Chaussée à durée de vie prolongée et les nouveaux … · -Trafic Thermique-Bitume ... Les...
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1 Chauss Chauss é é e e à à dur dur é é e de vie e de vie prolong prolong é é e et e et les nouveaux enrob les nouveaux enrob é é s s Laboratoire des chaussées Transports Québec Pierre Langlois, ing. M. Ing.
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ChaussChausséée e àà durduréée de vie e de vie prolongprolongéée et e et
les nouveaux enrobles nouveaux enrobééss
Laboratoire des chausséesTransports Québec
Pierre Langlois, ing. M. Ing.
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L'expérience acquiseCertaines chaussées ont des durées de vies écourtées malgré une mise en œuvre impeccable:Dégradations conduisant à une intervention majeure de la chaussée:
Fatigue;Orniérage structural;Gonflement et soulèvement au gel.
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L'expérience acquiseD'autres chaussées sont mieux réussies et vieillissement mieux…
Points communs:Respect des normes:Bon comportement au gelBonne capacité portante de la fondationBonne épaisseur de revêtementBon suivi de la qualité durant les travauxMise en place selon les règles de l’art
Autoroute 30 St-Constant
Autoroute 73 StonehamAutoroute 73 Stoneham(161 mm BB)
Autoroute 30 St-Constant (1993)Autoroute 73 Stoneham (1994)Route 132 Longueuil (1995)Route 155 St-Célestin (1998)
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Dimensionnement
- Fissures de fatigue- Orniérage
Fissuration transversale
Soulèvementsadmissibles
Structurale- Propriétés en fatigue des enrobés- Modules de déformation- Variation saisonnières- Trafic
Thermique- Bitume- Enrobé
Effet du gel- Climat- Sols et matériaux
Conception des chaussées souples à durée de vie prolongée au Québec
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Des concepts éprouvésCette présentation traite essentiellement du phénomène de fatigue des revêtements;S'applique seulement en construction;Le concept considère les fondations granulaires comme étant performantes;Utilisation de concepts déjà existant:
Revêtements bitumineux de forte épaisseur; Distribution des contraintes en profondeur;Planage et resurfaçage;
Utilisé aux USA et en Europe.
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Les objectifs
Structures de chaussées à longue durée de vie
Augmentation de la durée de vie actuelle
Les dégradations se limitent à la couche de surface
Entretiens mineurs (scellement de fissures, etc)Planage et resurfaçage
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Le pourquoi ?Avantages
Moins d'interventions et d'entretienMoins d'inconvénients pour les usagersCoûts inférieur en entretien
DésavantageCoûts supérieur à la construction
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Un peu de théorie
tension
compression
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єt
Déformationen tension (єt) à la basede l’enrobé bitumineux.
La réaction de la chaussée sollicitée
Infrastructure
Fondation et Fondation et soussous--fondationfondation
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Le mécanisme de déformation d'une chaussée
Flexionrépétée
Conduit aux fissures de fatigue
Déformationrépétée
Conduit àl’orniéragestructural
Enrobés
Fondation et sous fondationFondation et sous fondation
Infrastructure
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Les effets de la fatigue
Contrainte en tension
Contrainte
Durée de vie (fatigue)
Durée de vie
indéfinie
Contrainte en compression
La fatigue dans le revêtement;Contrainte en tension diminue avec l’épaisseur du revêtement;Faible épaisseur = Contrainte élevée;Contrainte élevée = Durée de vie raccourcie.
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Les effets de la fatigue
Contrainte en tension
Contrainte
Durée de vie (fatigue)
Durée de vie
indéfinie
Contrainte en compression
La fatigue dans le revêtement;Contrainte en tension diminue avec l’épaisseur du revêtement;Épaisseur élevée = Contrainte plus faible;Contrainte plus faible sous la limite = Durée de vie indéfinie.
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Les effets de la fatigue
Durée de vie (fatigue)
Contrainte
Teneur en bitume élevée
Faible teneur en bitume
Durée de vie indéfinie
La fatigue dans le revêtement;Teneur en bitume élevée = meilleure résistance en tension;Bitume modifiés = meilleure résistance en tension.
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La solution
Effort maximum en tension
Fondation granulaire ou stabilisée
Enrobé ESG-5 résistant à lafatigue 75 à 100mm
Enrobé à moduleélevé et résistant àl'orniérage. Épaisseurselon le besoin
30 à 60 mm SMA-10, (EG-10, ESG-10)
}100 mmà
150 mm
Zonede compression
élevée
GB-20
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Le choix du bitume
Fondation granulaire ou stabilisée
Température
Pro
fon
deu
r
Changement de température
Bitume haute performance
"H" identique au bitume de surface
"L" une classe au-dessus du bitume de surface
"H" selon la température (profondeur)
"L" une classe au-dessus du bitume de surface
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Le choix du bitume (exemple zone 2)
Fondation granulaire ou stabilisée
Température
Pro
fon
deu
r
Changement de température
PG 64- 34
PG 64-28 ou 58-34
PG 58 - 28
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Tamis (mm)5 10 140.080 2.5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
% P
assa
nt
Tamis (µm)0.45
SMASMA--1010
ESGESG--55
GBGB--2020
Exemples de granulométries des nouveaux enrobés
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L'enrobé anti-fatigue
Revêtement de base résistant à la fatigue
Blocage des granulats100% fracturésTeneur élevée en fines
BitumeTeneur en bitume élevéPolymèresAddition possible de fibres minérales
Teneur en videsCompacité minimale de 93%
ESG-5
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ESG-5Enrobé semi grenu 5 mm;Formulé à la presse à cisaillement giratoire;Enrobé antifissure;Enrobé couche de base(Chaussée à durée de vie prolongée)
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ESG-5
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L'enrobé anti-fatigueCaractéristiques de l’enrobé ESG-5
Tamis 10 mm = 100%Tamis 5 mm = 85-100%Tamis 2,5mm = 50-70%Tamis 80 um = 4-12%Vbe = 16,0%Vides à 6 girations = ≥ 11%Vides à 50 girations = 4-7%Vides à 75 girations = ≥ 2%
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L'enrobé anti-fatigue
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L'enrobé anti-fatigue
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La couche intermédiaireRevêtement intermédiaire résistant à l’orniérage
Blocage des granulats100% fracturésGros granulats en contact
BitumePolymères si requis
Teneur en videsCompacité minimale de 93%
GB-20
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La couche intermédiaireType d’enrobé pour couche intermédiaire
GB-20 (similaire àl’enrobé EB-20, mais formulé à la presse àcisaillement giratoire selon la méthode LC).
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GB-20
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La couche intermédiaire
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La couche intermédiaireCaractéristiques de l’enrobé GB-20
Tamis 28 mm = 100 %Tamis 20 mm = 95-100 %Tamis 14 mm = 67-90 %Tamis 10 mm = 52-75 %Tamis 5 mm = 35-50%Tamis 80 um = 4-8%Vbe = 10,2%Vides à 10 girations = ≥ 11%Vides à 120 girations = 4-7%Vides à 75 girations = ≥ 2%
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La couche de surfaceRevêtement supérieur résistant à l’orniérage
Blocage des granulats100% fracturésGros granulats en contact
BitumeValeur H élevéePolymèresFibres
Teneur en videsCompacité minimale de 93%
SurfaceAdaptéerenouvelable
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La couche de surfaceTypes d’enrobés de surface
SMA-10 (Nouveau)EG-10EGA-10ESG-10
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La couche de surfaceCaractéristiques de l’enrobé SMA-10
Tamis 14 mm = 100 %Tamis 10 mm = 90-100 %Tamis 5 mm = 25-35 %Tamis 2,5 mm = 18-28 %Tamis 80 um = 8-11%Vbe = 14,8%Vides à 10 girations = ≥ 11%Vides à 60 girations = 4-7%Vides à 75 girations = ≥ 2%
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La couche de surface
MTQ
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La couche de surface
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La durabilitéPrévention de la dégradation de la chaussée:
Choix judicieux des composantes:Classes des bitume utilisés;Granulats performants fonction des types d’enrobés;
Liant d’accrochage et d’imprégnation;Essai de résistance à l’orniérage;Essai d’adhésivité bitume/granulat;Assurer un contrôle de qualité serré des travaux de construction.
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Le désenrobage et arrachementAdhésivité du bitume/granulat;
Méthode LC 25-009
PG 58-28 PG 64-34
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Des fissures apparaîtrontLa chaussée vieillira!
Fissuration par retrait thermique;Sera toujours présente;Fonction:
Du climat et de la classe de bitume;De la masse d'enrobé (épaisseur, largeur);
Peut être colmatées efficacement.
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Le planage et le resurfaçageL’enrobé de surface vieillira !
Entretien de la chaussée
Planage de la couche de roulement;Réparations des fissures de retrait thermique;Liant d’accrochage;Resurfaçage avec un enrobé adapté et à une épaisseur fonction du niveau de circulation;Contrôle sévère de la qualité.
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4- Recouvrement bitumineux
1- planage
3- Rapiéçage
2 - Liant d’accrochage
600 à 1000 mm
Les réparations des fissures transversales avant resurfaçage
Planage
Nettoyage de la surface (Balayage, jet d’air)
Liant d’accrochage
Rapiéçage (respecter les épaisseurs de pose des enrobés)
Recouvrement bitumineux
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Le coût ?L'ajout de l'enrobé anti-fissures devrait engendrer un coût supplémentaire à la construction d'approximativement 10,00$ à 12,00$/ m2.En considérant une diminution d'épaisseur de la couche intermédiaire, le coût peut être ramenéentre 6,00$ et 8,00 $/ m2
La durée de vie prolongée de la structure de chaussée permettra une économie sur l'entretien du revêtement qui compensera largement cette dépense supplémentaire.
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Se rappeler:• S'applique en construction seulement;
• Ne règle pas les problèmes de fondations, dont:
• Le soulèvement au gel;
• Le tassement et le soulèvement;
• Il reste des travaux de laboratoire a effectuer;
• Mais:
• Peut contribuer à diminuer "légèrement" le phénomène de retrait thermique;
• Avec un " bon design", peut empêcher le phénomène de fissuration par fatigue des revêtements bitumineux;
• Augmenter la durée de vie des chaussées;
• Réaliser des économies à long terme.
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≥ 11,0≥ 11,0≥ 11,0% vides à Ni
4,0 – 7,04,0 – 7,04,0 – 7,0% vides à Nd
6,0-11,04,0-12,04,0-8,080
25-3585-10035-505
18-2850-702,5
14,813,510,2Vbe
90-10010052-7510
≥ 2,0≥ 2,0≥ 2,0% vides à Nf
10, 60, 2006, 50, 7510, 120, 200Ni, Nd, Nf
10067-9014
95-10020
10028
% passantTamis
223Nombre de classes granulaires (min)
SMA-10ESG-5GB-20Enrobés
Caractéristiques des nouveaux enrobés
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La mise en place
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∆T° important et zone non compactée pendant l’attente
79°C 69°C
126°C
105°C
75.0
145.0 °C
80
100
120
140
FLIR Systems
92,3%
89,4%
Arrière de la table à l’arrêt
∆T°~ 35°C
La mise en place
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La mise en place
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La mise en place
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GB-20
Système de préhension de la DLC
SMA-10
Collet de serrage(clé dynamométrique)
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La mise en placeLa mise en place des matériaux dont les enrobés doit être impeccable pour obtenir la performance souhaitée.Le futur en regard de la mise en place:
Mesure de l’adhésion entre les couches d’enrobés Thermographie infrarougeVéhicule de transfert
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Des questions?
?
