PROJET 1A-3 :

ÉVALUATION DES PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES ET PHYSIQUES DES MATÉRIAUX RECYCLÉS PRODUIT PAR RETRAITEMENT EN PLACE

Jonas Depatie

Plan de la présentation

o Mise en contexte

o État des connaissances

o Orientation et objectifs du projet

o Matériaux et approche

o Résultats

• Laboratoire

• Chantier

o Discussion

o Conclusion

Mise en contexteo Important travail de réhabilitation des chaussées

Enjeux

Diminution des ressources en granulats et augmentation du coût de transport

En 2008, environ 4,5 millions de tonnes de résidus proviennent du secteur de la construction. (en grande partie des infrastructures routières)

Une très forte proportion des structures de chaussée sont souples

Une solution envisageable:

Réutilisation des matériaux bitumineux

o Pour l’instant, les démarches entreprises semblent favoriser la récupération des résidus

Toutefois, la performance des granulats bitumineux recyclés (GBR) reste à démontrer

Marquis et al. 1998

• Classification en 7 types de MR (trois constituants)

• MR-6 et MR-7 utilisés uniquement dans les accotements en raison de leur haute teneur en bitume (limite à 50%)

La classification

État des connaissancesTableau synthèse

travaux Mélange Densité Sèche WoptSusceptibilité

à l'eauCBR

Module

Réversible

Déformation

PermanenteCooley (2005) oui ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ - ↓↓↓↓ - -

Garg & Thompson (1996) non ↓↓↓↓ ↑↑↑↑ - ↓↓↓↓ - -

Mac Gregor (1999) oui - - aucun changement - ↑↑↑↑ -

Bennert & Maher (2005) oui ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ ↑↑↑↑ - ↑↑↑↑ -

Papp (1998) oui ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ - - ↑↑↑↑ -

Sayed (1993) non - ↓↓↓↓ - ↓↓↓↓ - -

Taha (1999) oui ↓↓↓↓ - aucun changement ↓↓↓↓ - -

Trzebiatowski (2005) non ↓↓↓↓ - ↓↓↓↓ - - -

Locander (2009) oui ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ - - -

Guthrie (2007) oui ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ aucun changement ↓↓↓↓ - -

Gupta S.C. (2009) oui ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ - ↑↑↑↑ ↑↑↑↑

Saeed (2008) oui - - ↓↓↓↓ - aucun changement ↑↑↑↑

Tabakovic (2010) oui - - ↓↓↓↓ - -

Bergeron (1995) oui ↓↓↓↓ - ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ -

Koostra (2010) oui - - - - - ↑↑↑↑

Constatations sur le terrain:

Variabilité contrôlée par :�Épaisseur non constante du revêtement�Granulométrie dictée par la vitesse de décohésionnement

Difficulté à obtenir la compaction voulue�Variation de la densité�Post compaction importante

Orientation du projet

o Quantifier l’influence de l’ajout de GBR comme matériaux de fondation, sur la déformation permanente.

o Vérifier les préjudices des matériaux recyclés au niveau de la variabilité sur chantier et de la compaction

ObjectifsÀ partir des différents besoins relevés, il est possible d’identifier les principaux objectifs suivants :

o Identifier les caractéristiques qui contribuent au bon comportement mécanique en laboratoire;

o Quantifier les propriétés mécaniques, leur variabilité, l’évolution de la densité des MR et son effet sur les autres propriétés ;

o Quantifier la variabilité et les propriétés physiques des MR échantillonnés en chantier

o Identifier des solutions techniques aux problèmes;

Matériaux et approche

o Matériaux:

- Résidu de planage (GBR)

- Granulat de calcaire MG-20

o Utilisation de mélanges à différentes teneurs en GBR :

0 - 30 - 50 - 60 et 70 %

o Dans le but de limiter les variables:

Granulométrie fixée

Essais sur matériaux recyclés

Laboratoire

RigiditéDéformation Permanente

SimulateurCellule

Triaxiale

Chantier

VariabilitéPropriétés

mécaniques

Les Résultats:Influence de l’ajout de GBR

Essais sur matériaux

Déformation Permanente

SimulateurCellule

Triaxiale

Chantier

VariabilitéPropriétés

mécaniques

Évaluation de la rigidité (LC 22-400)

100 kPa

400 kPa

700 kPa

La contrainte transmise à la fondation peut variée entre 50 kPa et 150 kPa

Donc l’effet des GBR est considéré nul, si utilisés dans des conditions de chaussées

Essais sur matériaux

Rigidité

Simulateur

Chantier

VariabilitéPropriétés

mécaniques

Les Résultats:Influence de l’ajout de GBR

Déformation PermanenteRésultats obtenus

Le But :

Obtenir un modèle

fonction de la Ɵ

et du % GBR

Isoler chaque palier

Modèle de Dresden

Déformation Permanente

Dissociation des paliers – 0%GBR

B

A

Déformation PermanenteObservations:

o Légère augmentation du taux de déformation avec l’augmentation du %GBR

o Cassure à 50% GBR

Modèle bilinéaire

Reliant la valeur de B à la contrainte et au %GBR

Déformation Permanente

1. On connait le dimensionnement de la chaussée avec granulats conventionnels

(module de l’enrobé et épaisseur de l’enrobé pour estimer la contrainte)

2. On vient estimer le B selon le dimensionnement (contrainte dans la fondation)

3. On vient poser ce B obtenu pour un %GBR plus élevé afin d’obtenir une valeur

admissible de σσσσd

4. En connaissant le σσσσd admissible, on évalue le renforcement d’enrobé qu’il faut

ajouter pour obtenir ce σσσσd par méthodes mécanistes (Boussinesq)

Utilisation : corriger la hauteur d’enrobé afin d’obtenir, dans la fondation, une contrainte telle que le taux de déformation à cet état de contrainte est comparable à un matériau vierge (0%GBR).

Essais sur matériaux

Rigidité

Cellule Triaxiale

Chantier

VariabilitéPropriétés

mécaniques

Les Résultats:Influence de l’ajout de GBR

Essais au simulateur (déformation permanente)

Simulateur

Effet GBR

50%GBR 70%GBR

Méthode palliative

70%GBR + géogrille

Simulateur2 types de mesures:

� Déflection

� Orniérage

Mesure de l’orniérage

Mesure de la déflection

Résultats des simulateur

A B εεεε p % RMSE

50%GBR 0,925 0,465 5,45 6,87E-03

70%GBR 0,654 0,408 2,94 1,96E-02

70%GBR + géogrille 0,387 0,338 1,26 2,16E-02

εεεε p % = A(N/1000)B

Bénéfice de l’ajout d’une géogrille:≈ 53% de εp%

Évaluation de l’effet de la compaction: Variation du B de 15%

Essais sur matériaux

Laboratoire

RigiditéDéformation Permanente

Cellule Triaxiale

Simulateur

Les Résultats:Variabilité des matériaux retraités

Essais sur chantier

o Étude de la variabilité des matériaux et des propriétés mécaniques sur chantier

o 3 chantiers pour permettre la comparaison avec les résultats de laboratoires

� Autoroute 55, Drummondville

� Chemin du Hiboux, Stoneham

� Route 364, St-Alban

o Essais sur les sections de route:

� Nucléodensimètre : mesure la densité et la teneur en eau en place

� Déflectomètre à charge tombante (LWD): mesure du module en place

� Pénétromètre dynamique (DCP): mesure la résistance à l’enfoncement de la couche

o Essais en laboratoire:

� Granulométrie et caractérisation (densité, Proctor, etc.)

� Déformation permanente

DCP automatique LWD et son utilisateur

Nucléodensimètre

Procédure

1. Après chaque aller-retour de rouleau compacteur, prendre une

mesure de nucléodensimètre et de LWD aux points 3, 6 et 9,

jusqu’à obtention de la compacité max ;

2. Après l’obtention de la compacité, prendre une mesure de

nucléodensimètre, LWD, DCP et un échantillon pour chacun des

12 points de la section.

Évolution de la compaction A-55

44 m

Variabilité longitudinale

Chantier Moyenne Écart-typeCoefficient de variation

A-55 127,64 11,05 0,09

Rt. 364 127,53 10,73 0,08

Stoneham 119,50 12,48 0,10

Résultats LWD

Chantier Moyenne Écart-typeCoefficient de

variationA-55 5,79 0,57 0,10

Rt. 364 6,87 0,40 0,06

Stoneham 7,90 0,67 0,09

C-S 4+460 8,68 0,81 0,09

C-S 9+000 8,76 0,78 0,09

Variabilité %Fines

Variabilité LWD

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

A-55 ROUTE 364 STONEHAM C-S 4+460 C-S 9+000

pas

san

t 8

0 u

m (

%Fi

nes

)

Variation du pourcentage de fines

Variabilité en profondeur

Résultats d’essais DCPFigure typique

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

400,00

450,00

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

pro

fon

de

ur

(mm

)

enfoncement par coups (mm)

Fondation recyclée

Fondationen place

Sommet

Milieu

Base

Variabilité en profondeur

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

A-55 ROUTE 364 STONEHAM C-S 4+460 C-S 9+000

DC

PI m

oye

n (

mm

/co

up

s)

Sommet de fondation (0-100 mm)

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

A-55 ROUTE 364 STONEHAM C-S 4+460 C-S 9+000

DC

PI m

oye

n (

mm

/co

up

s)

Milieu de fondation (100-200 mm)

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

A-55 ROUTE 364 STONEHAM C-S 4+460 C-S 9+000

DC

PI m

oye

n (

mm

/co

up

s)

Base de fondation (200-300 mm)

Variation des modules

Effet de cette couche:Augmentation de 5% du taux de déformation (B) global de la couche retraitée

Ce qui ressort de l’étudeo Module Réversible (rigidité)

• Comparable au matériaux vierges

• Peu sensible à l’eau < 50% GB

o Déformation Permanente• Taux d’accumulation plus

important

• Problématique > 50% GB

• Méthode de renforcement (B)

o Méthode palliative• Utilisation d’une géogrille

• Diminue la déformation permanente d’environ 50%

o Variabilité des matériaux retraités

• Du même ordre que les matériaux standards

o Sensible à la compaction• Épaisseur de couche

• Mauvaise compaction en fond de couche

En conclusion

� Les matériaux retraités présentent des comportements différents (encore méconnus)

� Étude importante dans un contexte mécaniste-empirique

�Compaction en chantier à revisiter

MERCI À TOUS !!!

Remerciements