3= 4,7%% bit.=

Teneur en vides de 4%

Mthode de la NAPA

Stabilit maximale

Masse volumique maximale vides de 4% maximalemaximale

5,1 + 4,7 + 4,3

3= 4,3%% bit.=

Critres de lAsphalt Institute

Trafic lger Trafic moyen Trafic lourd

Critres Min. Max. Min. Max. Min. Max.

Nombre de 35 50 75Nombre de coups

35 50 75

Stabilit (N) 3350 5350 8000

Fluage (mm) 2 4,5 2 4 2 3,5

Vides(%) 3 5 3 5 3 5

VCB (%) 70 80 65 78 65 75

Critres du VAM

30

40

50

V

A

M

m

i

n

i

m

a

l

(

%

)

Pour 4% de vides dans lenrob

2.0 5.0 10 12,5 20 25 40 50

Dimensions nominales maximales (mm)

0,400

20

10

V

A

M

m

i

n

i

m

a

l

(

%

)

Teneur en bitume ou vides trop faibles

Critres du VAM

30

40

50

V

A

M

m

i

n

i

m

a

l

(

%

)


2.0 5.0 10 12,5 20 25 40 50


0,400

20

10

V

A

M

m

i

n

i

m

a

l

(

%

)

1%


St

a

b

i

l

i

t

(

N

)

9000

8500

8000


3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5Teneur en bitume(%)

S

t

a

b

i

l

i

t

(

N

) 8000

7500

7000

6500

Fl

u

a

g

e

(

m

m

)

6

5

4


3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5Teneur en bitume(%)

F

l

u

a

g

e

(

m

m

)

3

2

1

65

4

T

e

n

e

u

r

e

n

v

i

d

e

s

(

%

)


3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5Teneur en bitume(%)

3

2

1

T

e

n

e

u

r

e

n

v

i

d

e

s

(

%

)

Vi

d

e

s

c

o

m

b

l

s

p

a

r

l

e

b

i

t

u

m

e

(

%

)

100

90

80


3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5Teneur en bitume(%)

V

i

d

e

s

c

o

m

b

l

s

p

a

r

l

e

b

i

t

u

m

e

(

%

)

70

60

50

Critres du VAM

30

40

50

V

A

M

m

i

n

i

m

a

l

(

%

)


2.0 5.0 10 12,5 20 25 40 50


0,400

20

10

V

A

M

m

i

n

i

m

a

l

(

%

)


18

17

16

IL est prfrable davoir une teneur en bitume qui

minimise le VAM

V

A

M

(

%

)


3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5Teneur en bitume(%)

15

14

13

V

A

M

(

%

)

Comment augmenter le VAM

1. Diminuer les fines;

2. Utiliser des granulomtries ouvertes (EG);

3. Utiliser des granulomtries discontinues (SMA);3. Utiliser des granulomtries discontinues (SMA);

4. Utiliser du sable concass;

5. Rduire les particules plates et allonges.

Le feuil de bitume?

Sauf au MTQ, le feuil de bitume ne fait pas partie des exigences pour les enrobs Marshall

POURQUOI?

Le feuil de bitume?

La norme LC26-900 du MTQ fait rfrence la brochure MS-2 de lAsphalt Institute.

Le feuil de bitume?Dimension des

tamis

Brochure MS-2

Dimension des tamis

Norme LC26-900

Facteur SS (m2/kg)

montr dans les 2

documents de

rfrence

9,5 mm 10 mm 0,41

4,75 mm 5 mm 0,41

2,36 mm 2,5 mm 0,82

1,18 mm 1,25 mm 1,64

600 mm 630 mm 2,87

300 mm 315 mm 6,14

150 mm 160 mm 12,29

75 mm 80 mm 32,77

Dans la brochure MS2 (annexe 2) de lAsphalt Institute, il est spcifiquement mentionn au paragraphe 6.05 ainsi quau bas du tableau 6.1 que si des dimensions diffrentes de tamis sont utilises, des facteurs SS diffrents doivent tre utiliss .

Le feuil de bitume?

De plus, il est galement indiqu en caractres gras la page 81 de la brochure MS-2 (annexe 2) de lAsphalt Institute que mme si la mesure du feuil de bitume effectif mme si la mesure du feuil de bitume effectif peut donner une indication relative quant la durabilit des enrobs, il est fortement recommand de ne pas comparer cette mesure calcule avec des exigences denrobs cause de son imprcision .

Questions ?

Documents

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