enrobé à module élevé (EME)

CR 43/07

Enrobés à module élevé (EME):de la conception à la

mise en œuvreClaude DE BACKER, Katleen DENOLF, Joëlle DE VISSCHER,

Lieve GLORIE, Lucien HELEVEN, Johan MAECK, Anne VANELSTRAETE, Stefan VANSTEENKISTE,

Frederik VERVAECKE

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Compte rendu de recherche

Enrobés à module élevé (EME):

de la conception à la mise en œuvre

Edité par le Centre de recherches routièresEtablissement reconnu par application de l'Arrêté-loi du 30 janvier 1947

Boulevard de la Woluwe 42 - 1200 Bruxelles

CR 43/07

par

C. De Backer, K. Denolf, J. De Visscher, L. Glorie, J. Maeck,A. Vanelstraete, S. Vansteenkiste, F. Vervaecke,

Centre de recherches routières

L. HelevenAgentschap Wegen en Verkeer

Tous droits de reproduction réservés

iii

Résumé xi

Remerciements xii

Notes préliminaires importantes xii

Introduction xv

1 Etapes préparatoires 1

1.1 Collecte des informations de base 11.1.1 Recherche bibliographique 11.1.2 Contacts 11.1.3 Enquête concernant les réalisations belges réputées exécutées en EME 21.1.3.1 Composition 21.1.3.2 Revêtement 31.1.3.3 Etudes 31.1.3.4 Comportement des revêtements 31.1.3.5 Conclusions de l’enquête 31.1.4 Informations concernant les liants 31.1.4.1 Evaluation des liants 51.1.4.2 Evaluation des mélanges sur base de leur composition 61.1.4.3 Evaluation des mélanges sur base de leurs prestations 61.1.4.4 Choix des liants pour l’étude et les sections expérimentales 61.2 Etude préliminaire en laboratoire 7

2 Etude en laboratoire 9

2.1 Objet de l’étude 92.1.1 Objectif 92.1.2 Aperçu du contenu 92.1.3 Choix des variantes d’EME 102.2 L’étude de faisabilité 112.2.1 Objectif 112.2.2 Choix des matériaux 122.2.3 Formulation 132.2.4 Essais performantiels 142.2.4.1 Essais au compacteur giratoire 142.2.4.2 Essais d’orniérage 162.2.5 Conclusions de l’étude de faisabilité 172.3 Caractéristiques des matériaux de base et formulation 172.3.1 Caractéristiques des granulats neufs et des granulats de débris bitumineux 172.3.2 Caractéristiques des liants 202.3.2.1 Caractéristiques classsiques 202.3.2.2 Caractéristiques rhéologiques 222.3.2.2.1 Aperçu des essais réalisés et des méthodes d’essai 222.3.2.2.2 Résultats des mesures DSR 232.3.2.2.3 Mesures ZSV 252.3.2.2.4 Mesures DTT 262.3.2.2.5 Mesures BBR 26

Table des matières

2.3.2.3 Principales conclusions relatives aux liants utilisés dans l’étude en laboratoire 262.3.3 Formulation 272.3.3.1 Méthodes 272.3.3.2 Formulation des EME 282.3.3.2.1 Mélanges EME pour l’étude approfondie 282.3.3.2.2 EME des variantes des planches expérimentales 312.3.3.3 Conclusions relatives à la formulation 332.4 Essais performantiels 332.4.1 Préparation des mélanges et confection des éprouvettes 332.4.2 Compacteur giratoire 342.4.2.1 Méthode d’essai 342.4.2.2 Exigences pour le compactage giratoire 342.4.2.3 Résultats des essais 342.4.2.3.1 Etude approfondie 342.4.2.3.2 Etude des variantes par les planches expérimentales 362.4.2.4 Conclusions relatives au compactage giratoire 382.4.3 Orniérage 382.4.3.1 Méthode d’essai 382.4.3.2 Exigences en matière d’orniérage 382.4.3.3 Résultats des essais 392.4.3.3.1 Etude approfondie 392.4.3.3.2 Etude des variantes pour les planches expérimentales 402.4.3.4 Influence des paramètres du mélange sur l’orniérage 412.4.3.4.1 Comparaison des mélanges à squelette pierreux et des mélanges à squelette sableux 412.4.3.4.2 Type de liant 422.4.3.4.3 Influence des GDB 422.4.3.4.4 Influence de la teneur en liant 432.4.3.4.5 Influence de la teneur en filler 452.4.3.5 Conclusions relatives à la résistance à l’orniérage 452.4.4 Module de rigidité 462.4.4.1 Méthode d’essai 462.4.4.2 Mélanges étudiés et exigences en vigueur 462.4.4.3 Résultats des essais 472.4.4.4 Conclusions relatives à la rigidité 492.4.5 Fissuration due à la fatigue 502.4.5.1 Méthode d’essai 502.4.5.2 Mélanges étudiés et exigences en vigueur 502.4.5.3 Résultats des essais 512.4.5.4 Conclusions relatives à la fissuration due à la fatigue 532.4.6 Durabilité 542.4.6.1 Etude du couple bitume-granulats à l’aide de l’essai de désenrobage à l’eau bouillante 542.4.6.1.1 Méthode d’essai 542.4.6.1.2 Résultats des essais 542.4.6.1.3 Conclusions relatives à l’essai de désenrobage 572.4.6.2 Détermination de la sensibilité à l’eau des EME 572.4.6.2.1 Méthode d’essai 572.4.6.2.2 Spécifications en matière de sensibilité à l’eau 582.4.6.2.3 Résultats des essais 582.4.6.2.3.1 Sensibilité à l’eau des EME étudiés dans le cadre de l’étude approfondie 582.4.6.2.3.2 Sensibilité à l’eau des EME correspondant aux variantes des planches expérimentales 61

iv

2.4.6.2.4 Conclusions relatives à la sensibilité à l’eau 652.5 Choix des variantes expérimentales 66

3 Le chantier expérimental 67

3.1 Objectifs 673.2 Choix du site 673.3 Description générale du site 693.4 Auscultation du site préalablement à son acceptation définitive 693.4.1 Examen visuel 693.4.2 Epaisseur du revêtement 703.4.3 Adhérence des couches du revêtement 713.4.4 Investigations concernant les fissurations 713.4.5 Investigations liées à l’orniérage 713.4.6 Structure de la chaussée 723.4.7 Analyse de la première couche de liaison bitumineuse (supérieure) 723.4.8 Mesures au géoradar 733.4.9 Mesures au déflectomètre à masse tombante 733.4.10 Contrôle du dimensionnement de la structure 733.4.11 Conclusions de l’auscultation et recommandations quant à la réalisation des

planches expérimentales 733.5 Le projet et le cahier spécial des charges 743.5.1 Descriptif 743.5.2 Composition 743.5.3 Etudes 753.5.4 Mise en œuvre 753.5.5 Contrôles et exigences concernant le revêtement 753.6 Attribution du marché 763.7 Préparation du chantier 763.7.1 Carottages complémentaires 763.7.1.1 Mesures d’épaisseur 763.7.1.2 Inspection visuelle 773.7.1.3 Analyse 773.7.2 Prélèvements des fraisats pour l’étude 783.7.3 Profondeurs définitives de fraisage et implantation des zones «source» pour les GDB 783.7.4 Mise au point du planning et discussion des détails d’exécution 793.7.5 Inspection visuelle du revêtement juste avant son fraisage 793.8 Réalisation du chantier 803.8.1 Implantation des sections expérimentales 803.8.2 Timing d’exécution 813.8.3 Fraisage du revêtement existant 813.8.3.1 Fraisage de la couche de roulement (jusqu’au niveau -5 cm) 813.8.3.1.1 Contrôle des profondeurs de fraisage 823.8.3.1.2 Contrôle de l’état des surfaces fraisées 823.8.3.2 Fraisage de la couche de liaison (jusqu’au niveau -12 cm) 823.8.3.2.1 Ecailles 823.8.3.2.2 Propreté 833.8.3.2.3 Contrôle des profondeurs de fraisage 833.8.3.2.4 Texture des zones fraisées 833.8.3.2.5 Défauts à réparer 833.8.4 Réparations des surfaces fraisées au niveau -12 cm 83

v

3.8.4.1 Réparation des fissures 833.8.4.2 Remplissage des trous de carottages 843.8.5 Pose de la couche d’adhérence au niveau -12 cm 843.8.6 Fabrication des mélanges 843.8.6.1 Procédure 843.8.6.2 Matières premières 843.8.6.3 Points importants 843.8.6.4 Echantillonnage 853.8.6.5 Constatations 853.8.6.5.1 Dosage des granulats 853.8.6.5.2 Dosage du liant 853.8.6.5.3 Températures 853.8.6.6 Conclusions relatives à la préparation des EME 873.8.7 Pose des couches de liaison (EME et mélange de référence) 873.8.7.1 Engins utilisés 873.8.7.2 Etat du support avant la pose des couches d’EME 873.8.7.3 Epandage 873.8.7.4 Températures 883.8.7.5 Echantillonnage 883.8.7.6 Compactage 883.8.7.7 Particularités lors du compactage 893.8.8 Mesures au gammadensimètre lors du compactage 893.8.9 Observations et mesures après achèvement des sous-couches (EME et référence) 923.8.9.1 Aspect des couches de liaison immédiatement après leur achèvement 923.8.9.2 Planéité (règle de3 m) 933.8.9.3 Uni (ARAN) 933.8.9.4 Mesures au gammadensimètre et carottages après refroidissement 933.8.9.5 Mesures aux déflectomètres à masse tombante 943.8.10 Pose de la couche d’accrochage au niveau -3 cm 943.8.11 Fabrication de l’enrobé pour la couche de roulement (SMA) 943.8.12 Pose de la couche de roulement 943.8.12.1 Engins utilisés 943.8.12.2 Etat du support avant la pose de la couche de roulement 953.8.12.3 Epandage 953.8.12.4 Températures 953.8.12.5 Echantillonnage 953.8.12.6 Compactage 958.12.7 Mesures au gammadensimètre lors du compactage 953.8.13 Observations et mesures après achèvement de la couche de roulement (SMA) 963.8.13.1 Aspect de la couche de roulement 963.8.13.2 Mesures à la sonde gamma après refroidissement et carottages 963.8.13.3 Mesures d’uni, d’adhérence, d’orniérage et de portance 963.9 Détermination des caractéristiques des nouvelles couches de liaison (EME et référence) 963.9.1 Liants 963.9.1.1 Caractéristiques classsiques 973.9.1.1.1 Avant vieillissement 973.9.1.1.2 Après vieillissement 983.9.1.1.2.1 Valeurs absolues 983.9.1.1.2.2 Comparaison avec les valeurs avant vieillissement 983.9.1.1.2.3 Comparaison avec les valeurs données par le fournisseur (après RTFOT) 98

vi

3.9.1.1.2.4 Comparaison avec les valeurs obtenues dans le cadre de l’étude en laboratoire (RCAT) 983.9.1.2 Caractéristiques rhéologiques 993.9.1.2.1 Aperçu des essais réalisés et des méthodes d’essai 993.9.1.2.2 Résultats des mesures DSR 1003.9.1.2.3 Résultats des mesures ZSV 1023.9.1.2.4 Résultats des mesures BBR 1023.9.1.3 Conclusions relatives aux liants utilisés dans les planches expérimentales 1043.9.1.3.1 Pour les caractéristiques classiques 1043.9.1.3.2 Pour les mesures rhéologiques 1043.9.2 Mélanges 1053.9.2.1 Composition des mélanges 1053.9.2.1.1 Teneur en bitume 1053.9.2.1.2 Teneur en filler 1053.9.2.1.3 Granularité 1073.9.2.1.4 Conclusions relatives au contrôle de la composition des EME destinés aux

planches expérimentales 1073.9.2.2 Essais au compacteur giratoire 1073.9.2.2.1 Comparaison de la teneur en vides des mélanges de l’étude en laboratoire et des

mélanges du chantier 1073.9.2.2.2 Comparaison des MVA: compacteur giratoire, éprouvettes Marshall et carottes 1093.9.3 Mesures sur des carottes provenant de la couche de liaison (EME et référence) 1093.9.3.1 Epaisseur des couches 1093.9.3.2 Inspection visuelle des faces latérales des carottes 1103.9.3.2.1 Compacité 1103.9.3.2.2 Homogénéité 1103.9.3.2.3 Pierres cassées 1103.9.3.2.4 Couches non adhérentes 1103.9.3.3 Teneurs en vides mesurées sur les carottes entières 1103.9.3.4 Teneurs en vides mesurées sur des demi-carottes 1123.9.3.5 Compacité relative 1123.9.3.6 Essais au simulateur de trafic 1123.10 Caractéristiques de la couche de roulement (SMA-D2) 1133.10.1 Composition du SMA 1133.10.1.1 Teneur en liant 1143.10.1.2 Teneur en filler 1143.10.1.3 Granularité 1143.10.2 Caractéristiques de la couche déterminées sur carottes 1143.10.3 Teneur en vides de la couche de roulement au droit des sections expérimentales 1143.10.4 Caractéristiques de la couches déterminées à partir de la surface 1153.10.4.1 Uni, orniérage et adhérence 1153.10.4.2 Portance 115

4 Suivi des planches expérimentales 117

4.1 Evolution des caractéristiques de surface 1174.1.1 Caractéristiques et appareils de mesure 1174.1.1.1 Inspection visuelle 1174.1.1.2 Orniérage 1174.1.1.3 Planéité longitudinale (Uni) 1184.1.1.4 Rugosité 1184.1.2 Résultats jusqu’en octobre 2007 118

vii

4.1.2.1 Inspection visuelle 1184.1.2.2 Orniérage 1194.1.2.3 Planéité 1204.1.2.4 Rugosité 1224.1.3 Discussion 1224.1.3.1 Inspection visuelle 1224.1.3.2 Orniérage 1224.1.3.3 Planéité 1234.1.3.4 Rugosité 1234.1.4 Conclusions relatives à l’évolution des caractéristiques de surface 1234.2 Mesures de température 1244.2.1 Descriptif de l’installation de mesures 1244.2.2 Processus de mesure 1244.2.3 Exemples de résultats 1244.2.4 Utilisation des mesures 1264.3 Comptage du trafic 1264.3.1 Description des installations 1264.3.2 Premiers résultats 1274.3.3 Utilisation des mesures 128

5 Impact de l’EME sur le dimensionnement structurel d'une chaussée 129

5.1 Dimensionnement structurel à l’aide de simulations 1305.1.1 Méthode 1305.1.2 Influence de l’EME sur le dimensionnement d’une chaussée 1315.2 Mesures au déflectomètre à masse tombante sur la E19 avant et après la pose des EME 1325.2.1 Mesures au déflectomètre à masse tombante 1325.2.2 Calcul inverse de la rigidité des différentes couches constituantes 1335.3 Mesures d’allongement sur les planches expérimentales en EME 1365.3.1 Installation 1365.3.2 Simulation 1365.3.3 Mesures 1375.3.3.1 Jauges de contrainte au niveau -3 cm 1375.3.3.2 Jauges de contrainte au niveau -12 cm 1385.3.4 Recommandations relatives aux mesures d’allongement 1385.3.5 Conclusions relatives aux mesures d’allongement 139

6 Prescriptions du cahier des charges 141

6.1 Contexte 1416.2 Composition des EME 1416.2.1 Emploi de GDB 1426.2.2 Choix des constituants 1426.2.3 Composition 1426.3 Etudes préliminaires et informations à fournir 1436.3.1 Etudes préliminaires 1436.3.2 Autres informations à fournir 1446.4 Le revêtement 1446.5 Fabrication et pose 1446.6 Contrôles 144

viii

7 Conclusions et recommandations 145

7.1 Domaine d’utilisation 1457.1.1 Trafic 1457.1.2 Les EME en tant qu’élément de la structure de la chaussée 1457.1.3 Epaisseurs des couches d’EME 1457.2 Constituants 1457.2.1 Liants 1457.2.2 Pierres 1467.2.3 GDB 1467.3 Composition des mélanges 1467.3.1 Type de mélange 1467.3.2 Calibre maximal 1467.3.3 Granularité 1467.3.4 Teneur en liant 1467.4 Etudes pour la mise au point des mélanges 1477.4.1 Mise au point de la composition 1477.4.2 Contrôle des performances 1477.4.2.1 Teneur en vides et compactabilité 1477.4.2.2 Résistance à l’orniérage 1477.4.2.3 Module de rigidité 1477.4.2.4 Résistance à la fissuration par fatigue 1487.4.2.5 Sensibilité à l’eau 1487.5 Planches expérimentales 1487.6 Fabrication 1487.6.1 Contrôle des constituants 1487.6.2 Processus de fabrication 1497.6.3 Contrôle de la fabrication 1497.7 Mise en oeuvre 1497.7.1 Epandage 1497.7.2 Compactage 1497.7.3 Caractéristiques de la surface 1497.8 Contrôles a posteriori 150

8 Conclusions générales et perspectives 151

Annexe 1 Liste des ouvrages consultés 153

Annexe 2 Quelques caractéristiques des compacteurs utilisés 159

Annexe 3 Prévision de la teneur en vides à l’aide du gammadensimètre 161

Annexe 4 Composition de l’enrobé de référence 165

Liste des abréviations 167

Liste des tableaux 169

Liste des photos 171

Liste des figures 173

Liste des références 175ix

xi

La présente activité se situe dans le cadre de la recherche d’une solution au problème de l’orniérage de nosroutes fortement chargées. Selon les expériences à l’étranger, les EME (enrobés à module élevé) constituent unexcellent compromis pour la durée de vie globale (orniérage, fissuration, etc.) des couches de liaison deschaussées lourdement chargées. L’objectif de la recherche a été de démontrer la faisabilité de cette solution auniveau belge et d’acquérir les connaissances indispensables à une formulation, une fabrication et une mise enœuvre correctes.

Une importante étude en laboratoire a permis de sélectionner neuf variantes d’EME à mettre en œuvre sur unchantier expérimental (autoroute E19 à Kontich). Après presque deux ans d’utilisation, ces sectionsexpérimentales se comportent parfaitement.

Les résultats engrangés tant au cours de l’étude de laboratoire que lors de la réalisation du chantierexpérimental ont permis de mettre au point des prescriptions prêtes à être insérées dans les CCT et ont servi debase à des recommandations destinées aux divers intervenants susceptibles d’utiliser cette technologie: lesbureaux d’études, les entrepreneurs, les gestionnaires de voiries et les laboratoires notamment.

Résumé

xiii

Les auteurs tiennent à remercier chaleureusement les techniciens des diverses Unités techniques du CRR et lepersonnel de la division Wegenbouwkunde de l’AWV, qui ont activement collaboré à la réalisation des mesures etdes essais liés à ce projet. Ils remercient également la division des routes d’Anvers de l’AWV qui a mis à notredisposition le site et financé les travaux relatifs aux planches expérimentales de l’E19 à Kontich.

Les travaux faisant l’objet de ce projet de recherche ont été suivi par un groupe de travail regroupant desmembres de l’AWV et du CRR ainsi qu’un représentant du MET. Les auteurs remercient MM. R. Charlier,P. Keppens, R. Reynaert et R.Tison de l’AWV, Mme N. Piérard du CRR et M. J. Berger du MET, pour leur participationactive à ce groupe de travail.

Ils remercient également tous les intervenants qui ont contribué à la réalisation de cette recherche et enparticulier:

- L’entreprise VBG et ses collaborateurs qui ont réalisé les planches expérimentales;- Les fournisseurs de liants bitumineux qui ont donné les informations indispensables à la réalisation des

études et des planches expérimentales;- Nos contacts à l’étranger et en particulier Mr. Y. Brosseaud (LCPC) pour leurs nombreux conseils;- M. O. Pilate pour son travail en rapport avec les mesures de portance de la structure;- M. D. Lacaeyse (COPRO) pour le contrôle des notes justificatives des mélanges.

Cette activité a été subsidiée par l’IWT (Dossier n° 30920 «Asfaltbeton met verhoogde stijfheid (AVS): eenremedie voor de spoorvormingsgevoeligheid van asfaltwegen») que nous remercions pour son appui financier.Dans ce cadre, nous remercions aussi les membres du CT4 (Chaussées asphaltiques et autres applicationsbitumineuses) du CRR qui a fonctionné en tant que «commission des utilisateurs» du projet.

Remerciements

1.Certaines informations relatives aux liants étant confidentielles, nous avons préféré présenter l’ensemble decelles-ci sous forme anonyme. Sauf mention contraire, il sera donc question de bitumes 1, 2, 3 et 4; lesinformations qui y sont liées sont bien entendu cohérentes tout au long de ce compte rendu.

2.Les documents «doc. EMExxx» et «doc. AVSxxx» mentionnés dans le texte sont des documents internes au CRR.Sauf si ces documents sont confidentiels, ils peuvent être obtenus sur demande au CRR (s'adresser à C. De Backer).

Notes préliminaires importantes

xv

L’accroissement constant du trafic lourd est l’une des causes majeures de l’orniérage en Belgique. Lescontraintes les plus élevées, responsables de cet orniérage, se situant entre 5 et 12 cm de la surface, c’est donc àce niveau qu’il convenait d’agir.

Les informations recueillies lors de divers congrès récents tant nationaux qu’internationaux tels, les congrèsbelges de la route, les «journées du bitume» (B), les «wegbouwkundige werkdagen» (NL) ainsi que les congrèsEurasphalt et Eurobitume, ont persuadé les auteurs que les EME pouvaient constituer une solution au problèmede l’orniérage des sous-couches de nos routes fortement chargées.

Quoique cette technologie connaisse à ce jour de nombreuses applications à l’étranger, notamment en France(pays d’origine des EME), son utilisation en Belgique est restée jusqu’à il y a peu assez discrète, voire quelquepeu anarchique, faute notamment d’expérience et d’intégration dans nos cahiers des charges.

Un projet de recherche a donc vu le jour dont les objectifs premiers étaient d’une part de vérifier la faisabilitéde la technologie des EME en Belgique (ceci n’allait pas de soi, car il existe des divergences entre pays,notamment au niveau des matériaux), d’autre part d’acquérir le «know how» nécessaire à la formulation, lafabrication et la mise en oeuvre de ces nouveaux mélanges.

La mise au point de prescriptions à inclure dans les cahiers de charge était un autre objectif. Ceci est strictementnécessaire pour l’introduction d’une nouvelle technologie dans les travaux publics. Dès l’origine, l’administrationflamande (AWV) a exprimé le désir que ces prescriptions soient du type performantiel. Cette demande s’inscritdans le nouveau contexte européen dans lequel ce type de prescriptions est encouragé et est du reste en ligneavec la norme française qui sert de référence à cette technologie. Ici également, quelques étapes de rechercheétaient nécessaires, car d’une part, cette démarche est résolument neuve au niveau belge et d’autre part, ilexiste des divergences entre les méthodes d’essais belges et françaises.

Le présent compte rendu développe tous les aspects liés à cette recherche. Il comprend les chapitres suivants:

- Chapitre 1: Etapes préparatoires (récolte des informations disponibles et études préliminaires).- Chapitre 2: Formulation des mélanges et étude en laboratoire, pour comparer différentes variantes et pour

étudier l’impact des caractéristiques des matériaux et de la formulation sur les performances des mélanges.

- Chapitre 3: Construction de planches expérimentales sur autoroute, afin d’acquérir le savoir-faire en matière de production et de mise en œuvre.

- Chapitre 4: Suivi des planches expérimentales afin de comparer les performances in situ des différentes variantes soumises à des conditions identiques.

- Chapitre 5: Impact des EME sur le dimensionnement structurel d’une route (calculs de simulation, mesuresau déflectomètre à masse tombante et mesures à la jauge de contrainte).

- Chapitre 6: Projet de spécifications de type performantiel à introduire dans les CCT.- Chapitre 7: Développement de recommandations en vue d’encourager l’emploi de ces mélanges.- Chapitre 8: Conclusions générales et perspectives.

Introduction

1

1

Chapitre 1Etapes préparatoires

Certaines étapes préparatoires se sont avérées nécessaires avant d’entamer les étapes principales de larecherche, à savoir l’étude en laboratoire, la réalisation de planches expérimentales et la mise au point derecommandations et de prescriptions. Nous avons bien sûr commencé par la collecte des informationsdisponibles. Celles-ci étaient par ailleurs indispensables à la mise au point de certaines étapes ultérieures duprojet; elles ont notamment permis de fixer le choix des liants et des autres matériaux à étudier. Parallèlement,une étude préliminaire en laboratoire a permis de vérifier le bien fondé de quelques hypothèses conditionnantla poursuite du projet.

1.1 Collecte des informations de baseUne abondante documentation bibliographique a été constituée et consultée. Des contacts individuels ontensuite été pris avec certains experts, ainsi qu’avec des fournisseurs de liant. On a également procédé à uneenquête concernant les quelques réalisations belges réputées exécutées en EME.

1.1.1 Recherche bibliographique

Les congrès, les revues scientifiques et l’Internet ont constitué notre source privilégiée d’information. Quelque59 articles ou publications en provenance d’auteurs (entreprises, laboratoires, fournisseurs, gestionnaires) dedivers pays (Belgique, France, Pays-Bas, Allemagne, Grande-Bretagne, Suisse et Etats-Unis notamment) ont étéconsultés par les auteurs sur des sujets concernant ou apparentés aux EME. Ces articles traitaient de thèmesaussi divers que:

- la caractérisation en laboratoire des performances des EME (maniabilité et compactabilité, rigidité,sensibilité à l’eau et au vieillissement, résistance à l’orniérage, à la fissuration thermique et par fatigue) et lesméthodes d’essai associées;

- les expérimentations sur chantier et autres «case studies»;- la comparaison des performances en laboratoire et sur chantier;- les bitumes durs et modifiés ainsi que la rhéologie associée;- les documents normatifs.

Un ouvrage mérite une mention spéciale: il s’agit de la norme française NF P 98-140 [réf. 1] qui, basée surl’expérience la plus large et la plus ancienne, a servi de fil conducteur à notre projet.

L’étude de la bibliographie existante a principalement été menée au début du projet, mais elle a été poursuivietout au long de celui-ci au gré des publications et des problèmes rencontrés.On trouvera en annexe 1 la liste des ouvrages consultés.

1.1.2 Contacts

Complémentairement à l’étude bibliographique, de nombreux contacts ont été très utiles à la réalisation de ceprojet de recherche. Ces contacts nous ont permis de clarifier divers problèmes et nous ont aidé dans le choixde certaines options. Enfin, grâce à ces contacts, nous avons obtenu un certain nombre d’informationsindispensables au succès des planches expérimentales, notamment pour la mise au point de son cahier descharges.

Des contacts ont notamment été pris avec la plupart des grandes entreprises françaises spécialisées dans lapose des EME (Eurovia, Appia, Colas) lors de congrès, de la visite de leur laboratoire ou de réunions dans desgroupes de travail.

Etapes préparatoires

Chapitre 1

D’autres contacts ont été pris avec des laboratoires de recherche travaillant sur des sujets analogues. Citons à cesujet les contacts pris avec le LAVOC et l’EPFL de Suisse dans le cadre du projet NR2C [réf. 2]. De même, descontacts ont été pris avec des experts en EME, dans le cadre de groupes de travail liés au CEN TC227 (matériauxroutiers) et au CEN TC336 (liants bitumineux).

Nous tenons à mentionner en particulier les fructueux contacts pris avec le LCPC de Nantes, en la personne deYves Brosseaud. Les conseils prodigués ont permis de:

- lever l’ambiguïté concernant l’emploi des normes NF P 98-140 (EME) et NF P 98-141 (BBME). Il est clair quec’est l’EME qui convient le mieux pour le domaine et les objectifs visés: une couche de liaison de durabilitéélevée située immédiatement sous la couche de roulement;

- choisir la classe d’EME. Sur base de l’expérience française, mais aussi anglaise, les EME de classe 1 ont étédéconseillés. Ceux-ci se caractérisent par une faible teneur en liant (4 à 4,5 %) mais aussi par une piètrerésistance à la fatigue qui a conduit à quelques échecs (durabilité) sur des routes fortement chargées;

- conforter le choix de l’épaisseur et du calibre maximum de la couche d’EME. La mise au point du projet (cf § 3.5) nous a en effet conduit à prévoir la mise en œuvre d’une couche de 90 mm d’épaisseur, ce qui n’estpas de pratique courante en Belgique. L’expérience française, réalisée majoritairement avec des enrobés0/14, nous a rassuré à ce sujet;

- recevoir des informations utiles en matière de compactage des EME.

Le liant joue un rôle-clé lors de la formulation d’un EME. Des contacts personnels ont donc été pris avec les cinqplus grands fournisseurs de bitume en Belgique.Il leur a été demandé de proposer des bitumes pour la confection d’enrobés bitumineux qui satisfont à lanorme française en matière d’EME de classe 2. Les caractéristiques de ces liants et les résultats d’essais quidémontrent que les enrobés contenant ces liants satisfont à la norme française ont également été demandées.L’analyse des informations obtenues est présentée au § 1.1.4.Les exigences (relatives aux liants) du cahier des charges pour les planches expérimentales (voir § 3.5) sontbasées sur ces informations confidentielles.

1.1.3 Enquête concernant les réalisations belges réputées exécutées en EME

Afin de savoir qu’elles étaient les expériences en matière d’EME en Belgique, nous avons réalisé en 2003 uneenquête auprès de trente-cinq entrepreneurs représentatifs (voir le formulaire d’enquête dans le doc. EME06).Nous avons reçu huit réponses positives (EME déjà appliqué); dix-sept entrepreneurs n’ont pas répondu.Les réponses positives ont été rassemblées dans le doc. EME08.Douze endroits sélectionnés parmi les dix-neuf applications retenues ont été visités; l’état des revêtements aégalement été repris dans le doc. EME08.Des informations ont aussi été demandées aux administrations. Il n’y avait alors, selon l’Afdeling Wegenbouw-kunde de l’AWV, aucune application d’EME en Région flamande.La division D-113 du MET nous a fait part de quelques applications en Wallonie. Les informations y relatives ontété jointes à celles de l’enquête susmentionnée auprès des entrepreneurs.Ensuite, une analyse des informations récoltées a été réalisée; l’analyse détaillée se retrouve dans le doc. EME54.Ci-après une synthèse des résultats:

1.1.3.1 Composition

La courbe granulométrique est soit celle de mélanges BB-3A (donc squelette sableux 0/20) soit de mélanges0/14 à squelette sableux ou à squelette pierreux.Les teneurs en liant (par rapport à la masse des granulats) varient entre 4,3 et 5,1 %. Ils ne s’agit doncmanifestement pas d’EME de classe 2 (selon la norme française) dans lesquels la teneur en liant doit êtresupérieure à 5,4 %.Dans la majorité des cas, le liant est un B10/20 ou un B15/25. Dans quelques cas on a adjoint à un bitume debase plus mou (B35/50 ou B50/70) soit un bitume à indice de pénétration positif, soit de la Gilsonite.Dans un tiers des cas, l’enrobé contient des GDB à concurrence de 20 à 50 %.

2

1.1.3.2 Revêtement

L’épaisseur des couches (situées immédiatement sous la couche de roulement) était partout comprise entre 60et 80 mm.Les teneurs en vides moyennes étaient relativement élevées (entre 6,4 et 9,7%). Les teneurs en videsindividuelles présentaient de très importantes dispersions, ce qui se reflète aussi dans les compacités relativescomprises entre 93,3 et 101 %.

1.1.3.3 Etudes

Aucune donnée concernant le module ou la résistance à la fatigue n’est disponible. Seuls quelques résultatsconcernant la résistance à l’orniérage (simulateur de trafic à 35 °C) sont disponibles. Ils indiquent que lesmélanges testés atteignent au moins les exigences correspondant à la B2 [réf. 3].

1.1.3.4 Comportement des revêtements

Il est relativement difficile d’interpréter le comportement des EME sur base des dégradations constatées auniveau de la couche de roulement. Indépendamment du trafic, cette interprétation dépend du comportementde la couche de roulement elle-même (différents types de couches de roulement sont présents: SMA, BBTM, BB),de son épaisseur (2,5 à 6 cm) et de l’épaisseur totale de la structure (dimensionnement correct). Une étude plusapprofondie est nécessaire (carottes) – mais n’a pas eu lieu – afin de mieux comprendre l’origine desdégradations (liée ou non à l’EME). Toutefois, on peut déclarer que, à l’exception, pour une application, dequelques emplacements de parking pour camions, aucun orniérage n’a été constaté aux endroits visités. Lesprincipales dégradations constatées, lorsqu’il y en avait, sont du type fissuration (longitudinale ou transversale).

1.1.3.5 Conclusions de l’enquête

Il ressort de l’enquête qu’aucune des applications réputées exécutées en EME avant 2003 ne pouvait êtreassimilée à un EME de classe 2 selon la norme française, notamment de par la trop faible teneur en liant, ce quipar ailleurs peut expliquer les fortes teneurs en vides et leur importante dispersion. L’enquête relève de plusl’absence quasi complète d’étude, ce qui justifie encore plus l’intérêt du présent projet.

1.1.4 Informations concernant les liants

Comme signalé au § 1.1.2, nous avons demandé aux cinq principaux fournisseurs de liant du marché belge(Exxon-Mobil, Nynas, Q8, Shell et Totalfina) de nous proposer, parmi leur gamme de produits, un liant susceptibled’entrer dans la fabrication des EME. Pour appuyer leur proposition, nous leur avons demandé de nous fournird’une part un certain nombre de caractéristiques du liant proposé, d’autre part les résultats d’une étude delaboratoire démontrant qu’avec ce liant, il était possible de réaliser un EME répondant aux exigences de classe 2de la norme française.

Ces informations étaient destinées à sélectionner les liants à utiliser dans le cadre de la présente étude(laboratoire et planches d’essai). Les informations reçues ont été rassemblées sous forme anonyme(confidentialité oblige) aux tableaux 1.1 et 1.2. Seules les informations pertinentes (convenant pour les EME declasse 2) y ont été transcrites. Elles proviennent de quatre fournisseurs (l’un d’entre eux ayant présenté deuxproduits); le cinquième (Q8) n’a pas fourni les résultats de l’étude demandée.Outre les données reprises dans ces tableaux, nous avons également obtenu pour certains liants quelquescaractéristiques rhéologiques (dont le DSR). Ces informations étaient toutefois trop parcellaires que pour êtreexploitées.

Les informations rassemblées aux tableaux 1.1 et 1.2 ont fait l’objet d’une analyse aboutissant à la sélection desliants retenus pour l’étude. En voici la synthèse.

1

3


4

Ap

rès

RTF

OT

Lian

tP

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mm

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e

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(64-

72)

66(-

0,5

à 1,

5)0,

2(<

-5)

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6,0

(12-

22)

17(>

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72,0

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0-20

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72)

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0)0,

1(<

0)

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1570

,0

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0)-0

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76

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2-8

,819

75,5

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0)

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1.1

Don

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les

liant

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ises

pas

les

four

niss

eurs

1.1.4.1 Evaluation des liants (sur base du tableau 1.1)

- On ne remarque pour la plupart des liants que des différences assez limitées de la pénétration (légèresexceptions: liant 4 (pénétration un peu plus élevée) et liant 5 (pénétration un peu plus basse)), de latempérature Anneau & Bille et des propriétés de vieillissement. Il est donc difficile de caractériser les liantssur base de ces données.

- Les points de rupture Fraass diffèrent parfois assez bien. Nous savons cependant que cette caractéristiqueest peu significative pour les liants spéciaux et est peu reproductible. Il est préférable de se pencher sur latempérature critique BBR. De ce point de vue, le liant 5 se distingue de ses confrères par une températureBBR nettement moins favorable. Ceci pourrait entraîner un mauvais comportement au froid des mélangesfabriqués au départ de ce liant.

- La plupart des liants ont une valeur de PI légèrement négative ou légèrement positive. Le liant 4 y faitexception: il s’agit d’un bitume à indice de pénétration positif présentant certaines caractéristiques,notamment de pénétration, différentes de celles des autres liants.

1

5


LiantNF-P 98140

(cl. 2)1 2 3 4 5

Granularité: passants en %

Ouverture des mailles du tamis (en mm)

0,08 7,5 8,0 7,7 7,1 8,1

0,16 10,0 9,6 9,8

0,32 13,5 15,0 13,0 12,9 12,2

1 23,8 25,0 20,8 22,0 21,0

2 33,0 34,0 30,7 32,0 31,9

4 42,0 47,0 44,2 46,1 46,6

6,3 59,3 58,0 56,7 57,8 55,0

8 69,0 68,0 63,0

10 78,5 78,0 71,7 75,0 78,2

14 97,0 97,1 93,8 98,1

Teneur en liant (en % sur la masse d’agrégats) 5,5 5,7 5,9 5,4 5,9

Caractéristiques performantielles

PCG: compacité à 10 girations (%) 85,0 85,6 87,8

PCG: compacité à 80 girations (%) 94,1 94,3 92,8 95,9

PCG: compacité à 100 girations (%) ≥ 94,0 94,9 95,2 97,1 93,5 96,9

Duriez: compression sec (MPa) 17,9 13,6 19,3 13,3 15,1

Duriez: immersion/sec ≥ 0,75 0,96 0,99 0,91 0,88 0,78

Orniérage: après 30 000 cycles à 60 °C (%) ≤ 7,5 3,8 4,5 5,1 2,0 2,8

Module: 15 °C, 10 Hz (MPa) ≥ 14 000 14 210 15 140 15 156 13 970 19 600

Fatigue: ε pour 106 cycles à 10 °C, 25Hz ≥ 130 146 137 > 130 126 142

Tableau 1.2 Données des fournisseurs: Etudes EME

1.1.4.2 Evaluation des mélanges sur base de leur composition (cf. tableau 1.2)

Cette comparaison n’a pu être que partiellement réalisée, vu que toutes les données n’étaient pas disponibles,entre autres les caractéristiques du filler.

- Du point de vue de la granularité, les mélanges testés diffèrent très peu les uns des autres (0/14 avecenviron 66 à 70 % de pierres).

- Il y a quelques différences dans les teneurs en liant (5,4 à 5,9 %), et dans le rapport filler/bitume (exprimé enmasse, car il n’y a pas assez de données disponibles pour l’exprimer en volume). Celles-ci peuvent, dans unecertaine mesure, expliquer certaines différences performantielles. On voit clairement qu’en jouant sur cesparamètres, on essaye, pour certains liants, d’optimiser les mélanges afin de satisfaire aux exigences de lanorme française.

1.1.4.3 Evaluation des mélanges sur base de leurs prestations (cf. tableau 1.2)

En comparant les prestations des mélanges testés aux exigences de la norme française pour les EME de classe 2,nous constatons:

1. Mélange à base du bitume 1:- ce mélange satisfait à toutes les exigences performantielles;- la teneur en liant est plus basse que celle des autres mélanges similaires, peut-être pour pouvoir encore

satisfaire à l’exigence de rigidité avec ce bitume 15/25. Une augmentation de la teneur en liant ne sembletoutefois pas nécessaire, étant donné la bonne résistance à la fatigue et la bonne cohésion.

2. Mélange à base du bitume 2:- satisfait à toutes les exigences performantielles.

3. Mélange à base du bitume 3:- satisfait à toutes les exigences performantielles.

4. Mélange à base du bitume 4:- ce mélange est moins rigide, ce qui est normal vu l’utilisation d’un liant à indice de pénétration positif

avec une pénétration de 26 (un peu plus élevée que celles des autres liants);- la résistance à la fatigue est un peu moins bonne que l’exigence;- une teneur plus importante en liant pourrait peut-être améliorer les propriétés de fatigue et la sensibilité

à l’eau selon l’essai Duriez après immersion dans l’eau, mais le mélange pourrait alors peut-être se situeren dehors des exigences en matière de rigidité;

- ce mélange avec bitume multigrade est assez bon, mais se situe donc un peu en marge de ce que l’onpeut appeler un EME.

5. Mélange à base du bitume 5:- bien que ce mélange satisfasse aux exigences, on constate, comme on pouvait le craindre au vu des

propriétés du liant, un risque élevé au niveau de la sensibilité à l’eau. Ceci est mis en avant par l’essaiDuriez avant et après immersion: 0,78 (très proche de la limite inférieure). La valeur élevée de latempérature BBR laisse en outre présager une grande sensibilité à la fissuration thermique. C’estpourquoi il est préférable de ne pas sélectionner ce liant.

1.1.4.4 Choix des liants pour l’étude et les sections expérimentales

En ce qui concerne le choix du (des) mélange(s) parmi la liste des mélanges proposés, il faut principalement sebaser sur le liant et sur les performances, car les différences de composition sont trop restreintes. Il nous sembleintéressant de retenir:

- les liants 1, 2 et 3 comme bitumes durs;- le liant 4 comme liant à indice de pénétration positif.

Le liant 5 n’est pas retenu en raison de problèmes de sensibilité à l’eau et du risque trop élevé de fissuration àbasse température.

6

1.2 Etude préliminaire en laboratoire

La première expérience du CRR en matière d’étude en laboratoire des enrobés à module élevé date de 2002. Al’époque, la Commissie voor de Kwaliteit voor Bitumineuze Verhardingen (CKB) de l’AWV, dont est membre le CRR,avait décidé de se pencher sur les couches de liaison bitumineuses améliorées. Sur base des données relativesaux couches de liaison améliorées appliquées à l’étranger, une étude limitée a été réalisée, au cours de laquelleces types de mélange ont été formulés avec des matériaux belges (du porphyre dans le cas présent). L’EMEfrançais en faisait partie.

Partant d’une composition belge classique pour couche de liaison (BB-3B) sans matériaux recyclés, le CRR aconçu, dans le cadre de cette étude, un mélange à rigidité élevée EME 0/14 à l’aide du logiciel PradoWin. Surbase de la littérature, un bitume dur a été utilisé et la teneur en liant ainsi que la teneur en filler ont étéaugmentés par rapport à une couche de liaison classique. Plusieurs optimalisations furent nécessaires pourobtenir un mélange ayant une teneur en liant suffisamment élevée, des vides adaptés et qui répond auxexigences de la classe B1 dans le simulateur de trafic. Le mélange M400 avait la composition suivante:

De plus amples détails concernant l’étude d’optimalisation sont donnés dans la réf. 4.

La composition et les caractéristiques principales de cet EME, ainsi que la composition du BB-3B classique, sontdonnés dans le tableau 1.4.

1

7Chapitre 1

Etapes préparatoires

Porphyre 10/14 17,7 %

Porphyre 7/10 17,7 %

Porphyre 4/7 11,4 %

Porphyre 2/4 7,5 %

Sable de porphyre 0/2 21,6 %

Sable de sablière 18,8 %

Filler (Vulmaas) 5,3 %

Bitume 10/15 5,7 % sur 100 % granulats

Tableau 1.3 Composition du mélange M400

Caractéristique BB-3B (M399) EME 0/14 (M400)

%m Pierres 58,2 54,8

%m Sable 34,9 37

%m Filler(< 63 μm) 6,9 8,2

ΔA&B (°C) (PradoWin) 17,2 16,2

Teneur en liant (%m sur 100 % granulats) 4,8 5,7

Vides au compacteur giratoire (%) après 60 girations - 5,1

Vides Marshall (%) 4,5 5,5

e10 (mm) dans le simulateur de trafic * 2,38 (B2)* 0,84 (B1)*

* orniérage après 100 000 cycles, pour une hauteur de plaque d’essai de 7 cm, effectué à 35 °C selon l’ancienneméthode belge. En passant à la nouvelle méthode européenne EN12697-22 exécutée à 50 °C et aux exigencesadaptées selon les nouvelles classes du SB250-version 2.1 (les classes B1 et B2 ont été rassemblées), les deuxmélanges atteignent la classe B1.

Tableau 1.4 Composition et caractéristiques de l’EME 0/14 et de l’enrobé classique BB-3B étudiées par la CKB

Les deux mélanges BB-3B et EME 0/14 ont ensuite fait l’objet d’essais au CRR:

- Les modules de rigidité ont été déterminés à différentes températures (de -20 °C à 30 °C) et fréquences (de1 Hz à 30 Hz) avec l’essai de flexion deux points selon la méthode décrite au § 2.4.4. A 30 °C, le module derigidité de l’EME était deux fois plus grand que celui d’un mélange classique; à 15 °C, cet EME présentait uneaugmentation de rigidité d’environ 20 %.

- Des essais de fatigue ont été réalisés à 15 °C à l’aide de l’essai de flexion deux points selon la méthodedécrite au § 2.4.5. Malgré le bitume dur, la teneur augmentée en bitume a permis d’obtenir une résistanceaméliorée aux fissures de fatigue par rapport à celle d’une couche de liaison classique. Le nombre de cyclesavant rupture de l’EME était trois fois plus élevé que pour le BB-3B classique (pour une déformation initialede 120 μstrain).

La comparaison détaillée des deux mélanges sur le plan de la rigidité et de la fatigue est donnée dans la réf. 4.Les résultats sont repris dans les §§ 2.4.4 et 2.4.5, où ils sont comparés aux résultats obtenus sur les EME étudiésdans le cadre des planches expérimentales en EME de Kontich ainsi que ceux de l’étude approfondie. C’estpourquoi ils ne sont pas abordés plus en détail dans le présent chapitre.

Pour conclure cette étude, on peut déclarer qu’il est possible de trouver un très bon compromis entre stabilitéet durabilité avec ce type de mélange. La résistance accrue aux fissures de fatigue et le module de rigidité plusélevé permettront d’augmenter la durée de vie de la structure. La résistance à l’orniérage reste par ailleursexcellente.

8

9

2.1 Objet de l’étude

2.1.1 Objectif

L’objectif de l’étude en laboratoire était de développer les connaissances nécessaires en matière de formulation,d’essais et de caractéristiques performantielles des enrobés à module élevé (EME). Les principalescaractéristiques performantielles des EME ont été mesurées en laboratoire sur une série de variantes, demanière à pouvoir les comparer entre elles et de pouvoir évaluer l’impact des paramètres de mélange sur lescaractéristiques performantielles. Les performances ont également été comparées à celles d’un bétonbitumineux classique pour couches de liaison (BB-3A).

L’étude en laboratoire des EME a été réalisée en interaction avec la conception et la réalisation de planchesexpérimentales sur l’autoroute E19 Bruxelles-Anvers, à hauteur de Kontich, où dix variantes différentes ont étémises en œuvre.

La première partie de l’étude en laboratoire était aussi consacrée à l’étayage scientifique et technique du choixdes variantes expérimentales, de manière à pouvoir acquérir un maximum de connaissances suite à cetteexpérience. La partie de l’étude en laboratoire ayant directement trait aux planches expérimentales est intitulée«étude des variantes pour les planches expérimentales» dans le présent rapport.

Bien que l’on puisse considérer l’expérience des planches expérimentales comme étant assez vaste, le nombrede variantes y reste toutefois limité comparé au nombre de paramètres pris en compte dans la conception desmélanges qui peuvent avoir une influence sur leurs performances. Pour acquérir des connaissances plusprécises sur l’impact de ces paramètres, l’étude en laboratoire a été étendue à de nouvelles variantes et à desessais performantiels complémentaires. Dans le présent rapport, cette partie de l’étude est abordée sous lepoint intitulé «étude approfondie».

2.1.2 Aperçu du contenu

Le paragraphe suivant décrit les considérations qui ont mené au choix des principales variantes pour lesplanches expérimentales. En complément, un relevé des variantes supplémentaires qui ont été reprises dansl’étude approfondie est donné.

Le cahier spécial des charges pour les planches expérimentales devait prescrire certains choix de matériaux etdes limites de granularité. Ceci devait permettre à l’entrepreneur de proposer des compositions provisoires pourles dix variantes, qui devaient par la suite être optimisées par le CRR sur base de l’étude en laboratoire. Pours’assurer au préalable qu’il était possible de formuler, en fonction des choix établis et des matériaux disponiblesen Belgique, des mélanges qui répondent aux attentes en matière de vides, d’ouvrabilité et d’orniérage, uneétude limitée de faisabilité a été réalisée. Cette étude a aussi permis l’adaptation des exigences du cahier spécialdes charges pour les planches expérimentales. Le § 2.2 présente le rapport de l’étude de faisabilité, lesconclusions et les répercussions sur la suite de l’étude.

Le § 2.3 traite des choix qui ont été faits pour les matériaux de base (granulats et liants). S’ensuit une descriptionde la formulation, réalisée à l’aide du logiciel CRR PradoWin, décrite à la réf. 5. Une comparaison est égalementfaite avec la méthode française de formulation sur base du «Module de richesse» [réf. 6]. Des tableaux contenantles compositions et les granularités donnent un aperçu de l’ensemble des variantes étudiées. Une partieimportante de ce paragraphe est consacrée à la caractérisation des liants.

Chapitre 2Etude en laboratoire

Etude en laboratoire

2

Chapitre 2

Les essais performantiels sur les différentes variantes d’EME sont décrits au § 2.4.

- L’essai au compacteur giratoire a été réalisé en vue d’évaluer l’ouvrabilité et les vides.- Des exigences élevées en matière de résistance à l’orniérage seront posées pour l’EME. Cette caractéristique

a été déterminée à l’aide de l’essai d’orniérage.- La portance des couches de liaison est déterminée par la rigidité, qui a été mesurée à l’aide de l’essai de

flexion deux points.- Le dispositif de l’essai de flexion deux points a également été utilisé pour déterminer la courbe de fatigue,

et plus spécifiquement la résistance aux fissures de fatigue.- Enfin, la durabilité a été évaluée sur base de la sensibilité à l’eau et ce au moyen de l’essai de traction indirecte,

avant et après conditionnement dans l’eau. Complémentairement, des essais à l’eau bouillante ont aussi étéréalisés sur le couple liant-granulats, qui indiquent la sensibilité au désenrobage suite à l’action de l’eau.

Outre la description des méthodes d’essai, le § 2.4 présente également la discussion des résultats, avec uneattention particulière pour la manière dont les paramètres variables du mélange influencent les caractéristiquesperformantielles. Ceci doit fournir les connaissances nécessaires à une formulation correcte des EME, ainsi quedes informations relatives au choix correct des exigences pour les caractéristiques performantielles.

Dans le § 2.5 enfin, le choix définitif des variantes pour les planches expérimentales est motivé sur base desrésultats des essais performantiels décrits au § 2.4.

2.1.3 Choix des variantes d’EME

Le tableau 2.1 donne un aperçu de la présélection des dix variantes des planches expérimentales. La premièrevariante n’est pas un EME, mais un béton bitumineux de type BB-3A. Ce mélange a été retenu comme référence,afin de pouvoir comparer les caractéristiques performantielles des EME avec celles d’une couche de liaisonclassique.

La deuxième variante expérimentale est unmélange à squelette sableux, basé sur l’EME0/14 (M400) dont il est question au § 1.2.Les planches expérimentales de la E19étaient l’occasion idéale de tester ce typede mélange et de le comparer directementaux autres variantes d’EME.

Etant donné la longue expérience et lesnombreuses applications d’enrobés àmodule élevé en France, il paraissait évidentd’utiliser ces connaissances et de tenterd’introduire cette technologie dans lecontexte belge, c’est-à-dire avec lesmatériaux et les exigences d’usage enBelgique. Les EME français contiennent uneteneur élevée en pierres, ce qui résulte endes mélanges à squelette pierreux. Lesmélanges dont la fraction « pierre » forme lastructure portante sont généralementcaractérisés par une stabilité élevée. Encombinaison avec un liant dur, cela mène àune rigidité élevée et à une déformabilité

restreinte. Le revers de la médaille est que la combinaison d’un squelette pierreux avec un liant dur augmente lerisque de problèmes lors de la mise en œuvre des mélanges et diminue leur résistance à la fissuration et leurdurabilité. Ces risques peuvent être limités en choisissant une teneur en bitume suffisamment élevée, ce qui estgénéralement associé à une teneur en vides assez basse. Le mélange à squelette pierreux, selon le modèle del’EME français de classe 2 [réf. 1], a été retenu comme quatrième variante.

10

Variante Liant

Mélange BB-3A avec 40 % de GDB (B1) B50/70

EME à squelette sableux Bitume W

EME à squelette sableux et 25 % de GDB Bitume W

EME à squelette pierreux Bitume W

EME à squelette pierreux et 25 % de GDB Bitume W

EME à squelette pierreux Bitume X

EME à squelette pierreux Bitume Y

EME à squelette pierreux Bitume Z

EME sensible à l’orniérage Bitume W

EME sensible à la fissuration Bitume W

Tableau 2.1 Présélection des variantes expérimentales

Note: Les bitumes W, X, Y, Z ont été choisis après adjudicationpar l’entrepreneur dans la série des bitumes sélectionnésau § 1.1.4.4

Le recyclage de débris bitumineux (GDB) dans de nouveaux enrobés est une pratique qui, au jour d’aujourd’hui,pour des raisons économiques et écologiques, est appliquée à large échelle dans les couches de liaison. D’oùl’importance d’étudier la possibilité de réutiliser des GDB dans les EME et d’en évaluer l’impact sur lescaractéristiques performantielles. Bien que l’on utilise pour les couches de liaison classiques en bétonbitumineux jusqu’à 40 % de recyclats, on s’est limité à 25 % dans les variantes pour les planches expérimentales.Ce pourcentage concerne le pourcentage de vieux bitume provenant des GDB par rapport à la quantité totalede liant. Les troisième et cinquième variantes expérimentales sont les mélanges à squelette sableux et àsquelette pierreux, précédemment décrits, contenant chaque fois 25 % de recyclats.

Sur base d’une enquête menée auprès des fournisseurs de bitume actifs sur le marché belge, il est apparu quedifférents liants entraient en ligne de compte pour les EME (voir § 1.1.4.4). Afin de pouvoir évaluer l’influence duliant sur base des planches expérimentales, on a fait varier le liant du mélange à squelette pierreux. Ceci adéterminé le choix des variantes suivantes.

Pour sonder les limites des performances des EME, on a enfin opté pour des mélanges qui devaient présenterde moins bonnes performances que les variantes EME précitées. Il s’agit d’une part d’un mélange légèrementsensible à l’orniérage et d’autre part d’un mélange légèrement sensible à la fissuration.

L’étude approfondie a permis d’étudier un nombre plus élevé de variantes. Les paramètres de mélange que l’ona fait varier sont:

- la provenance des granulats;- le pourcentage de recyclats (jusqu’à 40 %);- la teneur en liant;- la teneur en filler;- l’utilisation d’un dope d’adhésivité.

2.2 L’étude de faisabilité

2.2.1 Objectif

Comme expliqué au § 2.1.3, deux «familles» d’EME ont été reprises dans l’étude de laboratoire: les mélanges àsquelette pierreux et les mélanges à squelette sableux.

La granularité détermine à laquelle des deux familles appartient le mélange. La figure 2.1 présente les courbesgranulométriques types. Celles-ci ont été établies comme suit:

- la courbe granulométriquetype du mélange à squelettepierreux a été déterminéeen faisant la moyenne descourbes granulométriquesdes études EME françaises,obtenues via les fournisseursde bitume (cf. tableau 1.2);

- la courbe granulométriquetype du mélange à squelettesableux a été reprise del’étude précédente de laCommisie voor de Kwaliteitvoor BitumineuzeVerhardingen de l’AWV (cf. § 1.2).

2

11


0,010

0,1 1 10 100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Figure 2.1 Courbes granulométriques types des variantes EME

% p

assa

nt

Tamis (mm)

Squelette sableuxSquelette pierreux

12

La figure 2.2 montre où sesituent les mélanges ayant cesgranularités dans le trianglede Richardson, uneprésentation qui permet dedistinguer les mélangesgranuleux sur base de leursquelette minéral.

L’objectif de l’étude defaisabilité était de vérifier queles granularités proposéesétaient réalisables avec desmatériaux choisis parmi lesmatériaux les plus courants enBelgique. Ensuite, deux EME,l’un à squelette sableux,l’autre à squelette pierreux,ont été soumis à l’essai aucompacteur giratoire, en vued’évaluer l’ouvrabilité et lateneur en vides, ainsi qu’àl’essai d’orniérage, en vue dedéterminer la sensibilité àl’orniérage. Après analyse desrésultats de ces essais, il devaitêtre décidé si les courbes

types proposées pouvaient être prescrites dans le cahier spécial des charges des planches expérimentales.

Bien que le pourcentage de filler ait été modifié dans l’étude de faisabilité, l’objectif n’était pas de réaliser uneoptimalisation des mélanges. Les autres caractéristiques performantielles, non moins importantes, telles que larigidité, la résistance à la fatigue et la sensibilité à l’eau, n’ont pas été mesurées.

2.2.2 Choix des matériaux

Certains choix de matériaux ont été établis a priori:

- l’utilisation de calcaire, qui est le granulat le plus courant pour les couches de liaison en Belgique;- l’utilisation exclusive de sable de concassage pour les EME à squelette pierreux, conformément à la norme

française pour les EME. Pour le mélange à squelette sableux, on a autorisé l’utilisation de sable naturel: cesable était aussi présent dans le mélange EME 0/14 (M400) à squelette sableux (voir § 1.2);

- l’utilisation de filler calcaire de type Ib.

Le tableau 2.2 présente les matériaux qui ont été choisi pour l’étude de faisabilité en tenant compte de ceslimitations. Les granularités sont données à la figure 2.3.

1009080706050403020100

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

I

III II

Figure 2.2 Situation des variantes EME à squelette pierreux et sableux dansle triangle de Richardson

I Squelette de fillerII Squelette sableux

III Squelette pierreux

EME à squelette pierreux EME à squelette sableux

Pier

res

(> 2

mm

) Filler

(< 63 μm)

Sable(> 63 μm < 2 mm)

Mélange à squelette pierreux Mélange à squelette sableux

Pierres Calcaire Gralex-Beez (2/7 et 7/14)

Sables 100 % sable calcaire70 % sable calcaire

30 % sable de sablière

Filler Filler calcaire de type Ib

Liant Liant 3

Tableau 2.2 Choix des matériaux pour l’étude de faisabilité

2.2.3 Formulation

Les granularités et les masses volumiques des granulats secs ont été déterminées au laboratoire du CRR. Cesdonnées ont été utilisées pour réaliser la formulation analytique à l’aide du logiciel PradoWin [réf. 5]. Unedescription plus détaillée de la méthode de formulation est présentée au § 3.2.1.

Le tableau 2.3 présente la composition du mélange à squelette pierreux, qui donne lieu à la granularité dutableau 2.4.

La granularité réalisée diffère légèrement de la courbe type, principalement en raison du dosage de filler(pourcentage en masse) un peu plus faible que ce qui est courant en France. La raison pour laquelle on a optépour un dosage plus faible en filler est que la masse volumique du filler calcaire Ib est plus basse que la massevolumique moyenne des fillers utilisés dans les mélanges français. Afin d’obtenir une composition volumétriquecomparable à celle des EME français, il a donc fallu abaisser la part en masse du filler.

2

13


00,01

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,1 1 10 100

Figure 2.3 Granularité des granulats utilisés dans l’étude de faisabilité

% p

assa

nt

Tamis (mm)

Calcaire 7/14

Calcaire 2/7

Sable calcaire 0/2

Sable de sablière

Filler calcaire Ib

Type Composant Masse (%)

Filler Filler calcaire type Ib 5,8

Pierres Calcaire 7/14 41,1


Mélange de sables 100 % sable de concassage 25,2

Liant (% m par rapport aux granulats secs) Liant 3 5,5

Tableau 2.3 Composition du mélange à squelette pierreux

Ouverture des mailles du tamis (mm)

20 14 10 6,3 4 2 1 0,32 0,16 0,08 0,063*

Courbe type 100 96,0 76,5 57,5 45,5 32,5 23,0 13,5 10,0 7,5

Réalisé 100 98,7 78,4 55,4 40,9 30,8 22,7 13,4 9,8 7,1 6,1

* Pour comparer avec les granularités françaises, on a calculé dans PradoWin avec le tamis de 80 μm.Le passant du tamis de 63 μm a ensuite été déterminé par extrapolation.

Tableau 2.4 Granularité du mélange à squelette pierreux (passant: % en masse)

On constate également des différences limitées au niveau des plus gros tamis; celles-ci n’ont pu être évitécompte tenu des granularités spécifiques des pierres calcaires. Vu qu’aucune exigence n’est établie en France enmatière de granularité (seules comptent les caractéristiques performantielles des mélanges), cela a peu de sensde tenter de suivre la courbe type de trop près.

Le tableau 2.5 présente la composition du mélange à squelette sableux, qui donne lieu à la granularité dutableau 2.6. C’est surtout sur le tamis de 0,5 mm que l’on constate une différence par rapport à la courbe type:cette différence est inhérente au choix des sables. Pour pouvoir s’approcher au mieux de la courbe type, ilfaudrait choisir d’autres sables. Il a été décidé de ne pas le faire, de nouveau parce que l’objectif est, à terme, dene pas établir d’exigences trop strictes en matière de granularités, mais bien en matière de performances.

2.2.4 Essais performantiels

2.2.4.1 Essais au compacteur giratoire

Les deux EME décrits dans le paragraphe ci-avant ont été compactés à l’aide du compacteur giratoire, selon laméthode d’essai européenne NBN EN 12697-31 [réf. 7]. Cet essai est décrit plus en détail au § 2.4. Pourl’évaluation des résultats d’essai, on peut faire appel à la norme française NF P 98-140 [réf.1]: pour l’EME declasse 2, il existe une exigence qui stipule que la teneur en vides à 100 girations doit être inférieure ou égale à 6 %.

Les figures 2.4 et 2.5 montrent l’évolution des vides en fonction du nombre de girations. Il s’agit ici de videsdéterminés par voie géométrique, c’est-à-dire en fonction de la hauteur et du diamètre de l’éprouvette. Letableau 2.7 présente les valeurs numériques correspondant à respectivement 60 et 100 girations.

La principale constatation est qu’il est largement satisfait à l’exigence française.

Il est également intéressant de remarquer que la teneur en vides du mélange à squelette sableux à 60 girations estidentique à celle du mélange à squelette pierreux à 100 girations. Ceci correspond à ce que l’on constate dans lapratique pour d’autres types de mélange: les mélanges à squelette pierreux sont moins facilement compactablesdans le compacteur giratoire que ceux à squelette sableux. Ceci veut dire qu’un nombre plus élevé de girations estnécessaire pour atteindre une teneur en vides comparables à celle réalisée sur chantier. Pour les mélanges àsquelette sableux (p.ex. le béton bitumineux), la teneur en vides à 60 girations est celle qui se rapproche le plus decelle réalisée sur chantier. Pour les mélanges à squelette pierreux (par exemple le Splittmastikasphalt), la teneur envides à 100 girations est celle qui se rapproche le plus de celle réalisée sur chantier.

14


25 20 14 10 7 4 2 0,5 0,25 0,08 0,063*

Courbe type 100 100 98,3 83,0 65,4 52,5 45,1 31,8 24,6 8,2

Réalisé 100 100 98,9 83,0 67,4 52,5 43,7 28,5 22,5 8,0 4,8

Type Composant Masse (%)

Filler Filler calcaire type Ib 4,7



Sables 70 % concassé et 30 % rond 40,8

Liant (% m par rapport aux granulats secs) Liant 3 5,5

* Pour comparer avec les granularités françaises, on a calculé dans PradoWin avec le tamis de 80 μm.Le passant du tamis de 63 μm a ensuite été déterminé par extrapolation.

Tableau 2.6 Granularité du mélange à squelette sableux (passant: % en masse)

Tableau 2.5 Composition du mélange à squelette sableux

2

15


10

10 100

5

10

15

20

25

Figure 2.4 Essais au compacteur giratoire sur le mélange à squelette pierreux

Ten

eur

en v

ides

(%)

Nombre de girations

442

443

Moyenne

10

10 100

5

10

15

20

25

Figure 2.5 Essais au compacteur giratoire sur le mélange à squelette sableux

Ten

eur

en v

ides

(%)

Nombre de girations

446

447

448

Moyenne

Nombre de girations (Ng)

Ng = 60 Ng = 100

Squelette sableux 3,8 3,2

Squelette pierreux 5,2 3,8

Tableau 2.7 Teneur en vides (%) à 60 et à 100 girations

2.2.4.2 Essais d’orniérage

Les mélanges ont été soumis à l’essai d’orniérage selon la méthode européenne NBN EN 12697-22 [réf. 8], avecle dispositif de grandes dimensions. La température d’essai est en Belgique de 50 °C. La hauteur de l’éprouvetteest de 50 mm. L’orniérage est exprimé en pourcentage de l’épaisseur nominale de l’éprouvette.

Le tableau 2.8 et la figure 2.6 présentent les résultats. Selon la norme, on détermine l’orniérage en faisant lamoyenne de deux résultats d’essai, mesurés simultanément sur deux plaques. Pour le mélange à squelettepierreux, un résultat a dû être rejeté, en raison de la crevaison du pneu. L’orniérage mesuré sur l’autre plaqueétait toutefois tellement petit qu’il n’a pas été estimé nécessaire de répéter l’essai, étant donné l’objectif limitéde l’étude de faisabilité.

Il n’est pas possible de confronter directement ces résultats d’essai à l’exigence française pour les EME declasse 2. La norme française NF P 98-140 prescrit en effet que l’essai doit être réalisé à 60 °C. A cettetempérature, l’orniérage proportionnel à 30 000 cycles doit être inférieur à 7,5 %.

Les résultats peuvent cependant être comparés aux exigences correspondant aux classes de trafic en Flandre. Lalimite pour la classe 1 est de 5 % à 30 000 cycles, pour l’essai d’orniérage réalisé à 50 °C selon la méthode d’essaieuropéenne. Les résultats des EME de cette étude de faisabilité (2,4 % et 2,7 %) se situent bien en dessous, cequi indique que les EME proposés ont une résistance à l’orniérage très élevée.

16

Nombre decycles

EME à squelette pierreux EME à squelette sableux

34.1.a 34.1.b moyenne 34.3.a 34.3.b moyenne

1 000 0,9 * 0,9 1,4 1,2 1,3

3 000 1,3 * 1,3 1,5 1,4 1,4

10 000 2,0 * 2,0 2,3 2,1 2,2

30 000 2,4 * 2,4 2,7 2,7 2,7

50 000 2,8 * 2,8 3,0 2,9 2,9

70 000 2,9 * 2,9 3,3 3,2 3,2

* Rejeté en raison de la crevaison du pneu en cours d’essai.

Tableau 2.8 Orniérage proportionnel Pi LD (%) en fonction du nombre de cycles

00

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

4,0

3,5

10 000 20 000 30 000 40 000 50 000 60 000 70 000

Figure 2.6 Orniérage proportionnel en fonction du nombre de cycles

P i(%

)

Nombre de cycles

EME squelette pierreux (1 épr.)

EME squelette sableux

2.2.5 Conclusions de l’étude de faisabilité

L’étude ci-avant a démontré qu’il est possible, avec les choix de matériaux proposés, de développer des EME qui,tout en se rapprochant suffisamment des courbes granulométriques types, présentent une bonne ouvrabilité,une teneur en vides correcte lors de l’essai au compacteur giratoire et un orniérage très faible lors de l’essaid’orniérage.

Etant donné le passage aux méthodes d’essai et spécifications européennes, il était nécessaire de présenter lescourbes granulométriques types selon les tamis européens. A cet effet, les compositions ci-avant ont ététamisées sur la série de tamis européens. Le tableau 2.9 présente les résultats moyens de deux analyses. Cesgranularités ont été reprises dans le cahier spécial des charges pour les planches expérimentales.

2.3 Caractéristiques des matériaux de base et formulation

2.3.1 Caractéristiques des granulats neufs et des granulats de débris bitumineux

Le choix des granulats neufs était lié aux exigences établies dans le cahier des charges pour les planchesexpérimentales (voir § 3.5.2), à savoir:

- l’utilisation de calcaire;- l’utilisation exclusive de sable de concassage pour le mélange à squelette pierreux;- l’utilisation de filler de calcaire de type Ib.

Dans l’étude approfondie, on a utilisé du calcaire provenant de la carrière de Beez. Pour les GDB, on a plusparticulièrement recherché un mélange à base de porphyre. En raison des propriétés d’adhésion moins bonnesdu porphyre, les essais en laboratoire sur les mélanges contenant des GDB devaient nous permettre d’en savoirplus sur le cas le moins favorable sur le plan de la durabilité. Des GDB provenant d’une couche de roulement enbéton bitumineux de type BB-1B ont été trouvés. Suite à l’analyse de ces GDB, il est apparu qu’outre duporphyre, ils contenaient également une petite fraction de calcaire.

L’étude concernant les planches expérimentales a été réalisée avec les matériaux proposés par l’entrepreneur.Les GDB pour les variantes des planches expérimentales provenaient des matériaux libérés lors du fraisage dela couche de liaison supérieure existant au droit des planches. Une auscultation préalable (voir § 3.7.2 et § 3.7.3) a permis de déterminer dans quelle zone cette couche convenait pour le recyclage de GDB. La sous-couche située sous la zone en ED semblait convenir à une réutilisation dans les EME, tandis que la sous-couche sous la zone en SMA a pu être recyclée dans le mélange de référence en BB-3A. Pour les besoins del’étude en laboratoire, une partie de cette zone a préalablement été fraisée, ce qui a permis de disposer desuffisamment de GDB pour les essais prévus.

Les caractéristiques suivantes ont été mesurées dans le laboratoire du CRR:

- sur les granulats (sable et pierres): granularité, masse volumique;- sur le filler: granularité, masse volumique, teneur en vides;- sur les GDB: granularité, teneur en liant et caractéristiques du liant (pénétration, température A&B et

spectre IR).

2

17



20 14 10 6,3 4 2 1 0,5 0,25 0,125 0,063

EME squelettesableux

100 95,8 77,5 61,7 53,4 46,0 35,9 27,9 22,3 12,0 5,2

EME squelettepierreux

100 95,1 72,6 55,4 42,7 32,0 24,1 17,0 11,9 8,32 6,25

Tableau 2.9 Courbes granulométriques types selon la série européenne de tamis, suite à l’étude de faisabilité

Le tableau 2.10 présente les caractéristiques des matériaux pour l’étude approfondie, le tableau 2.11, celles pourl’étude des variantes des planches expérimentales. Les résultats détaillés des analyses des GDB provenant desplanches expérimentales se trouvent dans le document AVS 227.

18

Tab

leau

2.1

0Ca

ract

éris

tiqu

es d

es m

atér

iaux

pou

r l’é

tude

app

rofo

ndie

Gra

nu

lari

té (p

assa

nt

en %

)

MV

M(g

/cm

3 )V

ides

(%)

Ou

vert

ure

des

mai

lles

du

tam

is (m

m)

20

14

10

6,3

42

10

,50

,25

0,1

25

0,0

63

Cal

cair

e 8/

14C

RR 3

258

100

92,6

32,9

4,5

3,4

2,1

1,5

1,2

1,1

1,1

0,9

2,84

4

Cal

cair

e 2/

8C

RR 3

259

100

60,7

18,7

2,5

1,3

1,1

1,1

1,0

0,9

2,83

8

Sab

le c

alca

ire

0/2

CRR

325

410

093

,763

,339

,723

,011

,84,

82,

710

Sab

le d

e sa

bliè

reC

RR 3

255

100

99,8

99,3

98,1

96,4

76,1

3,6

0,6

2,66

1

Fille

r Ib

100

98,4

94,2

2,68

330

,9

Gra

nu

lari

té (p

assa

nt

en %

)

MV

M(g

/cm

3 )

Ten

eur

enlia

nt

(%)

Pen

(1/1

0 m

m)

T A&

B(°

C)

Ou

vert

ure

des

mai

lles

du

tam

is(m

m)

20

14

10

6,3

42

10

,50

,25

0,1

25

0,0

63

CRR

333

599

,596

,487

,673

,362

,150

,141

,835

,925

,314

,510

2,70

15

,47

17

67

,3

Gra

nu

lats

neu

fs:

GD

B:

2

19


Tab

leau

2.1

1Ca

ract

éris

tiqu

es d

es m

atér

iaux

pou

r l’é

tude

des

var

iant

es e

xpér

imen

tale

s

Gra

nu

lari

té (p

assa

nt

en %

)

MV

M(g

/cm

3 )V

ides

(%)

Ou

vert

ure

des

mai

lles

du

tam

is (m

m)

20

14

10

6,3

42

10

,50

,25

0,1

25

0,0

63

Cal

cair

e 8/

14C

RR 3

478

100

94,0

39,8

1,7

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,6

0,3

2,69

6

Cal

cair

e 2/

8C

RR 3

479

100

63,9

231,

20,

60,

60,

60,

50,

32,

697

Sab

le d

e co

nca

s-sa

ge

(0/4

)C

RR 3

481

100

99,3

72,5

4325

,213

,86,

22,

32,

694

Sab

le d

e co

nca

s-sa

ge

(0/2

)C

RR 3

500

99,5

99,1

94,1

68,6

44,7

238,

52,

32,

652

Sab

le d

e l’E

scau

tfin

CRR

348

010

099

,999

,799

,498

,897

,250

0,6

2,64

0

Sab

le d

e l’E

scau

tg

ros

CRR

348

110

099

,999

,799

,398

,774

,43,

90,

22,

654

Fille

r Ib

CRR

348

210

096

,988

,42,

707

31,0

Gra

nu

lari

té (p

assa

nt

en %

)

MV

M(g

/cm

3 )

Ten

eur

enlia

nt

(%)

Pen

(1/1

0 m

m)

T A&

B(°

C)

IR(H

1700

)O

uve

rtu

re d

es m

aille

s d

u t

amis

(mm

)

20

14

10

6,3

42

10

,50

,25

0,1

25

0,0

63

Zo

ne

SMA

(1)

CRR

353

110

090

,780

,469

60,9

50,4

40,4

33,3

2616

10,1

2,50

75,

024

64,4

0,16

Zo

ne

SMA

(2)

CRR

353

210

099

,791

,673

,859

,948

,241

,734

,423

,713

,910

,62,

481

4,7

2369

,70,

19

Gra

nu

lats

neu

fs:

GD

B:

(1)

po

ur

réu

tilis

atio

n d

ans

le m

élan

ge

de

réfé

ren

ce e

n B

B-3

A(2

)p

ou

r ré

uti

lisat

ion

dan

s le

s EM

E

Les figures 2.7 et 2.8 présentent les granularités.

2.3.2 Caractéristiques des liants

Les quatre liants qui ont été sélectionnés parmi les produits proposés par les fournisseurs de bitume (cf. § 1.1.4.4) ont été envoyés au CRR en quantités suffisantes pour les essais complémentaires en laboratoire. Ona déterminé aussi bien les caractéristiques classiques que les caractéristiques rhéologiques de ces liants.

2.3.2.1 Caractéristiques classsiques

La pénétration et la température A&B des quatre liants sélectionnés ont été déterminées au CRR selon laEN1426 [réf. 9] et la EN1427 [réf. 10]. Les mesures ont été réalisées aussi bien avant qu’après vieillissement àcourt terme. Des échantillons de différents lots, correspondant à des numéros CRR différents, ont été soumis à desmesures. Les résultats sont donnés dans le tableau 2.12 et sont comparés aux valeurs mesurées par les fournisseursainsi qu’avec les spécifications du fournisseur (voir le tableau 1.1). Ce rapport repose sur le doc. AVS238.

20

00,01

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,1 1 10 100

Figure 2.7 Granularités des granulats pour l’étude approfondie

% p

assa

nt

Tamis (mm)

Calcaire 8/14

Calcaire 2/8

Sable calcaire 0/2

Sable de sablière

Filler calcaire Ib

GDB

00,01

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,1 1 10 100

Figure 2.8 Granularités des granulats pour l’étude des variantes des planches expérimentales

% p

assa

nt

Tamis (mm)

Calcaire 8/14

Calcaire 2/8

Sable de concassage 0/4

Sable de concassage 0/2

Sable gros de l’Escaut

Sable fin de l’Escaut

Filler Ib

GDB

Pour le vieillissement à court terme, le CRR a utilisé le RCAT (à 163 °C pendant 235 min.) [réf. 11]; les fournisseursont utilisé la méthode RTFOT selon la EN12607-1 [réf. 12]. Ces deux méthodes sont considérées commeéquivalentes.

Il convient de noter qu’il y a eu de légères différences dans les températures de chauffe des liants lors de lapréparation des éprouvettes des différent(e)s séries/lots:

- Première série: tous les liants (CRR 2842/1, 2843/1, 2862 et 3233): entre 175 °C et 180 °C;- Deuxième et troisième séries:

- liants 1 et 4 (CRR 2842/2, 3485 et 3516): 165 °C;- liant 2 (CRR 2843/2 et 3484): 175 °C;- liant 3 (CRR 3476): 170 °C.

L’examen du tableau 2.12 permet de déclarer ce qui suit:

- pour tous les liants:

- avant vieillissement, les valeurs de pénétration et A&B mesurées par le CRR sont généralementcomparables (sauf pour l’A&B d’un liant: voir ci-après) à celles données par les fournisseurs, surtoutlorsqu’on tient compte de la précision des mesures. Mais on constate cependant des différences entre leslots (voir ci-après); (remarque relative aux imprécisions de mesure: la EN1426 [réf. 9] déclare que ladifférence de pénétration entre deux mesures sur un bitume dont la Pen est inférieure à 50, réaliséesdans différents laboratoires, peut être de 3 (1/10 mm); pour la valeur A&B, la EN1427 [réf. 10] fait étatd’une différence de 2 °C);

- après vieillissement, les valeurs de pénétration mesurées par le CRR sont en général comparables auxvaleurs données par les fournisseurs, sauf pour un liant (voir ci-après);

- après vieillissement, les valeurs A&B du CRR sont moins proches de celles données par les fournisseurspour deux des quatre liants (1 et 4). Ceci semble dépendre du (fournisseur de) liant (voir ci-après);

- les valeurs de pénétration des liants sont fort comparables entre elles. Le liant 3 est un peu plus dur de cepoint de vue;

- le vieillissement des liants est comparable. Lorsqu’on considère les résultats CRR sur les mêmes lots, lapénétration diminue de 2 à 5 (1/10 mm) et la température A&B augmente de 7 à 10,6 °C, en fonction duliant, suite au vieillissement à court terme;

2

21


LiantNuméro

CRR

Avant vieillissement Après vieillissement à court terme

Pen (1/10 mm) A&B (°C) Pen (1/10 mm) A&B (°C)

CRR Fournisseur CRR Fournisseur CRR Fournisseur CRR Fournisseur

1

2842/1 22

21(15-25)

71,2

66(64-72)

17

17(12-22)

81,3

72(<avant +8)

2842/2 18 74,8 14 82,5

3485 23 66,4

2

2843/1 22

18(10-20)

64,8

67(59-72)

18

15

71,8

70(<avant +8)

2843/2 21 67

3484 18 66

33233 16 15

(10-20)

70,2 71(60-76)

1313

78,476

3476 17 69,8

42862 16 26

(20-30)

70,3 68(64-72)

1419

80,975,5

3516 23 68,6

Tableau 2.12 Pénétration (pen) et température Anneau & Bille (A&B) des liants étudiés avant et après levieillissement RCAT à court terme et comparaison avec les valeurs du fournisseur.

Note: Les valeurs du fournisseur entre parenthèses sont les spécifications du fournisseur de bitume.

- pour le liant 1:

- on constate de grandes différences entre la température A&B donnée par le fournisseur et celle mesuréepar le CRR. Cela ne concerne que le premier lot, sur lequel le CRR a mesuré une température plus élevée(5 à 9 °C de plus avant vieillissement et 9 à 10,5 °C de plus après vieillissement). Si la température A&B du2ème lot (3485) correspond bien à celle donnée par le fournisseur, on peut supposer que les écartstrouvés sur le premier lot peuvent probablement être attribuées à des variations du produit. Latempérature de chauffe plus élevée du premier lot (2842/1), qui a rendu le bitume plus dur, ne peut pasêtre considérée comme la cause de la température A&B élevée, car lors de la deuxième mesure sur lemême lot (2842/1), la température A&B est encore plus élevée et se situe même en dehors desspécifications de produit, malgré la fait que l’échantillon ait été chauffé à une température moins élevée;

- après vieillissement, l’augmentation de la valeur A&B était également plus importante que cellementionnée dans les spécifications de produit (augmentation mentionnée par le fournisseur: 8 °C;premières mesures CRR: 10,1 °C, deuxième mesure: 7,7 °C, augmentation moyenne: 9,4 °C);

- pour le liant 2: La pénétration du premier lot (deux résultats) s’écarte un peu des spécifications desfournisseurs (22 au lieu de 20). Ce produit est peut-être un 15/25 plutôt qu’un 10/20;

- pour le liant 3: tous les résultats sont comparables aux valeurs du fournisseur et se situent dans les limitesdes spécifications de celui-ci;

- pour le liant 4:

- la pénétration du premier lot est inférieure aux spécifications de produit (16 au lieu de 20). Ceci peutprobablement être attribuée à des variations du produit, éventuellement en combinaison avec latempérature de chauffe plus élevée du premier lot qui était dans le cas du bitume 4 plus élevée pour lapremière série que pour les suivantes. Cette deuxième hypothèse est cependant moins probable, étantdonné la bonne concordance entre les valeurs A&B du CRR et du fournisseur;

- après vieillissement, on constate une grande différence entre la température A&B mesurée par le CRR etcelle déterminée par le producteur; ce n’est pas le cas avant vieillissement;

Pour les caractéristiques classiques, les conclusions finales suivantes sont importantes:

- les valeurs de pénétration et A&B mesurées par le CRR correspondent généralement bien à celles donnéespar le fournisseur. Toutefois, on constate, pour la plupart des liants (sauf le liant 3), des variations entre lesdifférents lots. Elles peuvent parfois être telles que les spécifications des producteurs n’ont pas toujours étésatisfaites. Il faudra se pencher sur ce problème dans le futur;

- les caractéristiques classiques des liants sont fortement comparables entre elles. Le liant 3 est (sur base de lapénétration)un peu plus dur;

- le vieillissement des liants est comparable.

2. 3.2.2 Caractéristiques rhéologiques

2.3.2.2.1 Aperçu des essais réalisés et des méthodes d’essai

Les essais rhéologiques suivants ont été réalisés sur les quatre liants prévus pour les planches expérimentales:

- Mesures DSRIl s’agit de mesures du module de rigidité [E*], du module de cisaillement [G*] et de l’angle de phase dubitume à différentes températures afin de déterminer la sensibilité thermique du liant. Ces mesures ont étéréalisées avec le rhéomètre Metravib selon la MM-SPT-01.01 [réf. 13] et la MM-SPT-01.02 [réf. 14].

Les mesures DSR sur les quatre liants ont été effectuées aussi bien avant et qu’après le vieillissement à courtterme au RCAT à 163 °C pendant 235 min [réf.11].

22

- Mesures ZSVSur base des mesures DSR, la viscosité est déterminée à des températures élevées et à une fréquenceextrêmement basse. Ce paramètre est une indication de la sensibilté à l’orniérage du liant. Ces mesures ontété effectuées selon la prCEN/TS 15324 [réf. 15].

- Mesures DTTDes essais de traction sont ici réalisés à basse température sur de petites bandes de bitume. La résistance àla traction et l’allongement lors de la rupture du bitume sont mesurés, ainsi que la température à laquellel’allongement à la rupture est de 1 %. Ces mesures indiquent la résistance à la fissuration à bassestempératures. Elles ont été réalisées selon la D 6723-01 [réf. 16].

Un autre essai permettant de déterminer les performances des liants à basse température (entre -24 °C et -6 °C)est le BBR. Etant donné qu’il ne s’agit pas ici d’une couche de roulement, on ne peut pas s’attendre à ce que lestempératures de la couche considérée soient extrêmement basses et l’on a choisi dans cette préétuded’effectuer l’essai DTT (celui-ci est effectué entre -12 et 0 °C). On a toutefois réalisé des mesures BBR, sur lesliants (neufs et vieillis via le RCAT) échantillonés lors de la mise en œuvre des planches expérimentales ainsique sur les liants récupérés sur ces planches. Pour ces résultats, nous renvoyons au § 3.9.1.2.

Toutes les mesures ont été réalisées sur le premier lot de liant (numéros CRR: 2842, 2843, 3233 et 2862). Ceci estimportant pour la discussion des résultats.

Dans les lignes qui suivent figure un résumé des observations par type de mesure. Pour un rapport plus détaillé,nous renvoyons au doc. AVS506 (DSR avant vieillissement, ZSV et DTT) et AVS247 (DSR avant et aprèsvieillissement). Il n’a été possible d’établir une comparaison avec les valeurs du fournisseur de bitume que pourles mesures DSR.

2.3.2.2.2 Résultats des mesures DSR

Les mesures DSR ont été réalisées à différentes températures (de -20 °C à 60 °C) et fréquences avant et aprèsvieillissement RCAT à court terme. Deux éprouvettes ont chaque fois été testées. Les tableaux 2.13 et 2.14 à lapage suivante donnent les résultats du module de cisaillement G* pour quelques températures et pour desfréquences comprises entre 1,6 Hz et 10 Hz, respectivement avant et après vieillissement. Ces résultats sontprésentés dans les figures 2.9 et 2.10, respectivement avant et après vieillissement. Ils permettent de conclure cequi suit:

- les rigidités des liants ne sont pas tellement différentes;- lLe liant 3 est clairement le liant le plus rigide, aussi bien à des températures basses qu’élevées, et à toutes

les fréquences. Ceci a également été constaté pour les caractéristiques classiques (voir § 2.3.2.1). Cela estmoins prononcé après vieillissement qu’avant vieillissement. Il est intéressant de comparer ce résultat avecles essais d’orniérage sur des enrobés confectionnés avec ces différents liants. Nous renvoyons pour cela au§ 2.4.3;

- aux températures élevées, le liant 2 est moins rigide que les autres liants. Il est bon de noter que les mesuresDSR ont été réalisées sur le premier lot, qui était le liant le moins dur parmi tous les lots de liant 2 (voir § 2.3.2.1);

- les liants 4 et 1 ont des rigidités fortement comparables. Le liant 1 est un peu plus rigide à bassetempérature et un peu moins rigide à haute température avant vieillissement. Après vieillissement, c’est lecontraire;

- après vieillissement à court terme, la rigidité des liants augmente (les liants sont devenus plus durs), sauf àbasse température où il n’y a quasiment aucune différence dans les limites de la précision d’essai (10 - 15 %).Le tableau 2.15, qui présente l’augmentation relative du module de rigidité des différents liants pour unefréquence de 1,6 Hz, permet de le constater et montre que les liants présentent un comportement devieillissement fortement comparable: à 50 °C, leur rigidité augmente d’un facteur de 2,1 à 2,6; à 20 °C, cefacteur est de 1,3 à 1,6. Le liant 4 a toujours le facteur de vieillissement le plus important. Pour les liantsclassiques que nous utilisons normalement (p.ex. 50/70 et 80/100), on trouve généralement aux hautestempératures un facteur d’environ 2 après RTFOT (comparable au vieillissement lors de la production del’enrobé). Cela correspond donc bien à nos précédents résultats;

- les angles de phase ne sont pas repris ici. Nous renvoyons pour cela au doc. AVS247. Seules des différencesminimes ont été constatées entre les différents liants. Une traduction physique en performances est assez

2

23


difficile pour l’ange de phase, surtout lorsqu’il s’agit de petites différences. C’est pourquoi nous ne nousattarderons pas sur ce point ici. Les valeurs obtenues à 52 °C sont données au § 3.9.1.2.2, où elles sontcomparées aux liants utilisés pour les planches expérimentales;

- seule une comparaison très limitée peut être faite avec les valeurs des producteurs, car les conditions d’essaine correspondent pas toujours et les résultats ne sont pas toujours disponibles. Les valeurs des fournisseurssont disponibles pour 15 °C et 10 Hz pour les liants 1 et 3: une valeur G* de 180 MPa est donnée pour leliant 1. Le CRR obtient 39 MPa. La différence est importante, mais il s’agit d’échantillons différents. Pour leliant 3, la valeur donnée est de 55 MPa, ce qui correspond bien à la valeur CRR de 63 MPa.

24

Fréquence(Hz)

Température(°C)

G* (MPa) (1)

1 2 3 4

1,6

+ 50 0,56 0,32 0,62 0,52

+ 40 1,72 1,14 2,01 1,72

+ 20 15 13 20 18

+ 15 25 22 34 31

0 102 99 147 141

10

+ 50 1,41 0,95 1,70 1,40

+ 40 4,0 3,1 5,2 4,4

+ 20 29 29 42 38

+ 15 47 45 68 63

0 167 164 250 236

Tableau 2.14 Valeurs du module de cisaillement G* àdifférentes températures et fréquences pourles quatre liants après vieillissement RCATcourte durée (pour comparaison avec lafigure 2.10: E* = 3 G*)

(1) La précision des résultats est de 10 - 15 %.

Fréquence(Hz)

Température(°C)

G* (MPa) (1)

1 2 3 4

1,6

+ 50 0,24 0,15 0,27 0,20

+ 40 0,83 0,61 1,0 0,78

+ 20 9,9 9,8 14 11

+ 15 18 19 27 21

0 94 109 152 112

10

+ 50 0,69 0,51 0,89 0,66

+ 40 2,3 1,9 4,7 2,4

+ 20 23 25 36 27

+ 15 39 44 63 47

0 172 200 285 203

Tableau 2.13 Valeurs du module de cisaillement G* àdifférentes températures et fréquences pourles quatre liants avant vieillissement (pour comparaison avec la figure 2.9: E* = 3 G*)

(1) La précision des résultats est de 10 - 15 %.

-250,1

1

10

100

1 000

10 000

-20 -10-15 5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Figure 2.9 Module de rigidité |E*| en fonction de la température des quatre liants à 10 Hz avant vieillissement

|E*|

(MPa

)

Température (°C)

1

2

3

4

2.3.2.2.3 Mesures ZSV

Les mesures ZSV sont effectuées à différentes températures (toujours au-dessus de 40 °C), après quoi ondétermine la température à laquelle la viscosité dynamique est de 2 000 Pa.s pour une pulsation de 0,001 rad/s.Il s’agit de la température d’équiviscosité EVT2. Celle-ci est présentée dans le tableau 2.16 et est une indicationde la sensibilité à l’orniérage du liant. Plus cette température est élevée, plus la résistance à l’orniérage estbonne. Trois des quatre liants sont fortement comparables. Le premier lot étudié du liant 2 a une températured’équiviscosité plus basse et serait donc plus sensible à l’orniérage. Mais il est possible que ce résultat soit lié aulot. Il est intéressant de comparer ce résultat aux essais d’orniérage sur les enrobés confectionnés avec ces liants.Nous renvoyons pour cela au § 2.4.3.

2

25


-250,1

1

10

100

1 000

10 000

-20 -10-15 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Figure 2.10 Module de rigidité |E*| en fonction de la température des quatre liants à 10 Hz après vieillissementRCAT à court terme

|E*|

(MPa

)

Température (°C)

1

2

3

4

Fréquence(Hz)

Température(°C)

G* après vieillissement / G* avant vieillissement(MPa)

1 2 3 4

1,6

+ 50 2,3 2,1 2,3 2,6

+ 40 2,1 1,9 2,0 2,2

+ 20 1,5 1,3 1,4 1,6

+ 15 1,4 1,2 1,3 1,5

0 1,1 0,9 (1) 1,0 1,3

Tableau 2.15 Augmentation relative du module de cisaillement G* suite auvieillissement RCAT à court terme

(1) La précision des résultats étant de 10-15 %, cette valeur peut donc aussi bienêtre considérée comme 1 (aucune modification suite au vieillissement)

1 2 3 4

EVT2 (°C) 76,3 67,4 73,2 76,2

Tableau 2.16 Température d’équiviscosité EVT2 des quatre liants

2.3.2.2.4 Mesures DTT

Pour chacun des quatre liants, sept éprouvettes ont été testées à trois températures. L’allongement à la ruptureest mesuré. Le graphique de la figure 2.11, qui présente l’allongement à la rupture moyen de l’éprouvette pourchaque température, est alors obtenu. La température à laquelle l’allongement à la rupture est de 1 % estconsidérée comme un indicateur permettant d’évaluer la sensibilité à la fissuration à basse température.

Le tableau 2.17 donne les résultats des températures critiques pour les quatre liants étudiés. On constate que lesrésultats des quatre liants diffèrent très peu, surtout lorsqu’on tient compte de la précision de mesure. Lebitume 3 semble être un peu plus sensible aux basses températures, du moins avant vieillissement. Cesdifférences sont néanmoins assez limitées et ne devraient pas affecter significativement la sensibilité à lafissuration aux basses températures des mélanges concernant ces liants.

2.3.2.2.5 Mesures BBR

Pour les performances à basse température mesurées avec le BRR, nous renvoyons au § 3.9.1.2.4.

2.3.2.3 Principales conclusions relatives aux liants utilisés dans l’étude en laboratoire

Pour les caractéristiques classiques, les principales conclusions sont les suivantes:

- Les valeurs de pénétration et de température A&B mesurées par le CRR correspondent généralement bien àcelles données par le fournisseur. Toutefois, on constate, pour la plupart des liants (sauf le liant 3), desvariations entre les différents lots. Elles peuvent parfois être telles que les spécifications des producteursn’ont pas toujours été respectées. Il faudra se pencher sur ce problème dans le futur.

- Les caractéristiques rhéologiques des liants sont fortement comparables, avec les différences suivantes:

- Module de rigidité:

- le liant 3 est un peu plus dur. Ceci a été démontré aussi bien avec la pénétration qu’avec lesmesures DSR. Cela est moins prononcé après vieillissement;

26

-280,1

-26 -24 -22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2

1

10

100

Figure 2.11 Allongement à la rupture en fonction de la température du bitume 4

Allo

ng

emen

t à

la r

up

ture

(%)

Température (°C)

Température critique à laquelle l’allongement à la rupture = 1 %

-9 °C

* Ce grand écart-type est dû à une très faible inclinaison de la courbe.

1 2 3 4

Température (°C) à laquellel’allongement à la rupture = 1 %

-10,4 ± 2,8* -10,2 ± 0,8 -8,1 ± 0,7 -9,0 ± 0,5

Tableau 2.17 Température à laquelle l’allongement à la rupture est de 1 % lors de l’essai DTT

- le premier lot de liant 2 testé avec le DSR est moins rigide à température élevée que les autresliants.

- Résistance à l’orniérage:

- le premier lot testé de liant 2 a une température d’équiviscosité plus basse lors des mesures ZSV etserait donc un peu plus sensible à l’orniérage. Pour ce qui est de la température A&B, le liant 2 aégalement la valeur la plus basse avant vieillissement; la différence avec les autres liants esttoutefois fort limitée.

- Fissuration à basse température:

- le bitume 3 semble être plus sensible à la fissuration à basse température, du moins avantvieillissement. Mais les différences sont restreintes (1 à 2 °C lors des mesures DTT).

Lors de cette discussion concernant les différences, nous constatons qu’il s’agit en fait de petites différences,qui peuvent être plus ou moins prononcées en fonction des lots. Ainsi, nous savons que le premier lot deliant 2 était clairement moins dur que les autres lots (cf. § 2.3.2.1).

- Le vieillissement des liants est comparable. Lorsqu’on considère les résultats CRR sur les mêmes lots, lapénétration diminue alors de 2 à 5 (1/10 mm) et la température A&B augmente de 7 à 10,6 °C, selon le liant,suite au vieillissement à court terme. Ceci s’exprime dans les résultats DSR par une augmentation de lavaleur de G* (avec un facteur de 2,1 à 2,6 à 50 °C).

2.3.3 Formulation

2.3.3.1. Méthodes

Méthode CRR (PradoWin)

La formulation des mélanges bitumineux se fait en Belgique selon la méthode CRR [réf. 5]. Celle-ci part d’uncalcul analytique de la composition volumétrique du mélange. La teneur en vides du mélange sable-pierres estcalculée sur base des granularités des différentes fractions et de la composition. La teneur en vides doit êtresuffisante pour pouvoir contenir la quantité nécessaire de mastic (mélange filler-liant), tandis que la teneur envides restante doit également satisfaire aux exigences posées. On contrôle aussi la consistance du mastic (enfonction du rapport filler/liant). Tous ces calculs sont réalisés à l’aide du logiciel CRR PradoWin.

La formulation analytique est suivie de plusieurs essais performantiels, selon le type de mélange considéré. Vul’importance d’une évaluation précise de la teneur en vides, la détermination de celle-ci fait aussi partie desessais. Auparavant, cette détermination était réalisée à l’aide de l’essai Marshall; aujourd’hui, on utilise de plus enplus le compacteur giratoire, qui remplacera à terme la dame Marshall.

Méthode «Module de richesse»

La formulation des EME en France se fait selon une autre méthode [réf. 6]. Sur base de la granularité, on établitune estimation de la surface spécifique des granulats, à l’aide d’une simple formule1:

2

27


100 . Σ = 0,25 . G + 2,3 . S + 12 . s + 135 . ƒ

G la fraction de la masse des granulats restant sur le tamis de 6,3 mm (en %);S la fraction de la masse des granulats passant au tamis de 6,3 mm et restant sur le tamis de 0,315 mm (en %);s la fraction de la masse des granulats passant au tamis de 0,315 mm et restant sur le tamis de 0,080 mm (en %);ƒ la fraction de la masse des granulats passant au tamis de 0,080 mm (en %).

1 Un récent code de bonne pratique [réf. 6] donne une formule légèrement différente parrapport à celle présentée dans le présent rapport. Cette différence est liée au passage auxnouvelles séries de tamis européennes. L’impact de celui-ci sur le résultat de la teneurminimale en liant est toutefois négligeable.

Pour obtenir un bon enrobage des granulats, la teneur en liant est fonction de cette surface spécifique:

Teneur minimale en liant:

Le facteur α est un facteur de correction qui dépend de la masse volumique ρa (en g/cm3) des granulats:

Le coefficient de proportionnalité K, qui est une indication de l’épaisseur du film de bitume autour desgranulats, est appelé le «Module de richesse». Selon le type de mélange, une valeur minimale est établie pourcelui-ci (3,4 pour l’EME de classe 2, selon la réf. 1).

Comparaison des deux méthodes

La méthode de formulation volumétrique CRR à l’aide de PradoWin est assez précise et permet au concepteurd’adapter de manière flexible l’ensemble des paramètres de mélange, dans les limites autorisées par les cahiersdes charges. Pour le cas des mélanges à squelette pierreux, on constate toutefois occasionnellement que celamène en Belgique à la formulation de mélanges trop maigres. La possibilité d’adapter la composition demanière à minimiser la teneur en vides des granulats minéraux peut mener à une teneur en liant trop basse,alors que la teneur en vides est encore suffisamment basse pour satisfaire aux exigences du cahier des charges.Le risque d’obtenir des mélanges trop maigres est moins grand avec la méthode du «Module de richesse», caron part dans ce cas d’une épaisseur de film minimale. D’autre part, la méthode du “Module de richesse” présenteaussi des désavantages. Le calcul de la surface spécifique est une approche, qui ne tient par exemple aucuncompte de la forme des granulats et de la granularité des différentes fractions dans la formule. La nature dufiller a également une influence importante sur la teneur optimale en liant, ce qui ne ressort pas dans la formule.En outre, l’établissement d’une épaisseur de film fixe a moins de sens pour les mélanges dans lesquels il y a denombreuses zones et points de contact entre les granulats. Ces zones devraient présenter théoriquement uneépaisseur double (donc un surplus) de liant. Ceci explique pourquoi cette méthode convient mieux auxmélanges à squelette pierreux qu’aux mélanges à squelette sableux. Pour ces derniers, la méthode de calculdevrait donner une surévaluation de la teneur en liant.

2.3.3.2 Formulation des EME

Les variantes ont été formulées selon la méthode CRR au départ des caractéristiques des granulats neufs et desGDB. Une optimalisation a d’abord été réalisée à l’aide de l’essai au compacteur giratoire. Cet essai permetd’évaluer le teneur en vides du mélange, lorsque celui-ci est compacté selon une procédure normalisée decompactage. Sur base du résultat, le calcul analytique de la teneur en vides a été vérifié et si nécessaire adaptéde manière à obtenir une teneur en vides acceptable.

Le calcul de la teneur minimale en liant selon la méthode du «Module de richesse» a également été effectuépour les granularités déterminées selon la méthode CRR. Cette teneur a ensuite été confrontée à le teneur enliant obtenue avec la méthode CRR. Il faut ici tenir compte du fait que la méthode du «Module de richesse» n’estpas recommandée pour les mélanges EME à squelette sableux, car celle-ci pourrait mener à une surestimationde la teneur en liant.

2.3.3.2.1 Mélanges EME pour l’étude approfondie

Pour l’étude approfondie, on a opté pour des variantes qui n’étaient pas prévues dans le cadre des planchesexpérimentales. L’influence des facteurs suivants a été étudiée, aussi bien pour les mélanges à squelettepierreux que sableux:

- pourcentage plus élevé de GDB recyclés: 25 et 40 %;- teneurs en liant plus basses et plus élevées;- teneurs en filler plus basses;- ajout de Ca(OH)2 comme dope d’adhésivité.

28

ΣK . α . 5

α = 2,65 / ρ a

Tous les mélanges de l’étude approfondie ont été réalisés avec le bitume 3, étant donné le choix des différentesvariantes de bitume utilisées dans les planches expérimentales.

Le tableau 2.18 donne un relevé complet de la composition et de la granularité des variantes, déterminées selonla méthode CRR.

Le mélange M446 est le mélange à squelette pierreux. Sa composition diffère de celle du mélange de l’étude defaisabilité, en raison du passage aux tamis européens. Le pourcentage de filler d’apport est plus bas, en raisonde la teneur plus élevée en filler des granulats. La granularité du mélange présente environ 3 % en moins depassant sur les tamis de 4 et 10 mm par rapport au mélange de l’étude de faisabilité. Sur les tamis plus petits, lagranularité correspond assez bien. Une teneur en liant de 5,5 % a permis d’obtenir une teneur en vides correctelors de l’essai au compacteur giratoire (voir le § 2.4.2).

Le mélange M447 est le mélange à squelette sableux. La teneur en liant a été abaissée à 5,3 % par rapport àcelle du mélange de l’étude de faisabilité. Le teneur en vides à 100 girations, telle que déterminée dans l’étudede faisabilité, était en effet assez basse pour cette variante (3,2 %). Une diminution de la teneur en bitume auraitencore augmenté la résistance à l’orniérage. La variante à squelette sableux pourrait donc présenter l’avantagede devoir utiliser moins de liant, alors que la teneur en vides et la sensibilité à l’orniérage sont comparables àcelles du mélange à squelette pierreux. Les performances du mélange en matière de durabilité serontdéterminées dans la suite de l’étude approfondie abordée au § 2.4.

Les mélanges M448 à M451 sont les mélanges contenant 25 % et 40 % de GDB. On a tenté de maintenir lagranularité aussi constante que possible, indépendamment de la proportion de GDB.

Les mélanges M454 et M455 sont les mélanges contenant moins de filler. Les mélanges M456 à M459 sont ceuxayant respectivement une teneur plus basse et plus élevée en liant.

Les mélanges M460 et M461 sont les mélanges contenant du Ca(OH)2 comme dope d’adhésivité. Il a été décidéde remplacer 1 % du filler d’apport (par rapport à la masse totale des granulats) par du Ca(OH)2. Initialement, ilétait prévu d’ajouter le dope d’adhésivité aux variantes contenant 40 % de GDB, vu que l’on s’attendait à cequ’elles aient de moins bonnes performances en matière d’adhésion et de durabilité. Cela a toutefois poséproblème pour le mélange à squelette sableux contenant 40 % de GDB. On ne peut en effet ajouter dans cemélange qu’une faible quantité de filler d’apport vu que les GDB utilisés contiennent déjà une importantequantité de filler. Sur base de cette problématique, il a été décidé d’étudier l’effet de 1 % en masse de Ca(OH)2pour les variantes ne contenant que 25 % de GDB. Pour celles-ci, le pourcentage de filler d’apport est à chaquefois supérieur à 1 %, de sorte que le filler d’apport peut être remplacé au prorata de 1 % par le doped’adhésivité.

Au bas du tableau 2.18 figure le calcul de la teneur minimale en liant selon la méthode du «Module derichesse».

- Pour les mélanges à squelette pierreux, cette valeur varie de 5,2 % pour le mélange sans GDB à 5,4 % pourle mélange contenant 40 % de GDB. En cas de diminution de la teneur en filler, la valeur minimale descend à5,1 %. On constate donc que, pour les squelette à mélange pierreux, le teneur minimale en liant est toujoursinférieure à 5,5 %, valeur obtenue avec la méthode CRR.

- Pour les mélanges à squelette sableux, la teneur en liant choisie de 5,3 % se situe en dessous de la valeurselon le «Module de richesse». Ceci confirme la thèse selon laquelle la méthode du «Module de richesse»mène dans ce cas à une teneur en liant trop élevée.

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2.3.3.2.2 EME des variantes des planches expérimentales

Les mélanges à squelette pierreux ont été confectionnés avec du sable calcaire 0/4, comme proposé parl’entrepreneur. Pour les mélanges à squelette sableux, on a utilisé un sable de concassage plus fin (calcaire 0/2).

On est à nouveau parti d’une teneur en liant de 5,5 % pour les mélanges à squelette pierreux et de 5,3 % pourles mélanges à squelette sableux. Par rapport à l’étude approfondie, les valeurs minimales de teneur en liantcalculées selon la méthode du «module de richesse» sont toutefois plus élevées. Ceci est la conséquence desdifférences de masse volumique des granulats utilisés. Ces valeurs étaient plus élevées pour les calcaires utilisésdans l’étude de faisabilité et dans l’étude approfondie comparativement à celles utilisées pour les planchesexpérimentales. Cela signifie que les mélanges des planches expérimentales, considérés en parts par volume,sont moins riches en liant. Toutefois, la teneur en liant reste acceptable selon la méthode du «module derichesse». Il a dès lors été décidé de débuter avec ces teneurs en liant et, si nécessaire en fonction des essaisperformantiels, de les adapter par la suite.

Le pourcentage de filler était de 5,9 % dans l’étude approfondie. Tout indique qu’il s’agit d’un minimum. Dansles données transmises par les fournisseurs (doc. EME43 du 17/10/03), on voit que dans la pratique, une teneurde 6 % (calculée sur un tamis de 0,063 mm) constitue un minimum. Le cahier des charges donne 5,8 % commeminimum. Dans l’étude approfondie, il a également été constaté que dans le cas d’une teneur en filler inférieureà 5,9 %, la sensibilité à l’orniérage augmente (voir § 2.4.3). C’est pourquoi on a choisi un pourcentage plus élevé(6,4 %) pour les planches expérimentales.

La présélection des variantes pour les planches expérimentales a été donnée dans le tableau 2.1. Les dixpremières colonnes du tableau 2.19 présentent les compositions des variantes telles qu’initialement formulées,les granularités et le calcul du «module de richesse». La composition du mélange de référence de type BB-3A aété choisie par l’entrepreneur. Seules les principales caractéristiques et la granularité de ce mélange ont étéajoutées dans le tableau, en vue de permettre une comparaison avec les variantes d’EME. L’optimalisation de lateneur en vides des EME a de nouveau eu lieu à l’aide de l’essai au compacteur giratoire.

Les colonnes 11 et suivantes sont le résultat d’une optimalisation complémentaire, sur base des autres essaisperformantiels, traités au § 2.4. Les sélections définitives des mélanges pour les planches expérimentales sontabordées au § 2.5.

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2.3.3.3 Conclusions relatives à la formulation

- Pour ce qui est des mélanges à squelette pierreux, la teneur en liant déterminée via la méthode CRR se situetoujours au-dessus du minimum calculé selon le «Module de richesse». On peut donc en conclure que laméthode CRR est satisfaisante pour la détermination de la teneur en liant. Le calcul par la méthode du«Module de richesse» peut éventuellement se faire en guise de contrôle.

- Tout indique que 5,9 % est un minimum pour la teneur en filler des mélanges à squelette pierreux. Le § 2.4mettra en évidence le fait qu’une teneur en filler inférieure à 5,9 % augmente la sensibilité à l’orniérage.

- Les limites de granularité, qui ont été imposées dans le cahier spécial des charges (voir le tableau 2.9), sontparticulièrement étroites. Pour les mélanges à squelette pierreux surtout, il s’est avéré impossible derespecter ces valeurs pour l’ensemble de la granularité avec les matériaux fournis par l’entrepreneur. Etpourtant, il s’agissait de matériaux courants qui satisfaisaient à l’ensemble des spécifications. Etant donnéque l’objectif est d’arriver à une méthodologie de formulation des mélanges basée sur les performancesdes mélanges, il est recommandé d’assouplir les limites de granularité telles qu’établies dans le cahier descharges pour les planches expérimentales.

2.4 Essais performantiels

2.4.1 Préparation des mélanges et confection des éprouvettes

Les mélanges ont été préparés conformément à la norme NBN EN 12697-35 [réf. 17].

Pour limiter au maximum le vieillissement supplémentaire des GDB, ceux-ci n’ont été chauffés qu’à unetempérature de 110 à 120 °C et ce pendant un maximum de deux heures. En guise de compensation, lesgranulats neufs ont été chauffés à une température plus élevée, de sorte que la température de compactageétait identique pour tous les mélanges, indépendamment du pourcentage de GDB. Le tableau 2.20 présente lestempératures et les temps de chauffe, qui ont donné lieu à une température de compactage de 160 à 165 °C.

Les éprouvettes pour les essais performantiels décrits dans le présent chapitre ont été compactées avec lecompacteur de plaques, conformément à la norme NBN EN 12697-33 [réf. 18]. Les éprouvettes destinées à l’essaid’orniérage ont été compactées sur une hauteur de 5 cm dans le moule d’essai même. Les blocs au départdesquels on a scié les éprouvettes pour les essais de rigidité et de fatigue ont été compactés sur une hauteur de12 cm dans un grand moule (40 cm x 60 cm). Les carottes pour l’essai ITS Retained, ont été prélevées sur desplaques compactées sur une hauteur de 5 cm dans un petit moule (18 cm x 50 cm).

2

33


Pour les mélanges sans GDB:

Granulats secs: 175 °C min. 4 heuresLiant: 175 °C 3 – 5 heures

Pour les mélanges contenant 25 % de GDB:

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* 10 °C de plus pour compenser la température plus basse des GDB.

Pour les mélanges contenant 40 % de GDB:

Granulats secs: 190 °C* min. 4 heuresLiant: 175 °C 3 – 5 heures GDB: 110 à 120 °C 2 heures

* 15 °C de plus pour compenser la température plus basse des GDB.

Tableau 2.20 Températures et temps de chauffe pour la préparation des enrobés en laboratoire

2.4.2 Compacteur giratoire

2.4.2.1 Méthode d’essai

Les essais giratoires sont réalisés conformément à la méthode d’essai européenne NBN EN 12697-31, [réf. 7].Trois carottes sont compactées par mélange, jusqu’à 200 girations. L’évolution du compactage en fonction dunombre de girations est établie en faisant la moyenne des trois essais.

L’estimation de l’incertitude de mesure peut être effectuée sur ce résultat, en utilisant les données de précisionqui figurent dans la NBN EN 12697-31 ou par analyse statistique des données de mesure. Des deux façons, leCRR obtient une estimation de l’incertitude de mesure de 0,4 %, exprimée comme écart-type absolu sur lateneur en vides.

2.4.2.2 Exigences pour le compactage giratoire

La norme française NF P 98-140 [réf. 1] exige, pour les EME de classe 2, que la teneur en vides à 100 girations soitinférieure ou égale à 6 %. Aucune limite inférieure n’est prescrite pour cette teneur.

2.4.2.3 Résultats des essais

2.4.2.3.1 Etude approfondie

L’essai giratoire a été réalisé sur les variantes suivantes:

- EME à squelette pierreux sans GDB (mélange M446);- EME à squelette sableux sans GDB (mélange M447);- EME à squelette pierreux avec 25 % de GDB (mélange M448);- EME à squelette sableux avec 25 % de GDB (mélange M449);- EME à squelette pierreux avec 40 % de GDB (mélange M450);- EME à squelette sableux avec 40 % de GDB (mélange M451);- EME à squelette pierreux avec 25 % de GDB + Ca(OH)2 comme dope d’adhésivité (mélange M460);- EME à squelette sableux avec 25 % APG + Ca(OH)2 comme dope d’adhésivité (mélange M461).

Les résultats ont été rassemblés dans les figures 2.12 et 2.13. La figure 2.12 présente la teneur en vides desvariantes à squelette pierreux, en fonction du nombre de girations. Chaque courbe est la moyenne de troisessais. La figure 2.13 donne les résultats pour les mélanges à squelette sableux.

Le tableau 2.21 donne un aperçu de la teneur en vides calculée avec PradoWin et la teneur en vides mesurée à100 girations (moyenne de trois mesures).

34

10

5

10

15

20

25

10 100 1 000

Figure 2.12 Teneur en vides en fonction du nombre de girations pour les variantes à squelette pierreux

Ten

eur

en v

ides

(%)

Nombre de girations

pas de GDB

25 % GDB

40 % GDB

25 % GDB + dope d’adhésivité

Le mélange à squelette sableux sans GDB a initialement été testé avec une teneur en liant de 5,5 %. Après cetessai et sur base des résultats de l’étude de faisabilité, il a été décidé d’abaisser à 5,3 % la teneur en liant desvariantes à squelette sableux. L’essai au compacteur giratoire n’a plus été réalisé sur le mélange sans GDB avec5,3 % de liant, car sur base de la différence de teneur en vides obtenues par l’étude PradoWin effectuéerespectivement avec 5,5 et 5,3 % de liant, il est possible de faire une bonne prévision de la teneur en vides dansle compacteur giratoire (valeur indiquée par *).

A partir des résultats ci-avant, il est possible de tirer les conclusions suivantes:

- la teneur en vides à 100 girations varie entre 4,0 et 4,5 %, pour les mélanges à squelette sableux. Etantdonné l’incertitude de mesure, les différences entre les variantes sans et avec GDB ne sont pas significatives.Ce résultat satisfait largement à l’exigence française pour les EME de classe 2, qui veut que la teneur envides à 100 girations soit inférieure ou égale à 6 %;

2

35


10

5

10

15

20

25

10 100 1 000

Figure 2.13 Teneur en vides en fonction du nombre de girations pour les variantes à squelette sableux

Ten

eur

en v

ides

(%)

Nombre de girations

pas de GDB

25 % GDB

40 % GDB

25 % GDB + dope d’adhésivité

Tableau 2.21 Aperçu des résultats au compacteur giratoire (étude approfondie)

VarianteVides

PradoWin(%)

Vides après 100girations

(%)

Ecart-type desvides après 100

girations(%)

Teneur en liant

(% en masse surgranulats)N° Squelette GDB

M446

Pierreux

0 % 1,9 3,3 0,7 5,5

M448 25 % 2,3 3,8 0,6 5,5

M450 40 % 3,1 2,7 0,8 5,5

M46025 %

+ Ca(OH)2/ 3,6 0,2 5,5

-

Sableux

0% 2,7 4,0 0,4 5,5

M447 0% 3,2 4,5 * Non déterminée 5,3

M449 25 % 3,2 4,1 0,4 5,3

M451 40 % 3,2 4,4 1,0 5,3

M46125 %

+ Ca(OH)2/ 4,0 0,5 5,3

- la teneur en vides du mélange à squelette pierreux varie entre 2,7 % et 3,8 % pour une teneur en liant de5,5 %. Il n’a pas été décidé dans ce cas-ci de diminuer la teneur en liant comme pour le mélange à squelettesableux, bien que cela eut été possible sur base de la teneur en vides. Pour les mélanges à squelettepierreux, un bon enrobage des pierres par le liant est naturellement d’une importance particulière en ce quiconcerne la durabilité;

- l’ajout de Ca(OH)2 comme dope d’adhésivité a une influence limitée sur la courbe de compactage de l’essaigiratoire. A 100 girations, on obtient une teneur en vides qui ne diffère que peu, voire pas, de la valeurobtenue sans dope d’adhésivité.

2.4.2.3.2 Etude des variantes par les planches expérimentales

La figure 2.14 présente les courbes au compacteur giratoire pour les variantes à squelette pierreux. Lesmélanges M465, M472, M473 et M474 sont identiques pour ce qui est de la composition et divergentuniquement par le liant. Il est évident que pour la série des liants retenus en vue d’une application dans les EME,le type de liant n’a pas d’influence sur la compactabilité lors de l’essai au compacteur giratoire.

Le mélange M482 est la première formulation du mélange à squelette pierreux avec 25 % de GDB. A 100girations, la teneur en vides est inférieure d’environ 1 % par rapport à celle des mélanges sans GDB. Etant donnéqu’il n’y a pas de limite inférieure imposée pour la teneur en vides, ce mélange a ensuite été soumis à l’essaid’orniérage (voir le § 2.4.3). Il s’est avéré que ce mélange a une sensibilité plus importante à l’orniérage. Lacomposition des composants granulaires de ce mélange a ensuite été adaptée de manière à augmenter lateneur en vides sans diminuer la teneur en liant. Le résultat de cette optimalisation est le mélange M505. Lacourbe du compacteur giratoire montre que ce mélange se rapproche plus des mélanges sans GDB sur le plande la compactabilité et de la teneur en vides. Ce mélange présentait également une meilleure résistance àl’orniérage. Ceci montre qu’il peut également être intéressant de spécifier une limite inférieure pour la teneur envides dans l’essai au compacteur giratoire. Lorsqu’on peut, grâce à l’essai giratoire, exclure un certain nombre demélanges sensibles à l’orniérage, il est possible de diminuer le nombre d’essais à l’orniéreur qui prennentdavantage de temps.

La figure 2.15 montre clairement l’influence de la teneur en liant pour les variantes à squelette sableux. Lesmélanges avec 6,1 % de liant (M497) et 4,9 % de liant (M498) se laissent facilement distinguer. La différenceentre les mélanges avec 5,3 et 5,5 % de liant est cependant petite, aussi bien pour les mélanges sans GDB (M466et M483) que pour les mélanges avec GDB (M481 et M506).

En comparaison avec les mélanges à squelette sableux de l’étude approfondie, la teneur en vides est ici assezbasse. Dans cette étude, les teneurs en vides à 100 girations se situaient entre 4 et 4,5 %. Ici, elles varient entre

36

10

5

10

15

20

25

10 100 1 000

Figure 2.14 Courbes du compacteur giratoire des mélanges à squelette pierreux

Ten

eur

en v

ides

(%)

Nombre de girations

M465

M472

M473

M474

M482

M505

2,5 et 3 % (pour des teneurs en liant de 5,3 à 5,5 %). Il ne semble donc pas recommandé d’augmenter encore lateneur en liant. Les essais d’orniérage indiqueront comment ces mélanges se comportent en matièred’orniérage (cf. § 2.4.3).

Enfin, le tableau 2.22 donne un aperçu des teneurs en vides mesurées à 100 girations (moyenne de troismesures). Les vides prévus avec le logiciel de calcul PradoWin sont également repris dans le tableau. Onconstate que les calculs donnent une assez bonne indication de ces teneurs en vides, sauf pour les mélangescontenant des GDB. Ceci peut s’expliquer par les incertitudes concernant les caractéristiques des GDB, entreautres leur angularité.

2

37


10

5

10

15

20

25

10 100 1 000

Figure 2.15 Courbes du compacteur giratoire des mélanges à squelette sableux

Ten

eur

en v

ides

(%)

Nombre de girations

M466

M481

M483

M506

M497

M498

Tableau 2.22 Aperçu des résultats au compacteur giratoire (étude des variantes des planches expérimentales)

Variante VidesPradoWin

(%)

Vides après 100girations

(%)

Ecart-type desvides après 100

girations(%)

Teneur en liant(% en masse sur

granulats)N° Squelette GDB

Paramètremodifié

M465

Pierreux

0 % 3,4 3,6 1,5 5,5

M472 0 % bitume 3,4 4,0 0,7 5,5

M473 0 % bitume 3,4 3,6 1,0 5,5

M474 0 % bitume 3,4 3,6 1,0 5,5

M482 25 % 5,1 1,5 0,6 5,5

M505 25 % granularité 7,4 3,2 0,4 5,5

M466

Sableux

0 % 4,0 3,2 0,1 5,3

M481 25 % 3,9 1,7 0,2 5,3

M483 0 % teneur en liant 3,5 2,5 0,3 5,5

M506 25 % teneur en liant 3,4 2,6 0,3 5,5

M497 0 % teneur en liant 2,2 1,8 0,4 6,1

M498 0 % teneur en liant 4,9 4,4 0,3 4,9

2.4.2.4 Conclusions relatives au compactage giratoire

Concernant les limites de teneur en vides dans le compacteur giratoire, il est possible de conclure ce qui suit:

- satisfaire à la limite supérieure de 6 % pour la teneur en vides après 100 girations pose peu de problèmes;- à l’exception du mélange sensible à l’orniérage (M497) et du squelette pierreux contenant des GDB (M482),

toutes les variantes présentent une teneur en vides supérieure à 2 % après 100 girations. Le mélange M482a en outre présenté un orniérage plus important lors de l’essai d’orniérage (voir ci-après, au § 2.4.3.3.2). Celadémontre qu’il est pertinent d’établir une valeur inférieure pour la teneur en vides, car elle permet d’excluredes mélanges sensibles à l’orniérage.

Par conséquent, nous pouvons choisir les exigences suivantes concernant la teneur en vides après 100 girationsdans le compacteur giratoire: 2 % ≤ vides (%) ≤ 6 %.

De plus, la présente étude a également mené aux conclusions suivantes:

- pour les quatre liants qui ont été retenus pour les EME, on ne constate aucune influence significative sur lacompactabilité dans le compacteur giratoire;

- comme pour tous les types d’enrobés, la teneur en liant a une influence évidente sur la compactabilité etsur la teneur en vides;

- malgré le fait que les granularités divergent peu, il y a une différence entre les courbes du compacteurgiratoire des mélanges avec GDB par rapport aux mélanges sans GDB. Les mélanges avec GDB sont plusfacilement compactables que ceux sans GDB, surtout dans le cas des mélanges à squelette pierreux;

- l’ajout de Ca(OH)2 comme dope d’adhésivité n’a pas d’influence observable sur la compactabilité déduitede l’essai au compacteur giratoire.

2.4.3 Orniérage


Les essais ont été réalisés selon la norme européenne NBN EN 12697-22,(dispositif de grandes dimensions [réf. 8], à une température de 50 °C).L’épaisseur nominale des plaques d’essai était de 5 cm.

Pour chaque mélange, deux plaques sont testées simultanément. Laprofondeur proportionnelle de l’ornière est obtenue en calculant lamoyenne de la profondeur d’ornière mesurée sur une série de 15points de mesure. Cette valeur est exprimée en pourcentage parrapport à l’épaisseur nominale de la plaque. A 30 000 cycles, cettegrandeur est donnée par P3LD (en %).

Il est possible d’évaluer l’incertitude de mesure sur ce résultat, enutilisant les informations concernant la précision données dans la NBN EN 12697-22 ou par une analyse statistique des données demesure. Des deux façons, on obtient une évaluation de l’incertitude demesure de 0,4 %, exprimée comme écart-type absolu sur l’orniérageproportionnel.

2.4.3.2 Exigences en matière d’orniérage

La norme française NF P 98-140 [réf. 1] exige que, pour les EME declasse 2, l’orniérage proportionnel après 30 000 cycles à 60 °C soit pluspetit ou égal à 7,5 % (P3LD ≤ 7,5 % à 60 °C).

38

Photo 2.1 Orniéreur

En Belgique, l’essai d’orniérage est réalisé à 50 °C, ce qui fait qu’il n’est pas possible d’établir une comparaisondirecte. Le SB250 fixe des exigences pour l’orniérage proportionnel à 30 000 cycles, en fonction de la classe detrafic. La classe 1 correspond à l’exigence la plus sévère en matière d’orniérage, à savoir une profondeurd’ornière proportionnelle inférieure ou égale à 5 % (P3LD ≤ 5 % à 50 °C).


2.4.3.3.1 Etude approfondie

Les variantes qui ont été considérées pour la résistance à la déformation permanente présentent des différencesen matière de teneur en filler et de teneur en liant. Ces paramètres ont été modifiés de manière à s’attendre àune augmentation de l’orniérage.

La teneur en filler a été diminuée d’environ 1 %, ce qui fait que les pourcentages des autres granulats ont étéaugmentés proportionnellement. La teneur en liant a été augmentée de 0,5 %.

- EME à squelette pierreux sans GDB (M446);- EME à squelette sableux sans GDB (M447);- EME à squelette pierreux avec une teneur en filler plus basse (M454);- EME à squelette sableux avec une teneur en filler plus basse (M455);- EME à squelette pierreux avec une teneur en liant plus élevée (M458);- EME à squelette sableux avec une teneur en liant plus élevée (M459).

Pour plus de détails concernant les compositions, veuillez vous référer au tableau 2.18.

Les figures 2.16 et 2.17 présentent la profondeur proportionnelle de l’ornière pour les mélanges à squelettepierreux et les mélanges à squelette sableux. Les valeurs numériques sont ensuite comparées dans un tableauau § 2.4.3.4.

2

39


00

10 000 20 000 30 000 40 000 50 000 60 000

1,0

0,5

2,0

1,5

3,0

2,5

4,0

3,5

Figure 2.16Profondeur proportionnelle d’ornière desvariantes à squelette pierreux

Pro

fon

deu

r p

rop

ort

ion

nel

le d

el’o

rniè

re (%

)

Nombre de cycles

M446

M454 (moins de filler)

M458 (plus de liant)

00

10 000 20 000 30 000 40 000 50 000 60 000

1,0

0,5

2,0

1,5

3,0

2,5

4,0

3,5

Figure 2.17Profondeur proportionnelle d’ornière desvariantes à squelette sableux

Pro

fon

deu

r p

rop

ort

ion

nel

le d

el’o

rniè

re (%

)

Nombre de cycles

M447

M455 (moins de filler)

M459 (plus de liant)

On constate que la résistance à l’orniérage des deux compositions de base est particulièrement bonne.

Une diminution de la teneur en filler n’a aucune influence négative pour le mélange à squelette sableux, maisbien pour celui à squelette pierreux. Un pourcentage en filler de 5,9 % semble être donc un minimum pour lemélange à squelette pierreux.

Une augmentation de la teneur en liant n’a aucun impact négatif sur la sensibilité à l’orniérage du mélange àsquelette pierreux. Inversement, aucune amélioration ne peut être attendue lorsqu’on diminue la teneur enliant. Cela aurait plutôt une influence négative sur l’enrobage des granulats et par conséquent sur la durabilité.Augmenter la teneur en liant serait une option pour améliorer la durabilité, mais étant donné la teneur en videsassez basse du mélange à squelette pierreux, cela peut augmenter le risque de surremplissage en liant. Onconstate une augmentation de l’orniérage pour le mélange à squelette sableux. Diminuer la teneur en liant de5,5 à 5,3 % semble donc être un bon choix, pour autant que cela n’ait pas d’influence négative sur la durabilité.

2.4.3.3.2 Etude des variantes pour les planches expérimentales

La figure 2.18 présente les essais d’orniérage sur les mélanges à squelette pierreux. Bien qu’il ne soit pas unmélange à squelette pierreux, le mélange de référence BB-3A a également été intégré à ce graphique, à titre decomparaison.

Lorsqu’on compare les mélanges de même composition, mais avec un liant différent, on remarque que le typede liant a une petite influence (M465, M472, M473 et M474). Tous ces mélanges se situent bien en dessous de lalimite de 5 %.

La première formulation avec 25 % de GDB (M482) présente une profondeur d’ornière plus élevée que lemélange de référence BB-3A. Ce mélange a également présenté dans le compacteur giratoire la teneur en videsla plus basse, ce qui indiquait déjà une moins bonne résistance à l’orniérage. En adaptant la granularité, on aobtenu le mélange M505, qui a donné une teneur en vides plus élevée dans le compacteur giratoire. Cemélange est un peu plus satisfaisant en matière d’orniérage.

40

00

10 000 20 000 30 000 40 000 50 000 60 000

1,0

7,0

0,5

2,0

1,5

3,0

2,5

4,0

3,5

5,0

4,5

6,0

5,5

6,5

Figure 2.18 Essais d’orniérage sur les mélanges à squelette pierreux

M465

M472

M474

M473

M482

AB-3A

M485

M505

Pro

fon

deu

r p

rop

ort

ion

nel

le d

el’o

rniè

re (%

)

Nombre de cycles

Le mélange M485 est identique au mélange M465, sauf la teneur en liant, qui est de 0,2 % plus élevée. Onconstate une légère augmentation de l’orniérage, mais la valeur à 30 000 cycles reste toutefois encore bien endessous des 5 %.

La figure 2.19 donne les résultats des mélanges à squelette sableux. Pour toutes les variantes testées, l’orniérageest particulièrement bas, à l’exception du mélange M497, «sensible à l’orniérage», qui contient 6,1 % de liant.

Les valeurs numériques de la profondeur proportionnelle de l’ornière sont comparées entre elles dans lestableaux 2.23 à 2.28.

2.4.3.4 Influence des paramètres du mélange sur l’orniérage

Sur base de l’ensemble des résultats d’essais précités, obtenus dans le cadre tant de l’étude approfondie quedans celle des variantes pour les planches expérimentales, on a étudié ci-dessous l’influence des principauxparamètres du mélange sur l’orniérage.

2.4.3.4.1 Comparaison des mélanges à squelette pierreux et des mélanges à squelette sableux

Les mélanges à squelette sableux étudiés présentent moins d’orniérage que les mélanges à squelette pierreux,bien que les différences soient minimes. Cela s’explique en partie par la teneur en liant plus basse.

Dans l’étude de faisabilité, le mélange à squelette sableux était un peu plus sensible à l’orniérage (P3LD = 2,7 %pour le squelette sableux et P3LD = 2,4 % pour le squelette pierreux). Dans cette étude, la teneur en liant dumélange à squelette sableux était de 5,5 %, c’est-à-dire la même que celle du mélange à squelette pierreux.

Vu la précision de l’essai, on peut donc conclure que les deux types de mélange sont identiques en matière derésistance à l’orniérage et que cette résistance à l’orniérage est élevée.

2

41


00

10 000 20 000 30 000 40 000 50 000 60 000

1,0

7,0

0,5

2,0

1,5

3,0

2,5

4,0

3,5

5,0

4,5

6,0

5,5

6,5

Figure 2.19 Essais d’orniérage sur les mélanges à squelette sableux

M466

M481

M483

M484

AB-3A

M497

M498

M503

M506

Pro

fon

deu

r p

rop

ort

ion

nel

le d

el’o

rniè

re (%

)

Nombre de cycles

2.4.3.4.2 Type de liant

Dans l’étude des variantes pour les planches expérimentales, on a fait varier le type de liant pour le mélange àsquelette pierreux. Le tableau 2.23 présente les résultats pour ces mélanges.

Etant donné que la teneur enliant est la seule variable dans letableau ci-avant, il devrait existerun lien entre la profondeurd’ornière et les caractéristiquesrhéologiques des liants, plusparticulièrement la températured’équiviscosité EVT2 déterminéevia des mesures ZSV (voir letableau 2.16). La figure 2.20montre que le liant ayant lavaleur la plus basse d’EVT2,correspond en effet à une desvariantes présentant l’orniéragele plus important (bitume 2,M473). Cependant, les trois autresvariantes présentent aussi desdifférences d’orniérage qui nepeuvent pas être corrélées avecl’EVT2. L’explication de cettecorrélation peu évidente est que,d’une part, les quatre variantesprésentent peu d’orniérage enraison du squelette pierreuxstable et que, d’autre part, lesdifférences en matière decaractéristiques rhéologiquessont assez faibles. Ces deuxfacteurs combinés font que lechoix du liant, établi parmi lesquatre liants sélectionnés, n’aqu’une influence limitée surl’orniérage.

2.4.3.4.3 Influence des GDB

Le tableau 2.24 montre la manière dont change la sensibilité à l’orniérage suite à l’ajout de GDB. Les mélanges(tant pierreux que sableux) avec GDB ont été formulés de manière à ce que la granularité se rapproche autantque possible de celle des mélanges sans GDB.

L’utilisation de GDB a une influence significative sur la sensibilité à l’orniérage du mélange à squelette pierreux,malgré le fait que la teneur en liant et la granularité du mélange divergent à peine du mélange sans GDB. Dansle cas de l’EME, il n’est donc a priori pas vrai que la résistance à l’orniérage augmente avec l’utilisation de GDB,comme c’est souvent le cas pour le béton bitumineux classique.

Pour le béton bitumineux classique, le bitume vieilli des GDB fait que le mélange de bitumes présente unerigidité plus élevée que le nouveau liant. Pour l’EME par contre, le nouveau liant est souvent plus rigide que leliant vieilli, ce qui rend le raisonnement ci-avant caduc. A titre d’exemple, le liant récupéré des GDB pour lessections expérimentales présentait une pénétration de 23 (1/10 mm) (voir le tableau 2.11), ce qui est plus élevéque la pénétration des nouveaux liants.

42

N° de mélange Type Liant P3LD (%)

M465 Squelette pierreux Bit. 1 3,6




Tableau 2.23 Influence du liant sur l’orniérage

2,060

2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

Figure 2.20 Corrélation entre l’EVT2 des quatre liants et la profondeurproportionnelle d’ornière des mélanges à squelette pierreuxconfectionnés avec ces liants

EVT2

(°C

)

Profondeur proportionnelle d’ornière après 30 000 cycles (%)

bit. 2

bit. 3

bit. 1 bit. 4

Une deuxième explication possible à l’augmentation de la sensibilité à l’orniérage lors de l’utilisation de GDB dansle squelette pierreux est le changement d’angularité des granulats. Les mélanges à squelette pierreux doivent eneffet leur résistance à l’orniérage au contact entre les pierres, qui est plus stable pour les granulats anguleux. Lesgranulats provenant des GDB sont moins anguleux, ce qui nuit à la stabilité. Les mélanges à squelette sableux ysont moins sensibles, ce qui pourrait expliquer le fait que l’ajout de GDB dans ce type de mélange ne se manifesteque peu voire pas au niveau de l’orniérage. Enfin, nous pouvons faire remarquer que l’angularité des granulatsexplique aussi les résultats au compacteur giratoire. Les essais au compacteur giratoire, présentés au § 2.4.2.3,avaient démontré que le mélange à squelette pierreux avec GDB était plus facile à compacter et présentait uneteneur en vides très basse, ce qui indiquait en soi une sensibilité accrue à l’orniérage.

Etant donné que la profondeur proportionelle d’ornière du mélange à squelette pierreux avec 25 % de GDB sesitue au dessus de la limite de 5 %, on a étudié les possibilités de rendre cette variante moins sensible àl’orniérage. Une première option était de conserver la même composition du mélange et de ne diminuer que lateneur en liant. L’orniérage de ce mélange (M502 dans le tableau 2.25) était clairement moindre. Une deuxièmeoption était de maintenir la teneur en liant et d’augmenter la teneur en vides en modifiant la granularité.L’augmentation de la fraction «Pierre» par rapport à la fraction «Sable» a eu le résultat souhaité.L’augmentation de la teneur en vides est aussi clairement visible sur la courbe du compacteur giratoire (M505dans la figure 2.14). La tableau 2.25 montre que ce mélange présente effectivement moins d’orniérage, maisl’impact n’est pas le même que lorsqu’on diminue la teneur en liant. La teneur en liant de 5,3 % se situetoutefois en dessous de la limite minimale calculée selon la méthode du «module de richesse».

2.4.3.4.4 Influence de la teneur en liant

Les tableaux 2.26 et 2.27 montrent les différentes variantes de teneur en liant pour le mélange à squelettepierreux et le mélange à squelette sableux respectivement.

- Pour le mélange à squelette pierreux, on ne constate pas ou presque pas d’augmentation de l’orniéragelorsqu’on augmente la teneur en liant. L’essai sur le mélange M485 montre que pour ce mélange, on nepeut pas dépasser une teneur en liant de 5,7 %, si l’on souhaite conserver une profondeur proportionnelled’ornière inférieure à 5 %. Toutefois, le mélange M458, ayant un autre liant et d’autres matériaux de base,présente particulièrement peu d’orniérage pour une teneur en liant de 6 %.

2

43


Tableau 2.24 Influence de l’utilisation de GDB sur l’orniérage

N° de mélange TypeTeneur en liant(% en masse sur

granulats)GDB P3LD (%)

M465 Squelette pierreux 5,5 0 % 3,6

M482 Squelette pierreux 5,5 25 % 5,6

M466 Squelette sableux 5,3 0 % 2,8




N° de mélange Type GDBTeneur en liant(% en masse sur

granulats)P3LD (%)

M482 Squelette pierreux 25 % 5,5 5,6

M502 Squelette pierreux 25 % 5,3 3,3

M505 Squelette pierreux 25 % 5,5 Teneur en pierresplus élevée 5,0

Tableau 2.25 Variantes du mélange à squelette pierreux avec GDB

44

2,322,82 2,95 3,02

6,05

4,90

1

2

3

4

5

6

7

5,3 5,5 5,8 6,1

Figure 2.21 Augmentation de l’orniérage en fonction de la teneur en liant (pour unmême bitume) pour le mélange à squelette sableux des variantes pour lesplanches expérimentales

Pro

fon

deu

r d

’orn

ière

P 3LD

(%)

Teneur en liant (% en masse des granulats)

N° de mélange LiantTeneur en liant(% en masse sur

granulats)P3LD (%)

M446 Bit. 3 5,5 2,7

M458 Bit. 3 6,0 2,8

M465 Bit. 1 5,5 3,6

M485 Bit. 1 5,7 4,4

Tableau 2.26 Variantes de teneur en liant pour le mélange à squelettepierreux

Tableau 2.27 Variantes de teneur en liant pour le mélange à squelette sableux

N° de mélange LiantTeneur en liant(% en masse sur

granulats)GDB P3LD (%)

M447 Bit. 3 5,3 0 % 2,0

M459 Bit. 3 5,8 0 % 2,8

M498 Bit. 1 4,9 0 % 2,3

M466 Bit. 1 5,3 0 % 2,8

M483 Bit. 1 5,5 0 % 2,95

M503 Bit. 1 5,8 0 % 3,0

M497 Bit. 1 6,1 0 % 6,05

M484 Bit. 1 5,1 25 % 2,2

M481 Bit. 1 5,3 25 % 3,0

- On constate également pour le mélange à squelette sableux une augmentation de l’orniérage lorsqu’onaugmente la teneur en liant. La figure 2.21 présente cela plus en détail pour le mélange à squelette sableuxde l’étude des variantes pour les planches expérimentales. Jusqu’à une teneur en liant d’environ 5,8 %, onconstate une faible augmentation de l’orniérage. Lorsqu’on augmente cette teneur jusqu’à 6,1 %,l’orniérage augmente subitement de manière importante.

2.4.3.4.5 Influence de la teneur en filler

Les tableaux 2.18 et 2.19 avec les compositions des mélanges montrent que la teneur en filler des variantesprésente peu de fluctuations. Pour les mélanges à squelette pierreux, on a un passant de 5,9 à 6,2 % sur le tamisde 0,063 mm, tandis que pour le mélange à squelette sableux, la teneur en filler varie autour des 5,1 à 5,2 %.L’impact d’une teneur plus basse en filler (1 % de moins de filler d’apport) sur l’orniérage n’a été mesuré quedans l’étude approfondie. Le mélange à squelette sableux est resté insensible à cette diminution. Pour lemélange à squelette pierreux, l’orniérage a augmenté de 2,7 à 3,4 %.

2.4.3.5 Conclusions relatives à la résistance à l’orniérage

Aussi bien le mélange à squelette pierreux que le mélange à squelette sableux présentent de bonnesperformances en matière d’orniérage, comparé aux couches de liaison classique de type béton bitumineux.L’étude d’orniérage a démontré qu’une profondeur d’ornière maximale de 5 % après 30 000 cycles à 50 °C estune exigence sévère, mais réaliste, pour les EME. Par conséquent, nous pouvons choisir l’exigence suivante enmatière d’orniérage:

P3LD ≤ 5 % (à une température d’essai de 50 °C)

Il peut y avoir de légères différences de résistance à l’orniérage en fonction du liant (parmi les liants retenuspour l’EME).

L’utilisation de GDB n’a, soit pas d’influence, soit une influence négative sur la résistance à l’orniérage enfonction de la qualité des GDB et des propriétés du liant de ceux-ci.

L’orniérage augmente lorsque la teneur en liant augmente. Il existe toutefois une valeur seuil sous laquellel’influence de la teneur en liant est restreinte; une fois cette valeur dépassée, l’orniérage augmente fortement.

Bien que l’influence de la teneur en filler n’ait été que très brièvement abordée dans la présente étude, il atoutefois été démontré qu’une teneur en filler de 5,9 à 6,2 % convient aux mélanges à squelette pierreux etqu’une teneur plus basse en filler augmente le risque d’orniérage. Pour les mélanges à squelette sableux, c’estune teneur en filler d’environ 5,2 % qui convient. Ce type de mélange semble toutefois être moins sensible àune diminution de la teneur en filler.

2

45


N° de mélange TypeTeneur en filler(% en masse sur

granulats)P3LD (%)

M446 Squelette pierreux 5,9 2,7

M454 Squelette pierreux 5,1 3,4

M447 Squelette sableux 5,2 2,0

M485 Squelette sableux 4,3 2,1

Tableau 2.28 Variantes de teneur en filler

2.4.4 Module de rigidité


Le module de rigidité a été déterminé à l’aide de l’essai de flexion en deux points sur des éprouvettestrapézoïdales à différentes températures (de -20 à 30 °C) et fréquences (de 1 à 30 Hz) selon la EN12697-26[réf. 19]. Cet essai est illustré à la figure 2.22. La méthode consiste à charger une éprouvette trapézoïdale qui estfixée à une extrémité avec une flexion sinusoïdale variable. L’application d’une contrainte sinusoïdaled’amplitude constante (σ0) sur l’éprouvette entraîne une déformation de même fréquence, mais avec undéplacement de phase (φ). Le module de rigidité est le rapport entre la contrainte et la déformation.

On réalise toujours l’essai sur deux éprouvettes. On sélectionne parmi l’ensemble des éprouvettes sciées au départd’un même bloc d’enrobés les deux éprouvettes dont la densité est la plus proche de la densité moyenne.

2.4.4.2 Mélanges étudiés et exigences en vigueur

Pour ce qui est du module de rigidité, on peut se référer aux exigences de la norme française. Celle-ci exige unminimum de 14 000 MPa à 15 °C et 10 Hz.

Il est également important de mentionner que ces essais n’ont pas été utilisés pour l’optimalisation ou lasélection des variantes des planches expérimentales. Les essais de rigidité ont été réalisés pour chaque mélangeen même temps que les essais de fatigue. Les essais de fatigue durent longtemps, en moyenne un mois parmélange, ce qui fait qu’il était prévu dès le début de l’étude que celle-ci ne pourrait pas être clôturée avantd’établir le choix des variantes des planches expérimentales.

Une sélection a été faite de sorte que l’influence des paramètres importants de la formulation du mélange sur lemodule de rigidité puisse être étudiée:

- comparaison des EME aux couches de liaison classiques en BB-3;- comparaison des squelettes sableux et des squelettes pierreux;- influence de la teneur en liant;- influence des GDB;- influence du type de liant;- performances de la variante sensible à la fissuration;- performances de la variante sensible à l’orniérage.

46

σ0

ε0

φ

Figure 2.22 Essai de flexion deux points sur éprouvette trapézoïdale, pour la détermination du module de rigidité

T (°C)

Contrainte

Temps

Déformation

Différence de phase entrecontrainte et déformation

L’ensemble des mélanges étudiés, ainsi que leurs principales différences de composition, est repris dans letableau 2.29. Pour plus de détails, nous renvoyons aux tableaux 1.4, 2.18, 2.19 et au §1.2.


Les résultats des essais de rigidité sont donnés dans le tableau 2.29 pour une fréquence de 10 Hz et pour deuxtempératures de 15 °C et 30 °C. Des résultats plus détaillés sont donnés dans le doc. AVS501.

2

47


N° demélange

Type SqueletteTeneur enbitume (%)

Type debitume

GDB(%)

|E*|(15 °C,10 Hz)

(MPa)

|E*|(30 °C,10 Hz)

(MPa)

M399BB-3BCKB

Sable 4,8 50/70 0 11 010 ± 1 070 3 470 ± 700

M400EMECKB

Sable 5,7 10/15 0 14 770 ± 600 7 090 ± 600

M446EME

Et. compl.Pierre 5,5 3 0 12 740 ± 800 5 340 ± 700

M447EME

Et. compl.Sable 5,5 3 0 11 860 ± 800 4 740 ± 200

M450*EME

Et. compl.Pierre 5,5 3 40 12 830* 5 570*

M495 BB-3A Sable 4,6 50/70 40 12 860 ± 1 700 3 300 ± 400

M497EME

Var. 9bisSable 6,1 1 0 11 470 ± 800 4 690 ± 80

M498EME

M-Var. 10bisSable 4,9 1 0 13 490 ± 300 5 690 ± 600

M465EME

M-Var. 4Pierre 5,5 1 0 12350 ± 600 4680 ± 600

M466EME

M-Var. 2Sable 5,3 1 0 13 620 ± 700 5 050 ± 100

M472EME

M-Var. 7Pierre 5,5 3 0 14 550 ± 30 5 670 ± 300

M473EME

M-Var. 6Pierre 5,5 2 0 14 600 ± 50 5 710 ± 700

M474EME

M-Var. 7Pierre 5,5 4 0 14 270 ± 300 5 920 ± 400

M505EME

M-Var. 5terPierre 5,5 1 25 11 950 ± 100 5 420 ± 150

M506EME

M-Var. 3bisSable 5,5 1 25 12 070 ± 200 5 740 ± 700

M481*EME

M-Var. 3Sable 5,3 1 25 11 990* 4 410

Tableau 2.29 Résultats des modules de rigidité à 15 °C et 30 °C et pour une fréquence de 10 Hz

* Une seule éprouvette a été testée pour ce mélange.Les imprécisions qui sont données ici sont les différences qui ont été constatées entre les deux éprouvettes testées.

La figure 2.23 présente, pour tous les mélanges étudiés, le module de rigidité en fonction de la température,pour une fréquence de 10 Hz.

La figure 2.23 et le tableau 2.29 permettent de constater ce qui suit:

- Performances des EME par rapport aux mélanges BB-3Les modules de rigidité des EME sont plus élevés aux hautes températures (à partir de 25 °C à 10 Hz) queceux des couches de liaison classiques en BB-3A et BB-3B. A 15 °C, le module de rigidité est comparable ouplus élevé. A 30 °C, le module de rigidité de l’EME est clairement plus élevé. L’EME aura donc une portanceplus importante aux températures élevées.

- Comparaison avec l’exigence française [réf. 1]L’exigence française de 14 000 MPa à 15 °C et 10 Hz n’a pas toujours été atteinte pour l’EME. Elle est un peuplus facilement atteignable pour les mélanges à squelette pierreux que sableux. Le mélange CKB (squelettesableux)(celui-ci contient du porphyre), a aussi atteint cette exigence. La difficulté à satisfaire cette exigenceest probablement due d’une part au type de pierres (calcaire) qui a été utilisé dans les EME, et d’autre partau fait que la France ne met en œuvre que des EME à squelette pierreux.

- Performances des EME de l’étude CKB (avec porphyre) et des EME de l’étude expérimentale (aveccalcaire)L’EME (mélange M400) de l’étude CKB (voir le § 1.2) était plus rigide que les EME de l’étude pour lesplanches expérimentales. Cela est probablement dû à la différence de type de pierres: calcaire (étude EME),porphyre pour le mélange CKB.

- Performances de l’EME sensible à l’orniérageIl s’agit du mélange M497. Celui-ci a une teneur en liant portée à 6,1 % pour obtenir une variante quelquepeu sensible à l’orniérage. Nous constatons que le module de rigidité de ce mélange est un des plus bas. Lesvaleurs restent toutefois suffisamment élevées et à des températures élevées, elles sont considérablementplus élevées que celles d’une couche de liaison classique. On ne court donc pas ici de grand risque enmatière de portance.

48

104

103

105

10 15 20 25 30 35-25 -20 -15 -10 -5 0 5

M399 M400

M446 M447

M450 M466

M481 M472

M474 M473

M495 M498

M465 M483

M497 M505

M506

Figure 2.23 Module de rigidité des mélanges étudiés en fonction de la température, pour une fréquence de 10 Hz

|E*|

(MPa

)

Température (°C)

- Performances de l’EME sensible à la fissurationIl s’agit du mélange M498. Celui-ci a une teneur en liant portée à 4,9 % pour obtenir une variante plussensible à la fissuration. Aux températures élevées, le module de rigidité est un des plus élevés parmi lesEME. Ceci était à prévoir, étant donné la faible teneur en liant.

- Comparaison des performances des EME à squelette sableux et des EME à squelette pierreuxNous comparons les mélanges M446, M450, M465, M473, M472, M474 et M505 à squelette pierreux auxmélanges M447, M466, M481, M497, M498 et M506 à squelette sableux. Il est préférable de ne pas prendreen compte les mélanges M497 et M498 dans cette comparaison, car ceux-ci sont respectivement sensibles àl’orniérage et à la fissuration. A partir des résultats à 15 °C, il n’est pas possible de déduire qu’un type demélange se comporte mieux qu’un autre. On remarque seulement que le critère français de 14 000 MPa estplus facile à atteindre pour les mélanges à squelette pierreux. A 30 °C, les mélanges à squelette pierreux ontnormalement un module de rigidité plus élevé que les mélanges à squelette sableux, sauf le mélange M506.On a constaté pour celui-ci un écart important entre les deux éprouvettes testées.

- Performances des différents liantsPour établir une bonne comparaison, il faut partir de mélanges de même composition, où seul le type deliant diffère. C’est le cas pour les mélanges à squelette pierreux M465, M472, M473 et M474. Les mélangesM472, M473 et M474 ont des modules de rigidité fortement comparables, aussi bien à 15 °C qu’à 30 °C. Lemélange M465 avec le bitume 1 a un module de rigidité un peu moins élevé.

- Performances avec et sans GDBTrois paires de mélanges sont ici comparées. Au sein de chaque paire, la seule différence est la présence ounon de GDB.

- Les mélanges M446 (sans GDB) et M450 (avec 40 % de GDB), avec le bitume 3, tous deux à squelettesableux: les mélanges ont un module de rigidité comparable;

- les mélanges M466 (sans GDB) et M481 (avec 25 % de GDB), avec le bitume 1, tous deux à squelettesableux: le mélange avec GDB a un module de rigidité moins élevé;

- les mélanges M465 (sans GDB) et M505 (avec 25 % de GDB), avec le bitume 1, tous deux à squelettepierreux: le mélange avec GDB a une rigidité plus élevée à haute température.

Nous pouvons donc conclure qu’il est très difficile de prévoir si la rigidité d’un mélange sera modifiée suiteà l’utilisation de GDB.

- Performances pour différentes teneurs en liantDeux paires de mélanges sont ici comparées. Au sein de chaque paire, la seule différence est la teneur enliant.

- Les mélanges M497 (avec 6,1 % de liant), M466 (avec 5,3 % de liant) et M498 (avec 4,9 % de liant), tous àsquelette sableux: on constate une influence de la teneur en liant. Une teneur en liant plus élevée mène àun module un peu moins élevé, surtout à des températures élevées.

Comme on pouvait s’y attendre, nous pouvons conclure qu’une teneur plus basse en liant mène à unmodule plus élevé.

2.4.4.4 Conclusions relatives à la rigidité

Concernant le module de rigidité des EME, les conclusions importantes sont les suivantes:

- par rapport aux mélanges BB-3B classiques, le module de rigidité des EME est considérablement plus élevéaux températures élevées. A 15 °C, le module de rigidité des EME est plus élevé ou comparable;

- l’exigence française de 14 000 MPa à 15 °C et à 10 Hz n’est pas toujours atteinte pour les EME, mais elle estplus facile à atteindre pour les EME à squelette pierreux. La difficulté à satisfaire cette exigence estprobablement due d’une part au type de pierre(calcaire), utilisé dans la plupart des mélanges et d’autrepart au fait que la France ne met en œuvre que des EME à squelette pierreux;

- étant donné qu’à 30 °C, les EME se distinguent clairement des mélanges classiques, il semble préférabled’établir l’exigence en matière de rigidité à 30 °C au lieu de 15 °C;

2

49


- sur base de cette étude, nous pouvons proposer comme exigence une valeur minimale de 4 000 MPa pourle module de rigidité à 30 °C et 10 Hz et déterminer selon la NBN EN 12697-26, Annexe A;

- les mélanges à squelette sableux sont moins performants aux températures élevées que les mélanges àsquelette pierreux;

- une augmentation de la teneur en liant mène à une diminution du module de rigidité;- le module de rigidité de la variante sensible à l’orniérage est parmi les plus bas des EME. Cependant, ce

module de rigidité est , aux températures élevées, toujours plus élevé que celui des mélanges classiques BB-3B. Il n’y a donc pas de grand risque en matière de portance;

- des différences sont constatées en fonction du liant;- pour ce qui est de l’emploi de GDB, le résultat ne peut a priori pas être prédit. Tout dépend des propriétés et

du dosage du nouveau et du vieux liant. Au sein de cette étude, on a observé lors de l’emploi de GDB aussibien des cas de performances équivalentes que des cas de performances moins bonnes.

2.4.5 Fissuration due à la fatigue


La résistance à la fissuration due à la fatigue a été déterminée à 15 °C et 30 Hz selon la méthode CRR [CRR/OCWIX-02, réf. 20]. C’est le même dispositif d’essai que celui mentionné au § 2.4.4.1 qui est utilisé, mais l’éprouvetteest chargée de manière répétée à une plus grande déformation jusqu’à ce qu’elle se rompe. On peut établir unecourbe qui montre le nombre de cycles (N) nécessaire pour obtenir la rupture en fonction du niveau dedéformation ou d’allongement ε exercé. Il s’agit de la courbe de fatigue qui est représentée comme suit:

Le paramètre a est l’inclinaison de la droite de fatigue. Un autre paramètre caractéristique qui est souvent utiliséest ε6: il s’agit de l’allongement qui doit être imposé à l’éprouvette lors de l’essai pour obtenir une rupture après1 million de cycles de chargements.

La méthode d’essai diffère légèrement de la méthode d’essai européenne EN12697-24, Annexe A [réf.21],principalement en raison:

- des dimensions des éprouvettes: elles sont plus grandes dans la méthode CRR;- de la méthode utilisée: contrainte imposée au CRR et déplacement imposé selon la EN12697-24, Partie A.

2.4.5.2 Mélanges étudiés et exigences en vigueur

Les résultats de la présente étude ne sont pas comparables aux exigences en vigueur dans la norme française[réf.1], étant donné les différences de méthode d’essai (voir ci-avant) et les différences des conditions d’essai(10 °C et 25 Hz dans la norme française).

On ne peut donc établir une comparaison qu’avec les performances des couches de liaison classiques belges.

Il est également important de mentionner que ces essais n’ont pas été utilisés pour l’optimalisation ou lasélection des variantes des planches expérimentales. Les essais de fatigue durent longtemps, en moyenne unmois par mélange, ce qui fait qu’il était prévu dès le début de l’étude que celle-ci ne pourrait pas être clôturéeavant détablir le choix des variantes des planches expérimentales. En raison de ce temps important, il n’a pas étépossible de tester pour ce critère l’ensemble des mélanges étudiés. Une sélection a été faite de sorte quel’influence des paramètres importants de la formulation du mélange sur les performances de fatigue puisse êtreétudiée:

- comparaison des EME et des couches de liaison classiques en BB-3;- comparaison des squelettes sableux et des squelettes pierreux;- influence de la teneur en liant;- influence des GDB;- iInfluence du type de liant;- performances de la variante sensible à la fissuration.

50

ε(N) = KN -a

L’ensemble des mélanges étudiés, ainsi que leurs principales différences de composition, est repris dans letableau 2.30. Pour plus de détails, nous renvoyons aux tableaux 1.4, 2.18, 2.19 et au § 1.2.


Le résumé des résultats des courbes de fatigue est donné dans le tableau 2.30. Des résultats plus détaillés sontdonnés dans le doc. AVS501. Les paramètres a (l’inclinaison de la droite de fatigue), ε6 (l’allongement imposé àl’éprouvette pour obtenir une rupture après 1 million de cycles de chargement) et le nombre de cycles jusqu’àrupture N pour un allongement de 120 microstrains sont présentés dans le tableau 2.30. Plus l’inclinaison de ladroite est faible, plus la courbe est plate. Plus ε6 est grand, plus la résistance à la fatigue est bonne. Plus la duréede vie N à 120 microstrains est élevée, plus la résistance à la fatigue est bonne. Pour le mélange M481, une étudecomplète n’a pas été réalisée. Seules trois éprouvettes on été testées avec un allongement de 120 microstrains.Pour l’interprétation de ce mélange, nous ne pouvons donc comparer que la durée de vie moyenne à 120microstrains.

2

51


N° demélange

Type SqueletteTeneur enbitume (%)

Type debitume

GDB(%)

aεε 6

(μstrain)N εε 120μstrain

M399BB-3BCKB

Sable 4,8 50/70 0 0,173 57,4 14 200

M400EMECKB

Sable 5,7 10/15 0 0,112 84,6 43 800

M446EME

Et. compl.Pierre 5,5 3 0 0,156 123,4 1 197 300

M447EME

Et. compl.Sable 5,5 3 0 0,137 131,2 1 918 000

M450EME

Et. compl.Pierre 5,5 3 40 0,146 120,1 1 007 000

M495 BB-3A Sable 4,6 50/70 40 0,135 69,5 17 600

M498EME

M-Var. 10bisSable 4,9 1 0 0,123 107,2 397 200

M465EME

M-Var. 4Pierre 5,5 1 0 0,118 120,6 1 043 400

M466EME

M-Var. 2Sable 5,3 1 0 0,146 131,1 1 831 300

M472EME

M-Var. 7Pierre 5,5 3 0 0,159 110,9 606 800

M473EME

M-Var. 6Pierre 5,5 2 0 0,129 102,1 286 400

M474EME

M-Var. 7Pierre 5,5 4 0 0,137 115,8 772 700

M505EME

M-Var. 5terPierre 5,5 1 25 0,104 117,1 788 200

M506EME

M-Var. 3bisSable 5,5 1 25 0,142 118,4 910 300

M481*EME

M-Var. 3Sable 5,3 1 25 875 200

Tableau 2.30 Résultats des mesures de fatigue: inclinaison (a), allongement pour 1 million de cycles de chargement (ε6),et durée de vie pour un allongement de 120 microstrains (N)

* Trois éprouvettes ont été testées à 120 microstrains pour ce mélange.

La figure 2.24 présente les différentes courbes de fatigue. Plus la courbe est basse, moins la résistance à lafatigue est bonne.

La figure 2.24 et le tableau 2.30 permettent de constater ce qui suit:

- Performances des EME par rapport aux mélanges BB-3La figure 2.24 montre clairement que tous les EME ont une meilleure résistance à la fatigue. La différence estconsidérable.

- Performances des EME de l’étude CKB (avec porphyre) et EME de l’étude pour les planchesexpérimentales (avec calcaire)La figure 2.24 montre très clairement que le mélange 400, l’EME de l’étude CKB (voir § 1.2), est moinsperformant que les EME des planches expérimentales. La principale raison est l’utilisation de calcaire dansles mélanges des planches expérimentales par rapport au porphyre dans le mélange CKB. Le calcaire adhèremieux au bitume que le porphyre (voir § 2.4.6.1.2).

- Performances de l’EME sensible à la fissuration Il s’agit du mélange M498. Celui-ci a une teneur en liant diminuée à 4,9 % pour obtenir une variante plussensible à la fissuration. Dans la figure 2.24, nous constatons en effet que le mélange M498 est le mélange lemoins performant parmi tous ceux (à un près) pris en considération dans l’étude des planchesexpérimentales. Nous remarquons toutefois qu’il est plus performant que les mélanges BB-3, ce qui en soiest une réussite. On ne doit donc pas s’attendre à un risque très élevé de fissuration due à la fatigue. Cemélange est également plus performant que le mélange M400 avec porphyre.

- Performances des EME à squelette sableux vis-à-vis de celles des EME à squelette pierreuxNous comparons les mélanges M446, M450, M465, M473, M472, M474 et M505 à squelette pierreux auxmélanges M447, M466, M481, M497, M498 et M506 à squelette sableux. Il est préférable de ne pas prendreen compte le mélange M498 car celui-ci est sensible à la fissuration. Il apparaît que les mélanges M447 etM466 à squelette sableux présentent les meilleures performances en matière de fatigue et sont plusperformants que les mélanges à squelette pierreux, même si la plupart des mélanges à squelette sableuxont une teneur moins élevée en liant. Les mélanges M505 et M506 ont la même teneur en liant et le mêmetype de bitume et contiennent tous deux 25 % de GDB. Le mélange M506 à squelette sableux est clairementplus performant en cas d’allongements importants et donc en cas de charges plus lourdes et/ou de

52

103 104 105 106 107 108

102

10

103

M399 M400

M446 M447

M450 M466

M472M474

M473M495

M498M465

M505M506

Figure 2.24 Courbes de fatigue des EME étudiés

Allo

ng

emen

t in

itia

l (μs

trai

n)

Nombre de cycles (N)

T = +15 °Cf = 30 Hz

structures plus légèrement dimensionnées; dans le cas d’allongements faibles, c’est l’inverse. Le mélangeM481 est aussi un mélange à squelette sableux, mais avec des GDB et une teneur moins élevée en liant.Trois éprouvettes seulement de ce mélange ont été testées à 120 microstrains. Le tableau 2.30 montre quece mélange présente des performances moyennes (voir ci-après, influence des GDB).

- Performances des différents liantsPour établir une bonne comparaison, il faut partir de mélanges de même composition, où seul le type deliant diffère. C’est le cas pour les mélanges à squelette pierreux M465, M472, M473 et M474. C’est le mélangeM465 avec le bitume 1 qui est clairement le plus performant, aussi bien en matière d’inclinaison de la droitede fatigue que de ε6, et qu’en durée de vie après 120 microstrains. Le mélange M473 avec le bitume 2 est lemoins performant. Les mélanges M472 et M474 avec le bitume 3 et 4 sont similaires. Le mélange M472 avecle bitume 3 a l’inclinaison la plus importante et est donc aussi performant pour les déformations importantesque le meilleur mélange de cette série (M465), mais a des performances équivalentes à celle du moins bonmélange de la série (M472) pour les petites déformations.

- Performances avec et sans GDBTrois paires de mélanges peuvent ici être comparées. Au sein de chaque paire, la seule différence est laprésence ou non de GDB.

- Les mélanges M446 (sans GDB) et M450 (avec 40 % de GDB), avec le bitume 3, tous deux à squelettesableux: les deux mélanges sont similaires, aussi bien au niveau de l’inclinaison que de ε6.

- Les mélanges M466 (sans GDB) et M487 (avec 25 % de GDB), avec le bitume 1, tous deux à squelettesableux. Le mélange avec GDB est ici moins performant. La raison de cette différence, que l’on neconstate pas dans le cas précédent, est plus que probablement à attribuer au liant. Le liant 1 était lemeilleur liant en matière de fatigue. Il est donc normal que lorsqu’une partie de ce bitume est remplacéepar un autre liant, les résultats puissent être moins bons.

- Les mélanges M465 (sans GDB) et M505 (avec 25 % de GDB), tous deux à squelette pierreux: le mélangeavec GDB est moins performant en cas d’allongements importants, tous deux sont similaires en casd’allongements faibles.

Nous pouvons donc conclure qu’il est très difficile de prévoir si les performances à la fatigue d’un mélangeseront modifiées par l’utilisation de GDB. Tout dépend des caractéristiques et du dosage des liants.

- Performances pour différentes teneurs en liantDeux paires de mélanges sont ici comparées. Au sein de chaque paire, la seule différence est la teneur enliant.

- Les mélanges M466 (avec 5,3 % de liant) et M498 (avec 4,9 % de liant), tous deux à squelette sableux: onconstate d’importantes différences entre les deux mélanges: le mélange à 4,9 % de liant est clairementmoins performant que le mélange 466 qui peut être compté parmi les mélanges les meilleurs.

- Les mélanges M481 (avec 5,3 % de liant) et M506 (avec 5,5 % de liant), tous deux à squelette sableux et25 % de GDB sont aussi comparables, bien qu’il faille noter que trois éprouvettes seulement du mélangeM481 ont été testées: le mélange 506, à teneur en liant plus élevée, est plus performant.

Ces mesures confirment ce à quoi on s’attendait: une teneur plus élevée en bitume mène à une durée devie plus longue en fatigue.

2.4.5.4 Conclusions relatives à la fissuration due à la fatigue

En ce qui concerne la résistance à la fatigue des EME, les principales conclusions sont les suivantes:

- par rapport à des mélanges classiques BB-3B, la résistance à la fatigue des EME est très élevée, suite à uneaugmentation de la teneur en liant. On peut donc espérer une augmentation de la durée de vie en fatigue;

- une augmentation de la teneur en liant mène à une augmentation de la résistance à la fatigue, aussi pourles EME;

- la performance de l’EME sensible à la fissuration est une des moins bonnes parmi les mélanges étudiés.Toutefois, cet EME est plus performant qu’un mélange classique BB-3. On ne doit donc pas s’attendre à desrisques élevés de ce point de vue;

2

53


- l’adhésion entre les pierres et le bitume est importante: plus l’adhésion est bonne, plus la résistance à lafatigue est élevée. On a ainsi constaté dans cette étude que l’EME à base de porphyre est moins performanten matière de fatigue que les EME à base de calcaire. Le module de rigidité du mélange avec porphyre estpar contre plus important que celui des mélanges avec calcaire (voir § 2.4.4). Ces résultats sont importantspour l’établissement d’exigences pour les EME;

- les mélanges à squelette sableux ont une résistance à la fatigue un peu meilleure que les mélanges àsquelette pierreux;

- on constate des différences en fonction du liant utilisé;- pour ce qui est de l’emploi de GDB, le résultat ne peut a priori pas être prédit. Tout dépend des propriétés et

du dosage du nouveau et du vieux liant. Au sein de cette étude, on a observé lors de l’emploi de GDB aussibien des cas de performances équivalentes que des cas de performances moins bonnes;

- sur base de cette étude de fatigue, nous pouvons proposer l’exigence suivante pour les EME: ε6 est auminimum de 100 microstrains (ε6 est ici la déformation initiale qui doit être imposée au début de l’essaipour atteindre une durée de vie à la fatigue de 1 million de cycles de chargement à 15 °C et 30 Hz). Il estbon de noter que l’essai de fatigue est réalisé ici selon la NBN EN 12697-24, Annexe A, à l’exception desdifférences notées au § 2.4.5.1.

2.4.6 Durabilité

Dans la présente étude, l’aspect durabilité a été analysé d’une part sur base de l’évaluation de l’adhésivité entrele liant bitumineux et les granulats et d’autre part via la détermination de la sensibilité à l’eau des EME. Celle-cipeut être reliée à la diminution de l’adhésivité entre le liant et les granulats sous l’influence de l’eau. L’étude dedurabilité effectuée se situe par conséquent à deux niveaux: le couple «liant-granulats» et le niveau «mélangebitumineux».

2.4.6.1 Etude du couple bitume-granulats à l’aide de l’essai de désenrobage à l’eau bouillante

2.4.6.1.1 Méthode d’essai

Pour déterminer l’affinité ou l’adhésivité entre un liant bitumineux et un granulat, on a utilisé, dans le présentprojet de recherche, l’essai de désenrobage à l’eau bouillante. A l’aide de cet essai, une méthode d’essaidéveloppée et mise au point par le CRR [réf. 22], il est possible d’estimer le niveau d’adhésivité entre un liant etun granulat (p.ex. calcaire, pierres siliceuses, etc.) en évaluant la résistance d’un granulat enrobé au désenrobageen présence d’eau. En réalisant l’essai dans de l’eau bouillante, il est possible de mesurer la sensibilité à l’eau demanière accélérée. De plus, une comparaison avec une courbe étalon établie préalablement peut permettre dedéterminer de manière quantitative la surface désenrobée suite à l’action d’un réactif adapté (pourcentage dedésenrobage). La méthode d’essai a récemment été acceptée au niveau européen (NBN EN 12697-11, Partie C)[réf. 23].

2.4.6.1.2 Résultats des essais

Au début de l’étude, l’essai à l’eau bouillante a été réalisé sur la combinaison calcaire (fraction 8/14, origine:carrière de Beez) et bitume 3, comme prévu dans l’étude approfondie (cf. § 2.3.3.2.1). Complémentairement,l’essai à l’eau bouillante a été réalisé lors d’une étape ultérieure avec toutes les combinaisons de liants EME etde granulats de porphyre. L’utilisation de granulats de porphyre siliceux (fraction 8/14; origine: carrière deQuenast) donne une combinaison nettement moins favorable comparé au calcaire, ce qui fait que l’essai devientbeaucoup plus parlant. Il est dès lors possible d’établir un «classement» des différents bitumes EME, sur base deleurs propriétés d’adhésivité.

Les résultats des essais sur les différentes combinaisons bitume-granulat ont été rassemblés dans le tableau2.31 et mis en graphique dans la figure 2.25.

54

Les poucentages de désenrobage figurant ci-avant peuvent être divisés en trois domaines répartis selon larésistance au désenrobage:

< 15%: adhésivité bonne à excellente;15 - 30%: adhésivité satisfaisante;> 30%: adhésivité mauvaise à critique.

Cette interprétation du résultat d’essai est basée sur une longue expérience acquise lors du développement,de la mise au point et de l’application de l’essai à l’eau bouillante à un large éventail de combinaisons granulat-liant [réf. 24].

Pour permettre une évaluation rapide des résultats donnés ci-avant, l’action de l’eau est illustrée par une sériede photos des granulats concernés, prises avant et après la réalisation de l’essai de désenrobage (cf. photo 2.2 àla page suivante).

2

55


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Figure 2.25 Comparaison des pourcentages de désenrobage pour les différentes combinaisons bitume-granulat

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Bit. 3 Bit. 3 Bit. 1 Bit. 2 Bit. 4

Calcaire

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Combinaison bitume-granulat % désenrobage *

Bitume 3 - calcaire 5

Bitume 3 – porphyre 18




Tableau 2.31 Résultats des essais d’ébullition

* La précision de la méthode de mesure est de 15 %, expriméeen tant que coefficient de variation (erreur relative par rapportà la valeur mesurée).

56

Bitume 3 –calcaire

Bitume 3 –porphyre




Photo 2.2 Effet de l’action de l’eau sur l’adhésivité bitume-granulat, testé avec l’essai à l’eau bouillante

Un pourcentage de désenrobage de seulement 5 % a été déterminé pour la combinaison bitume 3 et calcaire.Cette valeur très basse indique une excellente adhésivité entre le granulat et le liant et correspond bien auxvaleurs élevées de l’essai «retained» ITS (cf. § 2.4.6.2.3). Cette valeur basse est en outre typique des essais dedésenrobage réalisés sur du calcaire [réf. 24]. De plus, en raison du caractère basique de ce type de pierre, onconstate toujours une excellente adhésivité avec le bitume. Par conséquent, aucun autre essai n’a été réalisé,dans le cadre de la présente étude, sur les autres liants disponibles.

Si l’on analyse les essais de désenrobage réalisés sur des granulats de porphyre, on peut déclarer ce qui suit:

- les pourcentages de désenrobage obtenus avec les granulats de porphyre sont tous plus élevés que ceuxdes granulats calcaires, comme on pouvait s’y attendre pour une pierre siliceuse, donc acide;

- le pourcentage de désenrobage de «seulement» 18 % pour la combinaison bitume 3 et porphyre peut êtreconsidéré comme une valeur faible. Nous référant au travail de Choquet et al. [réf. 24], les pourcentages dedésenrobage du porphyre se situent typiquement entre 32 et 60 % (valeur moyenne = 48 %, σn = 8 %,n = 10);

- les pourcentages de désenrobage des autres bitumes EME sont des pourcentages typiques de désenrobagedéterminés à l’aide de l’essai réalisé sur des granulats de porphyre. Une valeur de 59 % pour le bitume 1 estrelativement haute, comparé à la valeur moyenne de 48 %.

La bonne adhérence du bitume 3 par rapport aux autres bitumes peut être corrélée à une absorption élevéedans le spectre infrarouge à 1700 - 1710 cm-1. Cette absorption est caractéristique des fonctions carbonyles(C = O) (p. ex. les fonctions acides, cétones, etc.). La présence de ces fonctions chimiques est à la base d’unepolarité et/ou d’une acidité augmentée du bitume et a par conséquent une influence favorable sur lescaractéristiques d’adhésivité d’un bitume.

2.4.6.1.3 Conclusions relatives à l’essai de désenrobage

Lors de la réalisation de l’essai à l’eau bouillante, on constate une excellente adhésivité des granulats calcaires(pourcentages de désenbrobage typiques de ± 5 %) avec les bitumes évalués.

Si l’essai à l’eau bouillante est réalisé sur des granulats de porphyre, une différenciation entre les liants estpossible. Le pourcentage de désenrobage le plus bas peut être corrélé avec une polarité élevée et/ou l’aciditédu bitume.

2.4.6.2 Détermination de la sensibilité à l’eau des EME

2.4.6.2.1 Méthode d’essai

La sensibilité à l’eau des EME a été déterminée à l’aide de l’essai de traction indirecte («Indirect TensileStrength», ITS) et ce avant et après conditionnement dans l’eau, selon la méthode d’essai de la NBN EN12697-12[réf. 25] en combinaison avec la NBN EN12697-23 [réf. 26] (cf. photo 2.3). Les essais de fendage ont étéréalisés à 25 °C.

Lors de la réalisation de cet essai, une force diamétrale est exercée sur une éprouvette cylindrique jusqu’àrupture de celle-ci. La force maximale exercée est une mesure indirecte de la résistance à la traction du mélangeet constitue par conséquent une indication des propriétés d’adhésivité du liant. Les éprouvettes ont en outreété soumises à l’influence de l’eau de manière accélérée (40 °C, 72 heures). Le rapport des résistances à latraction après et avant conditionnement (exprimé en %) est une mesure de la sensibilité à l’eau («IndirectTensile Strength Ratio», ITSR aussi désigné par le terme «retained» ITS).

Pour réaliser l’interprétation des résultats, on a également mesuré le pourcentage de vides des éprouvettes parle biais de pesées hydrostatiques selon la NBN EN 12697-8 [réf. 27]. De plus, l’éventuel gonflement deséprouvettes après conditionnement a aussi été déterminé à l’aide de pesages hydrostatiques. Dans le but deréaliser une évaluation du type de rupture (p.ex. rupture de cohésion ou d’adhésion du mastic, ruptureéventuelle des pierres, etc.), le profil de rupture observé a été enregistré lors de l’étude approfondie à l’aide d’unmatériel photo digital.

2

57


2.4.6.2.2. Spécifications en matière de sensibilité à l’eau

Bien qu’il n’existe pas à l’heure actuelle d’exigences pour les EME, il est possible de se référer aux spécificationsreprises dans le cahier des charges standard SB250 version 2.1 [réf. 3], concernant la sensibilité à l’eau descouches de liaison bitumineuses, spécifications qui doivent être respectées dans le cadre de l’étude dumélange. Un rapport ITS minimal de 60 % y est exigé.

Dans la norme française NF-P-98140 [réf.1], c’est un rapport minimal de 75 % qui est spécifié (EME de classe 2),et ce sur base de l’essai Duriez après et avant conditionnement dans l’eau, selon la réf. 41.

2.4.6.2.3 Résultats des essais

2.4.6.2.3.1 Sensibilité à l’eau des EME étudiés dans le cadre de l’étude approfondie

Lors de l’étude approfondie, plusieurs variantes additionnelles ont été étudiées, notamment avec unpourcentage plus élevé de recyclats et une teneur variable en liant ou en filler (voir le § 2.3.3.2.1). Dans cettepartie de l’étude, la durabilité des EME concernés a toujours été évaluée sur base de la sensibilité à l’eau. Leséprouvettes cylindriques requises ont été confectionnées après le compactage des EME concernés au moyend’un compacteur de plaques conformément à la NBN EN 12697-33 («heavy compaction regime») [réf. 18], suividu prélèvement de carottes. Les résultats des essais de traction indirecte avant et après conditionnement ontété rassemblés dans le tableau 2.32.

Les résultats repris dans le tableau 2.32 indiquent que:

- tous les EME, sauf ceux à squelette sableux avec une teneur faible en liant, sont caractérisés par despourcentages très élevés de valeurs «retained» ITS (94 - 115 %). Ceci est le signe d’une sensibilité à l’eau trèsbasse. Par conséquent, on peut en conclure que ces mélanges présentent une excellente durabilité;

- lors de l’ajout d’enrobé recyclé, aucune influence négative n’a été constatée, ni avec 25 % de GDB ni avec 40%, et ce tant pour les mélanges à squelette pierreux que pour les mélanges à squelette sableux;

- la variante à squelette sableux dont la teneur en bitume est plus basse présente toutefois un résultat moyen(75 %). L’augmentation de la sensibilité à l’eau de ce mélange s’explique d’une part par un moins bonenrobage des granulats en raison d’une teneur en bitume moins élevée et d’autre part par un pourcentage

58

Photo 2.3 Dispositif d’essai pour la détermination de la résistance à la traction indirecte

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3.

de vides plus élevé (6,0 %). Une augmentation de la teneur en vides peut en effet engendrer une plusgrande sensibilité à l’action de l’eau;

- pour les EME à squelette sableux, une augmentation de la teneur en liant résulte en une diminutionsignificative de la charge de rupture, alors que la déformation augmente;

- aucun gonflement significatif des éprouvettes n’a été constaté (< 0,3 % en volume), même sur le mélange àsquelette sableux contenant moins de bitume. Ceci est en contradiction avec le résultat obtenu sur lemélange pour la planche expérimentale sensible à la fissuration (voir § 2.4.6.3.2).

Note:

Dans l’étude approfondie, on avait également prévu la possibilité de réaliser des essais supplémentaires surles mélanges plus sensibles à l’eau et ce après ajout d’un dope d’adhésivité tel que l’hydrate de calcium ouCa(OH)2. Etant donné que les sensibilités à l’eau mesurées étaient faibles, ces essais n’ont pas été réalisés.

Sur base des essais de sensibilité à l’eau réalisés dans le cadre de l’étude approfondie, une évaluation del’incertitude de mesure a également été faite. Celle-ci, exprimée en écart-type, s’élève à 5 % environ (dansdes conditions de répétabilité et pour la moyenne de deux mesures individuelles).

Dans le but de réaliser une évaluation du type de rupture (p.ex. rupture de cohésion ou d’adhésion du mastic,rupture éventuelle des pierres, etc.), le profil de rupture observé a ici aussi été enregistré lors de l’étudeapprofondie à l’aide d’un matériel photo digital.

La photo 2.4 présente de manière visuelle la surface de rupture, respectivement avant et après conditionne-ment, de l’EME à squelette sableux contenant 25 % de GDB. La surface de rupture observée pour ce mélangespécifique est représentative de l’ensemble des EME. Une évaluation visuelle a permis de constater ce qui suit:

- la rupture se situe aussi bien dans le mastic que dans les granulats calcaires. Cela indique d’une part unerupture de cohésion du mastic et d’autre part une résistance du calcaire comparable à celle du mastic.Aucune rupture d’adhésivité (calcaire-mastic) n’a été constatée;

- dans les mélanges contenant de l’enrobé recyclé, les ruptures n’ont été observées que sur les granulatscalcaires et non sur les granulats de porphyre provenant des GDB;

- dans les mélanges où les granulats de porphyre se situent dans la zone de rupture, on a également constatéun désenrobage des pierres. Ceci indique une rupture d’adhésivité pour ce type de granulats;

60

Photo 2.4 Ruptures observées après la réalisation de l’essai de traction indirecte,respectivement avant (gauche) et après (droite) conditionnement (EME à squelettesableux + 25 % de GDB)

- le conditionnement n’influence pas la nature des ruptures, ce qui est cohérent avec les valeurs ITS élevéesobservées précédemment et donc avec la faible sensibilité à l’eau de ces EME.

2.4.6.2.3.2 Sensibilité à l’eau des EME correspondant aux variantes des planches expérimentales

La sensibilité à l’eau des dix variantes expérimentales (composition: voir le tableau 2.19) a également étédéterminée à l’aide de l’essai de traction indirecte et ce avant et après immersion dans l’eau. Les éprouvettesévaluées ont été compactées de deux manières différentes: d’une part par le compactage de plaques (NBN EN12697-33 «heavy compaction regime» [réf. 18]) suivi par le prélèvement de carottes et d’autre part par uncompactage Marshall (NBN 12697-30 [réf. 28]) effectué sur du matériau en vrac échantillonné à la centrale lorsde la mise en œuvre des planches expérimentales (cf. § 3.8.6). Ceci permet de déterminer l’éventuelle influencede la méthode de compactage sur le résultat d’essai. Les résultats des deux séries d’essais sont repris dans lestableaux 2.33 (p. 62) et 2.34 (p. 63).

Sur base des résultats obtenus sur des éprouvettes confectionnées par compactage de plaques, on peutdéclarer que le rapport ITS est excellent pour tous les EME (rapport ITS > 89%), sauf dans le cas de la plancheexpérimentale correspondant à la variante sensible à la fissuration (rapport ITS: 67 %). Ceci est le signe d’unesensibilité à l’eau très faible des EME et l’on peut par conséquent considérer que la durabilité de ces mélangesest excellente.

Une seule valeur faible a été mesurée et ce pour le mélange à squelette sableux sensible à la fissuration (rapportITS: 67 %). Cette augmentation significative de la sensibilité à l’eau de ce mélange s’explique d’une part par unmoins bon enrobage des granulats en raison d’une plus faible teneur en liant (4,9 % au lieu de 5,5 %) et d’autrepart par le pourcentage relativement élevé de vides (6,4 %). Une augmentation de la teneur en vides peut eneffet engendrer une plus grande sensibilité à l’action de l’eau. Cette thèse est également confirmée aprèscomparaison avec la sensibilité à l’eau déterminée sur les éprouvettes de cette variante confectionnées parcompactage de plaques, mais en «light compaction mode». Une diminution encore plus importante du rapportITS a été observée: 55 % contre 67 %, en liaison avec une augmentation encore plus importante du % de vides:7,4 % au lieu de 6,4 %.

Une analyse plus poussée des résultats du tableau 2.33 a permis de formuler ce qui suit:

- le rapport ITS de 76% pour le mélange de référence de type BB-3A peut également être considéré commeune valeur moyenne. La teneur relativement faible en liant (4,6 %) peut éventuellement expliquer cela;

- l’ajout de 25% d’enrobé recyclé n’a aucune influence négative sur la sensibilité à l’eau, ni pour les mélangesà squelette pierreux ni pour les mélanges à squelette sableux;

- le gonflement des éprouvettes est faible (< 0,75 % en volume) sauf pour la variante sensible à la fissuration(0,9 % en volume resp. 1,6 % en volume) et pour le mélange de référence BB-3A (1,1 % en volume). Cesvaleurs relativement élevées se rattachent particulièrement bien à la sensibilité à l’eau plus élevée de cesmélanges: respectivement un rapport ITS de 67% («heavy compaction mode»), de 55% («light compactionmode») et de 76%.

La comparaison de la sensibilité à l’eau des mélanges pour variantes expérimentales mesurées à l’aide deséprouvettes confectionnées d’une part par compactage de plaques et d’autre part par compactage Marshall,illustrée dans la figure 2.26 (p. 64), a permis de constater ce qui suit:

- il y a de manière générale une très bonne correspondance entre les deux séries de résultats;

- dans le cas de la variante sensible à la fissuration, on constate une différence significative entre les résultatsd’essai d’une part après confection des éprouvettes par compactage de plaques (rapport ITS 67%) etd’autre part après confection des éprouvettes par compactage Marshall (rapport ITS 93%). Une explicationpeut éventuellement être fournie par les % de vides correspondants des deux séries d’éprouvettes: 6,4 %contre 4,7 %;

- l’écart type sur les résultats de mesure relatifs aux EME à squelette pierreux après confection deséprouvettes par compactage Marshall est notablement plus important (valeur moyenne de l’écart type

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L’influence importante de la méthode de compactage sur le rapport ITS de la variante d’EME sensible à lafissuration a ensuite été évaluée en déterminant sa sensibilité à l’eau base des éprouvettes obtenues parcarottage dans la planche expérimentale correspondante. En guise de référence, on a également réalisé cetessai sur l’EME à squelette pierreux. Les résultats de ces essais additionnels sont repris dans le tableau 2.35.

Ces résultats additionnels permettent de déclarer ce qui suit:

- les pourcentages de vides déterminés sur les carottes pour les deux variantes EME est considérablementplus bas que les valeurs déterminées après compactage de plaques: 2,8 % contre 5,8 % pour le squelettepierreux et 4,1 % contre 6,4 % pour la variante sensible à la fissuration; ces teneurs en vides correspondentaux teneurs en vides déterminées après compactage Marshall;

- tout comme les teneurs en vides susmentionnées, la sensibilité à l’eau de la variante sensible à la fissuration,déterminée sur les carottes, a également diminué de manière considérable: rapport ITS de 88 % contre 67 %(compactage de plaques). Le rapport ITS de 88 % pour cette variante n’est pas significativement différent dela valeur ITS déterminée sur les éprouvettes confectionnées par compactage Marshall: 88 % contre 93 %;

64

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Figure 2.26 Influence de la méthode de compactage sur le rapport ITS des EME

Rapport ITS (%)

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Squelette sableux

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Squelette pierreux bitume 2



Squelette sableux sensible à l’orniérage

Squelette sableux sensible à la fissuration

- concernant la variante à squelette pierreux, on constate uneexcellente concordance entre la valeur ITS déterminée surles carottes et celle déterminée sur les éprouvettesconfectionnées par compactage de plaques: 89 % contre90 %. Il n’y a pas non plus de différence significative entre lavaleur ITS déterminée sur les éprouvettes confectionnéespar compactage Marshall, même s’il faut ici tenir compte del’écart type plus important de ce dernier résultat.

2.4.6.2.4 Conclusions relatives à la sensibilité à l’eau

Toutes les variantes EME sont caractérisées par une faiblesensibilité à l’eau, ce qui permet d’affirmer que leur durabilitéest excellente. On satisfait par conséquent sans problème àl’exigence actuelle (étude préliminaire) du SB250 (version 2.1)qui veut que les enrobés destinés aux couches de liaison aientun rapport ITS minimal de 60 %.

Toutefois, la diminution de la teneur en liant (p.ex. variantesensible à la fissuration) a pour conséquence un rapport ITS plusfaible et donc une sensibilité accrue à l’eau.

Aucune influence négative n’a été constatée lors de l’utilisationd’enrobé recyclé, ni avec 25 % de GDB ni avec 40 %, et ce aussibien pour les squelettes pierreux que pour les squelettessableux.

Lors de la confection des éprouvettes cylindriques, on a observéque le compactage de plaques engendre un pourcentage plusélevé de vides que le compactage Marshall ou que lecompactage sur chantier. Ces différences ont influencé demanière assez importante les résultats de l’essai de sensibilité àl’eau sur les variantes à faible teneur en bitume.

Vu que le compactage Marshall des EME à squelette pierreuxengendre des résultats avec un écart type plus important, iln’est pas opportun de conserver cette méthode de compactagepour la réalisation des éprouvettes utilisées pour déterminer lasensibilité à l’eau.

Le gonflement volumétrique des EME étudiés peut êtreconsidéré comme non significatif, sauf pour les variantescaractérisées par une teneur élevée en vides combinée avec unefaible teneur en liant.

L’analyse de la rupture obtenue après réalisation de l’essai defendage indique que celle-ci se situe aussi bien au niveau dumastic qu’au niveau des granulats de calcaire (rupture decohésion). On a constaté une rupture d’adhésivité uniquementdans le cas de granulats de porphyre (provenant des GDB).

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2. 5 Choix des variantes expérimentales

Le tableau 2.19 présentait les variantes étudiées en laboratoire en vue de sélectionner les variantes définitivespour les planches expérimentales. Ce choix définitif est basé sur trois caractéristiques: la teneur en vides, lasensibilité à l’orniérage (P3LD) et la sensibilité à l’eau (rapport ITS). Les résultats de rigidité et de résistance à lafatigue, étant donné la longue durée de ces essais, n’étaient pas encore disponibles au moment où il a falluarrêter la composition exacte des variantes pour les planches expérimentales.

La première variante est consacrée au mélange de référence: BB-3A. Comme deuxième variante, on a choisi lemélange à squelette sableux contenant 5,5 % de liant. Bien que la figure 2.21 montre que la variante contenant5,8 % de liant est encore satisfaisante au niveau de l’orniérage, on a choisi de limiter le risque d’orniérage enoptant pour la variante à 5,5 %. Par analogie, on a également opté pour 5,5 % de liant pour la troisième variante(squelette sableux avec 25 % de GDB).

Comme quatrième variante (mélange à squelette pierreux), on a choisi une teneur en liant plus élevée que leminimum déterminé à l’aide de la méthode du «Module de richesse» (5,4 %). Les essais avec une teneur en liantde 5,7 % montraient déjà une augmentation de la sensibilité à l’orniérage, ce qui fait qu’on a opté pour uneteneur en liant de 5,5 %. La cinquième variante (mélange à squelette pierreux avec 25 % de GDB) contientégalement 5,5 % de liant, mais a une granularité modifiée afin d’augmenter la teneur en vides et de limiter lasensibilité à l’orniérage. Les variantes suivantes sont identiques, seul le liant diffère.

Enfin, on constate qu’une teneur élevée en liant de 6,1 % donne lieu à un mélange plus sensible à l’orniérage,tandis qu’une teneur en liant de 4,9 % donne une valeur plus basse d’ITS et de rapport ITS. On peut aussis’attendre à ce qu’un mélange de ce type ait une moins bonne résistance à la fissuration, ce qui a par la suite étéconfirmé par les essais de fatigue.

66

Variante LiantChoix dumélange

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Vides à 100girations

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Mélange BB-3A + 40 % de GDB

B50/70 M495 4,6 Non réalisé 5,4 76

EME à squelette sableux Bitume 1 M483 5,5 Non réalisé 3,0 89

EME à squelette sableux + 25 % de GDB

Bitume 1 M506 5,5 2,6 2,7 89

EME à squelette pierreux Bitume 1 M465 5,5 3,6 3,6 90

EME à squelette pierreux + 25 % de GDB

Bitume 1 M505 5,5 3,2 5,0 96




EME sensible à l’orniérage Bitume 1 M497 6,1 1,8 6,1 94

EME sensible à la fissuration Bitume 1 M498 4,9 4,4 2,3 67

Tableau 2.36 Choix définitif des variantes pour les planches expérimentales

Composition des mélanges: cf. tableau 2.19.

67

3.1 ObjectifsL’exécution de planches expérimentales constitue un préliminaire indispensable à l’utilisation des EME enBelgique. C’est, en effet, la meilleure façon d’acquérir des informations valables quant aux problèmes liés à lafabrication et la mise en œuvre des enrobés testés. C’est aussi un excellent moyen de vérifier leurcomportement.

Le chantier expérimental a par ailleurs été conçu de manière à permettre la comparaison des performances dediverses variantes dans des conditions réalistes et identiques de trafic et de climat, permettant ainsi de vérifier siles performances prometteuses obtenues en laboratoire (cf. chapitre 2) se réalisent également sur chantier. Pourdes raisons évidentes (durée, coût, espace disponible), le nombre de variantes à tester est limité. Ce nombre aété fixé à une dizaine.

Le comportement des revêtements routiers étant tributaire du trafic et des facteurs climatiques, le revêtementdu site expérimental a été équipé de sondes thermiques (cf. § 4.2) et de boucles de comptage du trafic (cf. § 4.3). Complémentairement, à des fins de recherche expérimentale, des jauges de contrainte (cf. § 5.3) ontégalement été installées.

3.2 Choix du siteLes critères requis pour le tronçon routier sur lequel devaient être réalisées les planches expérimentales ont étéprécisés en relation avec les objectifs poursuivis. Ils se résument comme suit:

- trafic: élevé, lourd, de vitesse constante sur toute la longueur du tronçon;- situation de la route: tronçon droit, non ombragé, permettant la réalisation du chantier dans des conditions

de sécurité optimales et avec un minimum de gêne pour l’usager;- dimensions du tronçon: largeur minimale d’une voie de circulation; longueur d’environ 2 km, de manière à

intégrer une dizaine de planches expérimentales. Compte tenu du mode de fabrication des enrobés et deleur mise en oeuvre, une longueur de 100 m est en effet un strict minimum pour une plancheexpérimentale;

- structure de la chaussée: homogène, correctement dimensionnée par rapport au trafic prévu et neprésentant pas de dégradations importantes;

- revêtement existant: il doit permettre la mise en place d’un nouveau revêtement bitumineux d’au moins10 cm d’épaisseur (70 mm d’EME + 30 mm de couche de roulement).

Il a fallu divers contacts avec les administrations gestionnaires pour trouver le chantier qui pouvait le mieuxconvenir aux exigences avancées pour les planches expérimentales. Le choix qui en a résulté est un tronçon del’autoroute E19 (Bruxelles – Anvers) à hauteur de Kontich.

Avant d’entériner définitivement ce choix, le tronçon concerné a été soumis à une auscultation approfondiedétaillée au § 3.4 ci-après. Cette auscultation a montré que la chaussée convenait à l’usage envisagé.

Chapitre 3Le chantier expérimental

Le chantier expérimental

3

Chapitre 3

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3.3 Description générale du site

La figure 3.1 illustre le site choisi.

Le site mis à disposition par l’administration pour la réalisation des planches expérimentales se situe à Kontichsur l’E19 (Bruxelles – Anvers) entre les points kilométriques 27.600 et 29.200, à un endroit où l’autoroute estlocalement dédoublée. Les planches expérimentales ont été réalisées sur la voie de circulation la plus à droite.

Ce site présente les avantages suivants:

- sur ce tronçon, l’autoroute est localement dédoublée. Il était donc possible de réaliser les travaux en totalesécurité (les deux bandes de droite étant interdites au trafic durant toute la durée des travaux) tout enprovoquant une gêne minimale pour le trafic, celui-ci étant ramené sur les deux voies de gauche;

- la couche de roulement présentait des signes d’usure. Des crédits pour réaliser les travaux ont ainsi pu êtrelibérés dans le cadre du budget normal d’entretien;

- les dégradations constatées ne laissaient pas prévoir une défaillance structurelle du revêtement (ceci futconfirmé lors de l’auscultation ultérieure, cf. § 3.4);

- le tronçon considéré subissait un trafic lourd particulièrement élevé (cf. § 4.3). Les observations effectuéesindiquent que la quasi-totalité du trafic lourd emprunte la voie de droite (celle où sont implantées lesplanches expérimentales).

Un certain nombre de critères prévus (cf. § 3.2) n’était toutefois pas totalement rencontrés:

- le tronçon n’est pas totalement droit: une courbe (de grand rayon) est présente entre les points kilomé-triques 28.500 et 29.150. Vu l’importance du rayon de courbure, cette courbe est sans influence sur unéventuel effet des forces tangentielles. Par contre, cette courbe a entraîné la réalisation d’un dévers qui semanifeste par une variation de l’épaisseur totale du revêtement bitumineux. Il y aura lieu d’en tenir compteau niveau des interprétations ultérieures;

- la longueur totale du tronçon n’est que 1,6 km, ce qui, compte tenu de divers espaces à décompter (un pontinférieur, zone d’ombre d’un pont supérieur, jonctions entre sections) ne permettra de réaliser que dixsections d’une longueur d’environ 140 m chacune;

- l’extrémité de l’accès (voie de lancement) en provenance de Kontich se situe entre les points kilométriques27.600 et 27.800, soit essentiellement au niveau de la première section expérimentale. Il se fait donc que letrafic sur cette section pourrait être légèrement inférieur par rapport aux autres sections.

Ces quelques éléments défavorables n’ont pas été jugés suffisamment importants que pour refuser le siteproposé. Il est toutefois bon de les avoir en mémoire au cas où ces éléments pourraient influencer certainesinterprétations.

3.4 Auscultation du site préalablement à son acceptation définitiveComme signalé ci-dessus (cf. § 3.2), une auscultation approfondie a été effectuée avant d’avaliser définitivementle choix du site. Il fallait en effet s’assurer que la structure routière était structurellement saine et que sescaractéristiques étaient suffisamment constantes. Le site a donc été soumis à un examen visuel, des carottages,des mesures de portance, d’uni longitudinal et transversal, à une détermination de la structure de la chaussée etdes épaisseurs des diverses couches ainsi qu’à une investigation des ornières.

3.4.1 Examen visuel

Un examen visuel du revêtement du futur site expérimental (voie de droite entre les points kilométriques27.500 et 29.100) a été effectué le 13/5/2003 en parcourant à pied la BAU. Le détail des observations est reprisau doc. EME14. La synthèse des dégradations observées est reprise ci-après:

- orniérage visible (généralement léger) sur environ 400 m;- longueur totale des fissures longitudinales: environ 300 m;- quatre fissures transversales;- faïençages ou affaissements ou réparations: quatre zones d’environ 10 m.

3

69


L’examen visuel a également révélé que la couche de roulement entre les points kilométriques 27.500 et 28.980était un SMA alors qu’entre les points kilométriques 28.980 et 29.150 il s’agit d’un enrobé drainant.Complémentairement, on a dressé un inventaire des principaux défauts détectés par la caméra de l’ARAN. Cetableau est intégré dans le doc. EME57.

3.4.2 Epaisseur du revêtement

L’épaisseur du revêtement bitumineux ainsi que celle des couches qui le constituent a été déterminée au départde neuf carottes prélevées le 26/6/2003 et réparties sur l’ensemble du site expérimental. L’emplacement de cescarottes (cf. doc. EME26 et doc. EME48) est situé en majorité à des endroits représentatifs des dégradationsrelevées lors de l’examen visuel (cf. § 3.4.1); ces carottes ont contribué par ailleurs à l’interprétation de cesdégradations et à une estimation de leur ampleur.

On trouvera le détail des mesures d’épaisseur et de leur interprétation aux doc. EME30 et doc. EME47. Ci-dessousun tableau de synthèse:

Le revêtement est donc constitué de quatre couches.

Son épaisseur totale est par ailleurs influencée par la présence d’un dévers consécutif à la courbe du tracé. Cedévers est réalisé pour la majeure partie dans les deux couches inférieures du revêtement. La différenced’épaisseur au niveau de la couche de roulement n’est pas significative, en ce sens qu’elle résulteprincipalement de ce que les deux dernières carottes (7 et 8) ont été prélevées dans l’enrobé drainant(légèrement plus épais que le SMA).

Ces différences d’épaisseurs pourront éventuellement être prises en compte lors de l’interprétation ducomportement des sections expérimentales.

70

Photo 3.1 Vue du carottage

Tableau 3.1 Epaisseur moyenne (mm) des couches du revêtement bitumineux

Couche deroulement

1° couche(supérieure)

de liaison

2° couchede liaison

3° couche(inférieure)de liaison

Total

Carottes 1 à 4Partie droite (< km 28.500)

34 75 68 78 255

Carottes 5 à 8Partie courbe (> km 28.500)

43 74 84 87 288

Carottes 1 à 8 39 74 77 83 273

3.4.3 Adhérence des couches du revêtement

Sur base des carottages effectués, on n’a constaté aucun défaut d’adhérence au niveau des couches (inférieures)qui devaient rester en place après la pose des EME (cf. doc. EME26 et doc. EME47). Le support sur lequel allaientêtre posés les EME peut donc être considéré comme sain de ce point de vue.

3.4.4 Investigations concernant les fissurations

Comme signalé ci-dessus, la plupart des carottes ont été prélevées au droit de dégradations (de typefissuration), considérées comme représentatives, détectées lors de l’examen visuel (cf. § 3.4.1). On trouvera ledétail des observations effectuées, ainsi que leur interprétation dans les doc. EME26 et doc. EME47. En voici lesconclusions:

- toutes les fissures trouvent leur originedans la couche de roulement;

- toutes les fissures longitudinales (+ fissures en mosaïque) se limitent auxdeux couches supérieures (au maximum)(cf. photo 3.2);

- seules les fissures transversales peuvents’étendre du haut jusqu’en bas.

Les observations effectuées confirment qu’àl’exception de quelques fissures transversales(très peu nombreuses) qui nécessiteront untraitement particulier, le support obtenuaprès fraisage des deux couches supérieuresdu revêtement sera donc parfaitement sain.

3.4.5 Investigations liées à l’orniérage

Des mesures en continu des ornières ont étéeffectuées le 26/06/2003 à l’aide de l’ARANde l’ AWV. Les résultats figurent in extenso au doc. EME57.

Ci-contre, le tableau 3.2 donne les valeursmoyennes (en mm) des profondeursd’ornière par section de 100 m.

On constate que:

- l’ornière de gauche est systématique-ment plus profonde que celle de droite;

- la profondeur de l’ornière de droite esttrès limitée (max. 11,9 mm);

- la profondeur de l’ornière de gauche estun peu plus élevée; elle est au pire à lalimite de l’acceptable (16 mm).

Complémentairement, l’AWV a effectué, àl’aide du transversoprofilomètre, une mesuredu profil transversal du revêtement au pointkilométrique 28.150. Ce point correspond àl’endroit où l’ornière de la frayée de droiteétait la plus profonde. Après cette mesure ona extrait quelque neuf carottes réparties dansce même profil transversal (crêtes, creux et

3

71


Photo 3.2 La fissure est limitée aux deux couchessupérieures

Tableau 3.2 Orniérage mesuré avec l’ARAN le 26/06/2003(valeurs moyennes en mm)

Du km Au km Gauche Droite

27.800 27.900 8,4 5,5

27.900 28.000 9,2 8,9

28.000 28.100 14,1 4,6

28.100 28.200 16,0 11,9

28.200 28.300 12,2 8,1

28.300 28.400 11,7 4,2

28.400 28.500 11,8 4,4

28.500 28.600 9,8 4,6

28.600 28.700 9,9 5,6

28.700 28.800 8,6 5,7

28.800 28.900 8,5 4,1

28.900 29.000 8,1 7,2

29.000 29.100 11,6 4,6

29.100 29.200 12,9 5,3

29.200 29.300 10,4 4,8

profil non déformé) en vue de déceler dans quelles couches de la structure se situait l’orniérage.La figure 3.2 illustre cette démarche.

On constate que:- chaque couche du revêtement encaisse une part de l’orniérage;- les deux couches inférieures prennent à leur compte la part la plus importante de l’orniérage des couches

du revêtement;- environ 50 % de l’ornière se situent au niveau de la fondation.

Selon la forme du dessin de la figure 3.2, l’orniérage serait apparu après le remplacement des deux couchessupérieures en 1994; vu que l’orniérage actuel est dû pour plus de la moitié à la déformation dans les couchesde liaison (couches 3 et 4) et dans la fondation, il risque d’augmenter dans le futur. La contribution de l’EME àcet orniérage devra donc être déterminée par carottage.

3.4.6 Structure de la chaussée

Afin de ne pas devoir perturber la circulation sur l’autoroute, une ouverture a été réalisée au niveau de la sortieinutilisée à hauteur du point kilométrique 28.740. Selon le gestionnaire de la voirie, la structure de cet accès estla même que celle de l’autoroute elle-même, à l’exception des deux couches bitumineuses supérieures.La structure trouvée, ainsi que les résultats de la sonde de battage, sont donnés dans le doc. EME50.

Ci-dessous, la synthèse de ces résultats:

- Structure routière:- enrobé: 30 cm;- empierrement avec sable: 26 cm;- sable jaune-brun: 14,5 cm;- sable vert: > 24 cm;

- CBR du sable très élevé;- eau: 50 cm en dessous de la fondation en empierrement.

3.4.7 Analyse de la première couche de liaison bitumineuse (supérieure)

Dans la mesure où le projet prévoyait la réutilisation des fraisats de la première couche de liaison comme GDB àajouter à certaines variantes, il était nécessaire de connaître les caractéristiques de cette couche.

Les analyses ont été effectuées sur les carottes non fissurées ayant servi à la détermination des épaisseurs (cf. § 3.4.2) et aux investigations de l’orniérage (cf. § 3.4.5)

Les résultats obtenus figurent in extenso dans le doc. EME80.

72

98

7 65 4 3

21

Figure 3.2 Coupe de l’ornière au point kilométrique 28.150 déduite des mesures autransversoprofilomètre et des carottes

Carottes

Mesure à l’aide du profilomètre transversal

Niveaux déduits des carottescouche 1

couche 2

couche 3

couche 4

d1

d2

d3

d4

Les échantillons analysés correspondent à trois emplacements longitudinaux: le premier (carotte 2733) se situesous la zone en ED; les deux autres (carotte 2734 et carottes 2749 à 2757) se situent sous la zone en SMA (cf. § 3.4.1).Une nette différence a été constatée entre ces deux zones:

- sous la zone en ED, on trouve un BB-3B dont le liant a relativement vieilli;- sous la zone en SMA, on trouve un BB-3A dont le liant a très peu vieilli.

Compte tenu du liant le plus vieilli et de la granularité plus favorable (0/14), les GDB utilisés dans les planchesexpérimentales en EME proviendront uniquement de la zone en ED, tandis que pour le mélange de référence enBB-3A, on utilisera des GDB provenant de la zone en SMA.

3.4.8 Mesures au géoradar

L’épaisseur des différentes couches du revêtement a été déterminée, comme décrit au § 3.4.2, par forage deneuf carottes. Ces carottages ne donnent bien évidemment que des résultats locaux. Afin d’évaluerl’homogénéité de la structure existante, on a réalisé des mesures qualitatives et quantitatives au géoradar, demanière non destructive et continue. Nous avons ainsi pu obtenir une image complète de la structure.

L’analyse des images obtenues a permis de conclure que la structure était suffisamment homogène pourpouvoir poursuivre le projet.

3.4.9 Mesures au déflectomètre à masse tombante

L’AWV a réalisé des mesures au déflectomètre à masse tombante sur la structure existante des planchesexpérimentales. Les résultats des rigidités ainsi évaluées, tous les 25 m, sur un total de 1,5 km (sectionscomprises entre les points kilométriques 27.500 et 29.000) sont repris dans le doc. AVS607. La rigidité durevêtement, de la fondation, de la sous-fondation et du sol a été moyennée sur les sections successives et desvaleurs caractéristiques ont été déterminées. Sur cette base, on a défini des zones homogènes pour lesdifférentes couches, qui ont été utilisées pour le contrôle du dimensionnement (§ 3.4.10).

3.4.10 Contrôle du dimensionnement de la structure

Un contrôle du dimensionnement de la structure existante a été réalisé selon différentes méthodes (cf. doc. EME87). Celui-ci a mis en évidence le fait que la structure actuelle était suffisante pour pouvoirsupporter le trafic prévu (avec une augmentation annuelle de 3 %) pendant les vingt prochaines années.Cependant, lors de ce contrôle, il n’a pas été tenu compte du vieillissement et de la fatigue des deux couchesbitumineuses inférieures.

Les mesures au déflectomètre à masse tombante ont mis en avant le fait que la section la plus résistante étaitsituée autour du point kilométrique 27.750, et la moins résistante autour du point kilométrique 28.700. Dans ledoc. AVS606, l’inlay a été calculé sur base des mesures de déflexion. Une durée de vie supplémentaire de vingtans nécessite un inlay composé d’environ 12 cm d’EME et de 3 cm de SMA. La proposition du projet (9 cmd’EME +3 cm de SMA) donne une durée de vie de sept ans. Les calculs de contrôle ont été effectués sur base del’estimation de la rigidité la moins favorable pour les différentes couches, afin de jouer la sécurité.

Il faut toutefois noter que les calculs des rigidités ont été réalisés avec RoSy Design [réf. 46], le logiciel de calculinverse disponible à l’époque (2003) et avec les données relatives à la chaussée disponibles à ce moment-là. Ona également utilisé la version de l’époque de DimMet (2004) pour le dimensionnement.

3.4.11 Conclusions de l’auscultation et recommandations quant à la réalisation des planchesexpérimentales

Bien que l’on ait conscience qu’en raison des différences d’épaisseur entre les couches bitumineuses, la sectionproposée pour les planches expérimentales ne soit pas optimale, il a toutefois été décidé de garder ce site pourla continuation du projet.

Justification de cette décision: vu que la structure a été correctement dimensionnée (cf. § 3.4.10), il y a peu derisque de voir apparaître des fissures de fatigue, du moins au niveau des futurs EME; en outre, vu l’épaisseur

3

73


totale des couches bitumineuses il n’y a pas lieu de craindre d’éventuelles fissures thermiques. L’épaisseur descouches bitumineuses peut par contre avoir une influence sur l’orniérage; le cas échéant, la comparaison desdifférentes planches sera un peu plus difficile, mais pourra encore être réalisée sur base de carottes. Afin demieux appréhender ce problème d’épaisseur, il a été décidé d’effectuer des carottages complémentaires. Ceux-ci ont été exécutés en juillet 2005 (cf. § 3.7.1)

Sur base des résultats des carottages, il a été décidé de fraiser 12 cm du revêtement existant et de remplacer cescouches par 9 cm de couche de liaison (EME) et 3 cm de couche de roulement (SMA-D).

3.5 Le projet et le cahier spécial des chargesLa réalisation des planches expérimentales nécessitait la mise au point d’un cahier spécial des charges (CSC)précisant clairement les objectifs du projet et les tâches incombant aux divers partenaires. Le site se situant enrégion flamande, c’est le cahier des charges type SB250 qui a servi de base. Le CSC en précisait certains points etcertaines divergences

Le détail de ces prescriptions peut être trouvé dans les doc. EME60 et doc. EME77

Ci-dessous le résumé des clauses techniques saillantes de ce cahier des charges.

3.5.1 Descriptif

- L’objectif est précisé: il s’agit de réaliser, sur la voie de droite d’une autoroute, un inlay de 12 cm,comprenant une couche de liaison de 9 cm d’épaisseur composée de dix variantes (neuf en EME et unesection témoin) et une couche de roulement uniforme de 3 cm en SMA-D2. Chaque variante a unelongueur d’environ 140 m.

3.5.2 Composition

- Contrairement aux procédures habituelles, la composition des mélanges (ainsi que certainescaractéristiques des composants, tel que le bitume et les GDB) des diverses variantes de la couche de liaisonsont imposées;- Les variantes des couches de liaison sont décrites dans le tableau 2.1;- Les raisons de ce choix de variantes ont été décrites au § 2.1.3;- L’entrepreneur choisit parmi les divers liants imposés au tableau 3.3 lequel il compte utiliser pour

chacune des variantes. Le CSC précise les règles de ce choix.

- Les caractéristiques imposées dans ce tableau résultent des analyses qui ont été faites précédemment (cf§1.1.4.4). Le CSC prévoyait également la possibilité d’ouvrir le marché à d’autres types de produits. Desexigences particulières avaient été rédigées à cet égard.

- L’entrepreneur est libre de choisir (dans certaines limites: pierres calcaires, filler type 1B) les granulats qu’ilcompte utiliser, pour autant que la composition des mélanges s’inscrive dans les fuseaux prescrits. Lafaisabilité de cette clause a été vérifiée dans le cadre de l’étude de faisabilité (cf. § 2.2).

- Les GDB à utiliser doivent provenir des fraisats à extraire de la couche de liaison supérieure durevêtement existant sur le site.

74

Tableau 3.3 Caractéristiques des liants tels que repris au cahier spécial des charges

Produit Fournisseur Raffinerie NomPénétration

(1/10 mm)Indice de

pénétration BBR(°C)

A Total Dunkerque Modulotal 10/20 10 - 20 < 0,5 < -10

B Shell Rouen Multiphalte HM 20 - 30 0,3 à 1,3 < -5

C Exxonmobil Dunkerque Structopave 15/25 FR 15 - 25 < 0,5 < -12

D Nynas Antwerpen Nynas 10/20 XR 10 - 20 < 0,5 < -10

NoteL’ordre (A, B, C, D) des produits est indépendant de l’ordre attribué aux bitumes (1, 2, 3, 4) mentionnés par ailleurs dans le présentcompte rendu.

- Des exigences spéciales (caractéristiques rhéologiques) sont introduites pour le liant de la couche d’usure,de manière à garantir une résistance élevée à l’orniérage.

3.5.3 Etudes

- En conséquence de ces impositions du CSC, l’entrepreneur ne doit pas fournir d’étude de composition pourles diverses variantes d’EME (excepté pour la variante BB-3A qui est le mélange de référence). La granularitédes matériaux qu’il souhaite utiliser ainsi que les teneurs en liant et en filler doivent toutefois satisfaire, danscertaines limites, à une composition prescrite (cf. tableau 3.4).

- Un délai (environ six mois) est prévu entre l’approbation du contrat (désignation de l’entrepreneur) etl’exécution des planches expérimentales. Ce délai est nécessaire à la réalisation des études (à faire surbase des matériaux fournis par l’entrepreneur) permettant de fixer les compositions définitives desmélanges EME.

- Une liste des informations et des matériaux à fournir par l’entrepreneur pour permettre l’étude sus-dite faitl’objet du doc. EME77.

3.5.4 Mise en œuvre

- Etant donné la nécessité de récupérer les fraisats de l’actuelle couche supérieure de liaison pour lesréincorporer dans certaines variantes, une procédure de fraisage en deux temps (d’abord l’actuelle couchede roulement, ensuite la couche supérieure de liaison) a été imposée.

- Une procédure spéciale, qui tient compte des faibles quantités de matériaux à livrer pour les EME de chaqueplanche expérimentale, est établie pour la fabrication et la pose des enrobés.

- Compte tenu de l’utilisation de liants spéciaux, des exigences ont également été introduites concernant lerespect des températures de fabrication et de compactage. Ces exigences seront par ailleurs affinées lors dela mise en œuvre en concertation avec les fournisseurs des liants.

- Afin de gêner le moins longtemps possible le trafic, un délai de vingt-cinq jours ouvrables fut accordé pourla réalisation du chantier.

3.5.5 Contrôles et exigences concernant le revêtement

Etant donné le contexte de ces planches expérimentales, l’entrepreneur est informé de ce que la réalisation duchantier sera soumise à un suivi renforcé. Il en résulte que le planning des opérations devra être concerté avecles personnes responsables de ce suivi.

Les exigences prévues au SB250 sont toutes d’applications pour les couches dont l’entrepreneur a effectuél’étude, tels notamment la couche de liaison de la section 1 (mélange de référence) et la couche de roulementen SMA.

Il ne peut en être de même, notamment pour les teneurs en vides et compacités relatives des variantes EMEdont la composition lui est imposée. Pour ces variantes seul l’objectif est fixé: il s’agit de valeurs identiques àcelles imposées aux couche de liaison de type BB-3A.

*Toutes les clauses décrites ci-dessus ont été mises au point au sein du groupe de travail précité (cf. § remercie-ments). Elles ont été intégrées par l’administration au sein du CSC [réf. 29].

3

75


20 14 10 6,3 4 2 1 0,5 0,25 0,125 0,063

Squelettesableux

0à

3,0

0à

6,0

18,0à

24,0

35,0à

41,0

45,0à

49,0

52,0à

56,0

62,0à

66,0

69,0à

73,0

75,0à

79,0

84,0à

88,0

94,3à

95,3

Squelettepierreux

0à

3,0

1,0à

7,0

24,0à

30,0

41,0à

47,0

55,0à

59,0

66,0à

70,0

74,0à

78,0

81,0à

85,0

86,0à

90,0

89,6à

93,6

93,2à

94,2

Tableau 3.4 Fuseau granulométrique des mélanges EME

3.6 Attribution du marché

Vu la spécificité du chantier, l’administration gestionnaire (AWV – Anvers) de la voirie a procédé à un appeld’offre restreint. Cet appel d’offre fut suivi d’une adjudication entre cinq entrepreneurs sélectionnés. Aprèsanalyse de la conformité de l’offre, le marché fut attribué au moins disant.

Initialement prévue en septembre 2004, la procédure d’adjudication ne put être lancée que fin avril 2005 et lemarché ne fut attribué que fin juillet 2005. Compte tenu du délai nécessaire pour les études (cf. § 3.5.3) et de lapériode hivernale qui s’approchait, il fut décidé de postposer l’exécution du chantier au printemps 2006.

Le marché a été attribué à la firme VBG.

3.7 Préparation du chantierIndépendamment de la désignation de l’entrepreneur, on procéda d’une part à une campagne complémentairede carottages, d’autre part à l’acquisition de la station de mesure des températures. Cette dernière est décrite au§ 4.2.

La campagne de carottages, et les mesures qui y sont liées, ont permis de fixer les profondeurs définitives defraisage.

Dès la désignation officielle de l’entrepreneur, les tâches suivantes ont pu être effectuées:

- mise au point par l’entrepreneur des compositions provisoires des mélanges conformes au CSC sur base deses granulats (notes justificatives provisoires);

- fourniture par l’entrepreneur et les autres fournisseurs des matériaux (cf. § 3.5.3) nécessaires aux études desmélanges par le CRR (cf. chapitre 2);

- prélèvement des fraisats (en provenance du revêtement existant) nécessaires à l’étude des mélanges;- implantation définitive des zones «source» pour les GDB à incorporer dans certaines sections

expérimentales;- mise au point du planning du chantier en fonction notamment des essais, des mesures et des contrôles à

effectuer et discussion des détails d’exécution.

Après réalisation des études de formulation par le CRR, les compositions définitives (cf. § 2.5) des mélanges ontété communiquées à l’entrepreneur afin qu’il puisse rédiger les notes justificatives définitives.

Profitant de la fermeture au trafic, on procéda, juste avant le début du fraisage, à une dernière inspectionvisuelle du revêtement existant.

3.7.1 Carottages complémentaires

Il est apparu (cf. § 3.4.11) lors de l’auscultation de la structure existante (réalisée en 2003) que l’épaisseur descouches bitumineuses pouvait varier légèrement sur la longueur des planches expérimentales. Il était nécessaired’obtenir plus de précisions sur ce point afin de pouvoir mieux évaluer le comportement futur des planchesexpérimentales en EME. Le 25/7/2005, on a donc prélevé au moins quatre carottes supplémentaires par planche.

Sur l’ensemble des carottes, on a réalisé ce qui suit:

- inspection visuelle;- mesure de l’épaisseur des couches;- analyse des couches entre les niveaux -5 et -12 cm (utilisées comme GDB).

3.7.1.1 Mesures d’épaisseur

Les épaisseurs mesurées sur les carottes figurent au doc. AVS219. L’analyse de ces données figure aux doc. AVS221et doc. AVS790. Un résumé de la situation est donné dans le tableau 3.5.

76

En analysant les valeurs du doc. AVS219 et du tableau 3.5, on constate que:

- il y a une différence de structure entre la zone SMA et la zone ED. Cette différence se manifeste au niveau del’épaisseur totale du revêtement et du nombre de couches. La couche de liaison supérieure de la zone SMA(en BB-3A) est subdivisée en deux couches de plus faible épaisseur en BB-3B;

- il n’y a pas de différence d’épaisseur (ni de structure) dans la zone SMA entre la partie dont les couches deliaison sont à base de porphyre et celle dont les couches de liaison sont à base de calcaire (cf. § 3.7.1.2);

- il n’y a aucun lien entre les variations d’épaisseur du revêtement et le dévers de la chaussée consécutif à lacourbe située entre les points kilométriques 28.500 et 29.150;

- compte tenu des variations d’épaisseur de la couche de roulement, il est prudent de fraiser 50 mm de celle-ci, si l’on veut être certain d’en éliminer la totalité;

- si la profondeur totale de fraisage est de 120 mm (tel que prévu au projet), il restera, au moins localement(notamment au début des sections expérimentales), un résidu de la première couche de liaison (deuxièmecouche de liaison dans la zone ED). Ce résidu sera au maximum de 10 mm.

Quoique les valeurs individuelles des épaisseurs mesurées attestent d’une dispersion assez importante, celles-cipourront néanmoins être utilisées, le cas échéant, dans le cadre de l’interprétation du comportement ultérieurdes sections expérimentales.

3.7.1.2 Inspection visuelle

L’inspection visuelle (cf. doc. AVS223) a permis de constater ce qui suit:

- entre les niveaux -5 et -12 cm, l’enrobé est totalement homogène, même lorsque cette tranche estcomposée de deux couches (zone ED) ou lorsque de temps en temps, on se trouve déjà au niveau -12 dansla deuxième couche de liaison (zone SMA) ou dans la troisième couche de liaison (zone ED);

- une partie de la première couche de liaison de la zone SMA (début des planches expérimentales côté Bruxellesjusqu’au point kilométrique 27.960 environ) est différent du reste de la zone SMA. Dans la première partie, lemélange est constitué de porphyre et de gravier, tandis que l’autre mélange est à base de calcaire.

- l’adhérence entre toutes les couches bitumineuses peut être considérée comme bonne. On a constatél’apparition d’une rupture entre la deuxième et la troisième couche de liaison sur deux carottes seulement(sur cinquante).

3.7.1.3 Analyse

L’analyse (des matériaux entre les niveaux -5 en -12 cm) a permis de confirmer ce qui suit (cf. doc. AVS232,doc. AVS233 et doc. AVS404):

- les résultats obtenus sur les carottes prélevées en 2003 (cf. § 3.4.7) ont été confirmés: il y a une nettedifférence de composition entre les couches de liaison de la zone SMA (il s’agit d’un 0/20) et celles de lazone ED (il s’agit d’un 0/14). Le liant sous la zone ED présente un vieillissement plus important;

- dans les deux zones (SMA et ZOA), le matériau de la tranche -5 à -12 cm est assez homogène, et peut doncêtre envisagé tel quel pour une utilisation comme GDB.

3

77


Les valeurs reprises au tableau sont déduites des seules carottes extraites du côté droit de la voie de roulement. Les carottesextraites du côté gauche sont partiellement prises dans la frayée et risquent d’être affectées par la présence d’une éventuelleornière.

* Dans la zone ED, la valeur reprise à la dernière colonne correspond à l’épaisseur de la couche de roulement plus celle des deuxpremières couches de liaison.

Tableau 3.5 Epaisseur moyenne (extrême) des couches en mm

Total ensemble descouches bitumineuses

Couche de roulementPremière couche de

liaison

Couche de roulement etpremière couche de

liaison

Zone SMA274

(260 à 287)38

(31 à 47)74

(58 à 93)113

(99 à 130)

Zone ED306

(300 à 313)44

(42 à 46)39

(36 à 42)124

(121 à 126) (*)

3.7.2 Prélèvements des fraisats pour l’étude

Comme signalé précédemment (cf. § 3.5.2), les fraisats à incorporer dans certaines variantes des EME devaientprovenir de la première couche de liaison (supérieure) du revêtement existant au droit des planchesexpérimentales. Dès que le marché fut attribué, l’entrepreneur fit procéder au fraisage de deux sections derevêtement, l’une sous la zone SMA, l’autre sous la zone en enrobés drainants.

Les détails concernant ce fraisage se trouvent au doc. AVS217.

Les matériaux récoltés ont été analysés et ensuite utilisés dans le cadre des études (cf. chapitre 2).

Les résultats d’analyse confirment globalement ceux obtenus au départ des carottes (cf. § 3.7.1.3), lagranulométrie des fraisats étant toutefois légèrement plus fine que celle des carottes. Les résultats retenus pourles études figurent au tableau 2.11.

3.7.3 Profondeurs définitives de fraisage et implantation des zones «source» pour les GDB

- Sur base des mesures effectuées (cf. § 3.7.1.1), on décida que lors de la réalisation des planchesexpérimentales, le fraisage serait effectué en deux passes. Il est en effet nécessaire de fraiser une premièrecouche de 5 cm en vue d’éliminer la totalité de la couche de roulement existante, ceci pour éviter unecontamination de la sous-couche dont proviennent les GDB à incorporer dans certaines variantes d’EME.

La profondeur de fraisage de la deuxième passe est maintenue au niveau -12 cm (comme décidéprécédemment). Ce faisant, il restera (localement) au maximum 1 cm de la première couche de liaisonexistante dans la zone SMA (deuxième couche, dans la zone des enrobés drainants). Il eut sans doute étépréférable d’éliminer la totalité des résidus de ces couches existantes, mais nous ne voulions pas par ailleursaugmenter l’épaisseur des EME (9 cm) prévue au projet.

- Les zones destinées à servir de source aux GDB à incorporer dans les mélanges ont été déterminées:

- les GDB à incorporer dans la variante 1 (section témoin en BB-3A) proviennent de la zone SMA entre lespoints kilométriques 28.770 et 28.920, la plus proche de la zone où les analyses ont été effectuées. CesGDB sont à base de pierres calcaires uniquement;

- compte tenu des quantités de GDB nécessaires pour la réalisation des variantes en EME, il a été décidéd’étendre la zone d’extraction:

- celle-ci s’étend sur la première voie du point kilométrique 29.014 au point kilométrique 29.205; ladernière section est donc prolongée d’une cinquantaine de mètres;

- elle est étendue à la deuxième voie à hauteur de la dernière section.

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Photo 3.3 Prélèvements de fraisats pour l’étude

3.7.4 Mise au point du planning et discussion des détails d’exécution

Dès désignation de l’entrepreneur, diverses réunions eurent lieu non seulement avec l’entrepreneur etl’administration, mais aussi avec les fournisseurs de liant. Elles furent l’occasion d’expliciter les objectifspoursuivis ainsi que les raisons d’être de certaines clauses techniques du CSC. Elles permirent également la miseau point du planning du chantier en tenant compte notamment du temps nécessaire pour la réalisation dediverses mesures et essais programmés. Il fut également possible de mener à bien les discussions relatives auxdétails d’exécution. Parmi les sujets abordés, mentionnons l’ordre de réalisation des sections expérimentales, lesprocédures de fabrication des enrobés, les températures extrêmes à respecter lors de la fabrication desmélanges, de leur mise en place et de leur compactage (cf. tableau 3.6), la procédure de compactage, les détailsde mise en place des sondes thermiques et des jauges de contrainte.

Lors de ces discussions il fut également décidé de réaliser une section complémentaire destinée exclusivementaux essais et mesures à effectuer sur le SMA, l’administration ne souhaitant pas que des carottages soienteffectués dans la couche de roulement de l’autoroute. Cette section (longueur 100 m, largeur 4,4 m, épaisseur4 cm) est réalisée en «inlay» dans l’élargissement de la bande d’arrêt d’urgence situé entre les pointskilométriques 28.700 et 28.800. Nous avons baptisé cette section «section 11».

3.7.5 Inspection visuelle du revêtement juste avant son fraisage

Le détail de ces informations se trouve aux doc. AVS285 et doc. AVS732. Le tableau 3.7 en présente la synthèse.

3

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Les valeurs entre parenthèses indiquent une tolérance extrême.

Tableau 3.6 Températures (°C) recommandées par les fournisseurs

Fabrication des enrobés Pose des enrobés Compactage

Bit. 1 175 à 190 155 à 175 150 à 170

Bit. 2 170 à 190 (140), 160 à 185 (140), 150 à 175

Bit. 3 175 à 190 160 à 190 (145), 150 à 180, (190)

Bit. 4 170 à 190 155 à 175, (180) 145 à 175

- les fissures longitudinales et le faïençage sont principalement concentrés dans les frayées;- les % sont exprimés par rapport à la longueur du tronçon concerné, quelle que soit la largeur de la

dégradation ou de la réparation;- l’orniérage n’a pas été pris en considération.

Tableau 3.7 Etat du revêtement juste avant son fraisage

Zone SMA (couche deliaison porphyre)

Zone SMA (couche deliaison calcaire)

Zone ED

Fissures longitudinaleset faïençage

60 % 26 % 10 %

Réparations 3 % 5 % 29 %

Nombre de fissurestransversales (sur toute la largeur)

5 7 0

Plumage aucun aucun fort

On constate donc que:

- la zone en enrobé drainant est la plus dégradée (plumageimportant et nombre élevé de réparations);

- la zone SMA est affectée principalement par des fissureslongitudinales et du faïençage. Dans cette zone, c’est lapartie dont la couche de liaison est à base de porphyre et degravier qui est la plus endommagée;

- le nombre de fissures transversales (notammentimportantes) est réduit.

3.8 Réalisation du chantier

3.8.1 Implantation des sections expérimentales (cf. doc. AVS290)

Le tableau 3.8 donne la répartition des planches expérimentales en EME.

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Photo 3.4 Inspection visuelle préalable au chantier:fissures longitudinales

Planche Point kilométrique Type N° CRR (*)N° de formule

(entrepreneur)Jour de la

mise en œuvre

1 27.636 à 27.784,1Référence: BB-3A + 40% de GDB (50/70)

M495 31114 10/04/2006

2 27.784,1 à 27.925EME à squelette sableux(bit. 1)

M483 3172 10/04/2006

3 27.957 à 28.103,1EMEe à squelette sableux+ 25 % de GDB (bit. 1)

M506 3173 10/04/2006

4 28.103,1 à 28.244,7EME sensible à l’orniérage:squelette sableux (bit. 1)

M497 3179 10/04/2006

5 28.244,7 à 28.389,5EME à squelette pierreux(bit. 1)

M465 3174 11/04/2006

6 28.389,5 à 28.534,1EME à squelette pierreux+ 25% de GDB (bit. 1)

M505 3175 11/04/2006

7 28.534,1 à 28.676,5EME à squelette pierreux(bit. 2)

M473 3176 11/04/2006

8 28.676,5 à 28.818,8EME sensible à lafissuration:squelette sableux (bit. 1)

M498 3171 11/04/2006

9 28.818,8 à 29.008EME à squelette pierreux(bit. 3)

M472 3177 12/04/2006

10 29.008 à 29.205,6EME à squelette pierreux(bit. 4)

M474 3178 12/04/2006

* La composition des mélanges est donnée dans le tableau 2.19.

Tableau 3.8 Implantation des sections expérimentales

- La largeur des sections en EME est d’environ 4,2 m (plus une surlargeur au droit de la courbe du tracé). Elleinclut la voie de roulement ainsi que les marquages de part et d’autre de cette voie.

- La planche 10 est dédoublée: un EME à squelette pierreux (bit. 4) a également été placé dans la deuxièmevoie de roulement.

- Le point de départ de chaque planche expérimentale a été indiqué après la fin du chantier à l’aide de clousplacés dans la bande d’arrêt d’urgence.

3.8.2 Timing d’exécution

Le tableau 3.9 présente le timing des principales phases de réalisation du chantier.

Grâce à une bonne organisation et un temps relativement clément, le chantier put être réalisé en un temps pluscourt que prévu (cf. § 3.5.4), ce qui fut tout bénéfice pour la gêne encourue par les usagers.

3.8.3 Fraisage du revêtement existant

Pour rappel (cf. § 3.7.3), ce fraisage a été exécutéen deux fois: dans une première phase, la couchede roulement (jusqu’au niveau -5 cm), ensuite lacouche de liaison jusqu’au niveau -12 cm.

3.8.3.1 Fraisage de la couche de roulement(jusqu’au niveau -5 cm) (cf. doc. AVS291)

Les deux bandes ont été fraisées. La largeur totalefraisée par la Wirtgen W 2200 est comprise entreles bords extérieurs des marquages blancscontinus (environ 8 m). Après fraisage jusqu’auniveau -12 (voir le § 3.8.3.2), une bande d’environ25 cm de large a encore été fraisée jusqu’auniveau -3 du côté de la bande d’arrêt d’urgence.Ceci a été exécuté avec une petite machine defraisage.

3

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Tableau 3.9 Timing d’exécution des principales phases du chantier

Activité Date

Fermeture du chantier au trafic (implantation des sections + examen visuel du revêtement existant) 03/04/2006

Fraisage de la couche d’usure (jusqu’au niveau -5 cm) 04 et 05/04/2006

Fraisage de la couche inférieure (jusqu’au niveau -12 cm) 05/04/2006

Interventions locales au niveau des surfaces fraisées (niveau -12 cm) 06/04/2006

Pose de la couche d’accrochage au niveau -12 cm 07/04/2006

Pose des EME (+ mélange de référence) des sections 1 à 4 10/04/2006

Pose des EME des sections 5 à 8 11/04/2006

Pose des EME des sections 9 et 10 12/04/2006

Pose de la couche d’accrochage au niveau -3 cm 18/04/2006

Pose de la couche de roulement en SMA 19/04/2006

Mesures sur le revêtement (planéité, rugosité, etc.) + marquages 20/04/2006

Ouverture au trafic 21/04/2006

Photo 3.5 Fraisage de l’ancien revêtement

3.8.3.1.1 Contrôle des profondeurs de fraisage (cf. doc. AVS295 et doc. AVS296)

Le contrôle des profondeurs de fraisage a donné les résultats suivants:

- valeur moyenne générale: 52 mm;- seules quatorze valeurs (sur 140) se situent légèrement (min. 48 mm) en dessous de la valeur demandée

(50 mm).

3.8.3.1.2 Contrôle de l’état des surfaces fraisées

Après nettoyage, les surfaces fraisées ont été inspectées visuellement.

- Dans les zones où il fallait fraiser des GDB (cf. § 3.7.3), on n’a observé aucune dégradation, ni réparation, niécailles.

- Dans la planche expérimentale en SMA (planche 11: cf. § 3.7.4):

- de nombreuses écailles (peu adhérentes) ont été observées; toutes étaient concentrées dans la moitiégauche de la planche. Il a été décidé de ne pas les éliminer. Les forages futurs seront exclusivementréalisés dans la moitié droite de cette planche expérimentale;

- une large fissure longitudinale était présente sur toute la longueur (ancien joint).

3.8.3.2 Fraisage de la couche de liaison (jusqu’au niveau -12 cm) (cf. doc. AVS294)

Après fraisage des deux voies de circulation jusqu’au niveau -5 cm, on a procédé au fraisage complémentaire dela couche inférieure jusqu’au niveau -12 cm aux emplacements prévus pour la pose des EME (cf. § 3.8.1). Cefraisage a été effectué à l’aide d’une Wirtgen W 2200 et d’une Wirtgen W50DC; cette dernière a notamment étéutilisée dans les surlargeurs de la voie de roulement présentes dans la courbe du tracé.Le fraisage était suivi immédiatement d’un brossage à sec. On appliqua ensuite un nettoyage à l’eau souspression (200 bars).

L’emplacement des zones prévues pour les GDB (cf. § 3.7.3) a été strictement respecté lors du fraisage. Lesnuméros de plaque des camions ont été transmis systématiquement à la centrale afin que le matériau fraisépuisse être stocké aux endroits prévus.

A la fin des travaux de fraisage, on a observé une importante fuite d’huile sur la fraiseuse. Celle-ci n’a pas pu êtrestoppée et a perduré pendant le reste des travaux de fraisage (emplacement: cf. doc. AVS294). Un traitementimmédiat des surfaces touchées au nettoyeur à haute pression a permis de faire disparaître en grande partie lestaches d’huile.

Après nettoyage, une inspection visuelle a été effectuée.

3.8.3.2.1 Ecailles

Comme on pouvait s’y attendre (cf. § 3.7.1.1 et § 3.7.3), de nombreuses écailles, détachées ounon, ont été observées entre les points kilomé-triques 27.636 et 27.925 (futures planches 1 et 2),restes de la couche de liaison supérieure. Il a doncété décidé de réaliser un fraisage complémentairedans cette zone (profondeur: 1cm). Ce traitementa permis de réduire le problème, mais pas de lerésoudre. Les bords saillants des écailles restantesont été attaquées à l’aide d’une pelle afind’éliminer les parties non adhérentes. Il a étédécidé de laisser le reste des écailles tel quel, pourautant qu’elles soient suffisamment adhérentes.

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Photo 3.6 Restes de la première couche inférieureaprès fraisage: section 1

Sur le reste de la surface fraisée, on n’a observé aucune écaille, bien qu’à certains endroits on se trouve à la limiteentre deux couches. La surface peut donc être considérée comme saine à l’exception de quelques fissures.

Ces fissures ont, le cas échéant, été traitées (cf. § 3.8.4.1).

3.8.3.2.2 Propreté

Après traitement au nettoyeur à haute pression d’eau, on peut considérer que la surface fraisée est propre, àl’exception:

- des bords (environ 5 cm) de la surface fraisée, difficiles d’accès pour les gicleurs du nettoyeur;- des restes de matériaux broyés qui n’ont pas pu être éliminés avec le nettoyeur à haute pression. Ce

matériau collant a été par la suite enlevé à la pelle.

3.8.3.2.3 Contrôle des profondeurs de fraisage (cf. doc. AVS295 et doc. AVS296)

Le contrôle des profondeurs de fraisage a donné les résultats suivants:

- valeur moyenne générale: 123 mm;- trente valeurs sur cent-cinquante (min. 108 mm) se situent sous la valeur demandée (120 mm). Elles sont

surtout concentrées aux extrémités des planches.

3.8.3.2.4 Texture des zones fraisées (cf. doc. AVS297)

La texture a été mesurée à l’aide du profilomètre à aiguille.

Quelques mesures ont été réalisées aux endroits les moins bons (d’un point de vue visuel): bien que ces valeurssoient relativement élevées (6 à 9 mm), on constate que, en dehors des écailles, l’exigence du SB250 (< 10mm) aété respectée.

D’autres mesures ont été réalisées à des endroits représentatifs de la situation normale. La texture y est bienmeilleure (max. 4,3 mm). Bien qu’aucune mesure n’ait été réalisée sur les planches 9 et 10, il a été constatévisuellement que la texture y était plus grossière. Ceci est probablement dû à la vitesse plus élevée de fraisage(consécutive à un long temps d’attente dû à un manque de carburant).

3.8.3.2.5 Défauts à réparer

Il s’agit essentiellement de quelques fissures et de trous de carottages (cf. § 3.8.4)

3.8.4 Réparations des surfaces fraisées au niveau -12 cm (cf. doc. AVS299)

3.8.4.1 Réparation des fissures

Les décisions de principe à cet égard ont été prises de commun accord (administration, entrepreneur, CRR) aucours d’une réunion de chantier.

La décision de traiter ou non les fissures a été discutée avec le maître d’ouvrage, et ce en fonction:- de la largeur des fissures;- du matériel disponible: produits de scellement bitumineux en fondoir, «hot dog» et scie circulaire.

Quatre fines fissures (généralement des joints ouverts) et des fissures trop irrégulières n’ont pas été traitées(souvent car elles étaient trop fines ou trop irrégulières).

Les fissures larges et régulières (quatre transversales et une longitudinale) ont été traitées:- séchage au «hotdog»;- élargissement éventuel à la scie circulaire;- remplissage avec produit de scellement.

3

83


3.8.4.2 Remplissage des trous de carottages

Les nombreux trous de forage (cf. doc. AVS285) ont été recherchés systématiquement et remplis d’une masse descellement (avec, parfois, quelques granulats à la surface), également utilisée pour reboucher les fissures.

3.8.5 Pose de la couche d’adhérence au niveau -12 (cf. doc. AVS710)

L’émulsion (Emuclean) spéciale (non adhérente aux pneus) a été posée sur une surface sèche.

La quantité d’épandage prévue était de 350 g/m2. Celle-ci a été adaptée visuellement. La quantité réelle a étédifficile à estimer et, à différents endroits, on a procédé à des épandages complémentaires.

Après épandage, la surface était totalement noire, sauf à quelques endroits. Ceux-ci ont été retraités à la lanceen même temps que les bords. Cela ne s’est fait que partiellement car il n’y avait plus assez d’émulsion. Le restedes bords a été traité un autre jour avec une émulsion classique.

3.8.6 Fabrication des mélanges

La fabrication des mélanges a été répartie sur trois jours (cf. tableau 3.8).

3.8.6.1 Procédure

Le cahier des charges prévoyait le pompage direct du bitume des camions-citernes, afin d’éviter lacontamination par les restes de liant dans les citernes de la centrale. Une exception a cependant été faite pourle bitume utilisé pour six des dix planches expérimentales (bitume 1). En raison des quantités importantes, cebitume a pu être stocké dans une citerne de la centrale.

3.8.6.2 Matières premières

Les jours précédant le chantier et aussi pendant saréalisation, on a vérifié que les matériaux livréscorrespondaient aux matériaux mentionnés dansl’étude. Aucune différence n’a été constatée. On aprélevé des échantillons de tous les matériaux enquantités suffisantes pour pouvoir réaliser ànouveau les mélanges en laboratoire en vued’éventuelles études complémentaires.

3.8.6.3 Points importants

Lors de la préparation des mélanges, les paramètres suivants ont été surveillés:

- la phase de démarrage: lors du démarrage de la fabrication des mélanges de chaque plancheexpérimentale, les cinq premiers lots ont dû être éliminés car, pour les premières gâchées surtout, il y avaitun risque que la température et la composition ne soient pas encore optimales;

- la température des matériaux et du mélange: ceux-ci devaient se situer dans les limites données (pour lesgranulats et les GDB, tel que prescrit par l’entrepreneur et pour le bitume et le mélange, tel que prescrit parle fournisseur de bitume);

- la quantité de mélange par gâchée: la quantité donnée par l’entrepreneur ne pouvait pas être dépassée, caron part de l’idée que cette quantité est la quantité optimale pour obtenir un mélange homogène;

- les pesages par fraction: ceux-ci devaient se situer dans les limites autorisées pour garantir des mélanges decomposition optimale;

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Photo 3.7 Vue générale de la centrale d’enrobage

- les temps des mélanges humides et secs: ceux-ci devaient correspondre à ce qui était prescrit parl’entrepreneur;

- le mélange: les mélanges devaient être homogènes et présenter un aspect qui correspondait aux attentesdes spécialistes des fournisseurs impliqués. Pour la mise en œuvre des différents bitumes, des spécialistesdu fournisseur étaient en effet présents et pouvaient évaluer l’aspect des mélanges en toute connaissancede cause.

3.8.6.4 Echantillonnage

Des échantillons des mélanges ont été prélevés pour toutes les planches expérimentales. Les échantillonsdestinés aux essais au compacteur giratoire (cf. § 3.9.2.2) ont été amenés chauds au CRR afin de pouvoir lesutiliser après une brève période de réchauffage (jusqu’à ce que la température souhaitée soit à nouveauatteinte). L’entrepreneur et le CRR ont prélevé des échantillons dans le skip de la centrale pour la déterminationde la teneur en liant et de la granularité du mélange. L’entrepreneur a à chaque fois commencé les analysesimmédiatement. Le CRR a réalisé les analyses à un stade ultérieur. L’entrepreneur s’est en outre aussi chargé dela confection des éprouvettes Marshall à partir des échantillons chauds. Celles-ci ont servi à déterminer lasensibilité à l’eau (cf. § 2.4.6.2.3.2).

3.8.6.5 Constatations

Les constatations particulières suivantes ont été faites lors de la production des mélanges des couches de liaison.

3.8.6.5.1 Dosage des granulats

- Lors de la confection du mélange de référence BB-3A avec 40 % de GDB, il a été constaté que la fraction 3/9(fraction propre à la centrale d’enrobage), a chaque fois été ajoutée dans de trop grandes quantités:l’analyse de la fiche de production nous a par la suite appris que cette fraction s’élevait en moyenne à154 kg par gâchée (5 000 kg) au lieu de 60 kg.

3.8.6.5.2 Dosage du liant

- Durant le premier jour de production des EME (10/04/06) avec le bitume 1, il est apparu que celui-ci a étésous-dosé par rapport à la quantité demandée. En moyenne, ce surdosage s’élevait à 0,1 % pour lesmélanges contenant 5,2 % de bitume (= 5,5 % sur granulats). Cette différence était plus importante encorepour le mélange à teneur élevée en bitume. A partir du deuxième jour (11/04/2006), le dosage du bitume aété corrigé afin d’obtenir les 5,2 % souhaités (= 5,5 % sur granulats). Après analyse approfondie, il est apparuque le pesage du bitume était influencé par le niveau de remplissage de la citerne. Le problème devenait deplus en plus prononcé à mesure que celle-ci se vidait (la pompe était de moins en moins aidée dans sonaction par la pesanteur).

- Dans le cas du mélange contenant le bitume 2, il a également été nécessaire de corriger le dosage dubitume pour parvenir à la quantité souhaitée.

- la même mesure corrective a été appliquée sur le mélange contenant le bitume 3, bien que les analysesréalisées par la suite aient démontré que cela n’était pas nécessaire.

Les constatations relatives au dosage du bitume (ajustements en vue d’atteindre les quantités satisfaisantes)sont peut-être aussi liées à la viscosité des bitumes utilisés dans les EME. Aucun des fournisseurs n’a cependantsouligné le fait que la viscosité du bitume pouvait avoir une influence lors du pompage et du pesage à lacentrale d’enrobage. La viscosité des différents bitumes n’a pas non plus été reprise dans les caractéristiquesétudiées lors de l’étude préliminaire.

3.8.6.5.3 Températures

- Les températures des mélanges n’ont présenté qu’une faible variation. L’analyse des fiches de productionmontre un écart maximal de 7 °C sur une moyenne de 185 °C.

- Outre le fait que les cinq premières gâchées de chaque type de mélange ne pouvaient pas être transportéesvers les planches expérimentales, toutes les gâchées pour lesquelles les températures étaient trop basses outrop élevées ont systématiquement été écartées lors de la production. De la sorte, on s’est assuré quechaque mélange transporté vers le chantier avait une température correcte.

3

85


Le tableau 3.10 donne un résumé des données des fiches de production (des mélanges qui ont été utilisés pourla réalisation des planches expérimentales).

En ce qui concerne les granulats (à la sortie du tambour sécheur), on a constaté, dans deux cas sur dix, que lestempératures étaient plus basses que celles autorisées. Dans deux autres cas, on a observé l’inverse. Dans aucundes cas, cela n’a mené à un écart au niveau de la température moyenne des mélanges. Comme nous l’avons déjàsignalé ci-avant, les mélanges n’ayant pas la bonne température ont été écartés et n’ont pas été amenés sur lechantier.

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Numéro de mélange/plancheGranulats à la sortiedu tambour sécheur

Bitume Mélange

31114/planche 1Temp. Moy. (°C)Ecart-type (°C)

Producteur

2174

170 - 230

178

165 - 185

1703

155 - 185


Producteur

1835

180 - 200

185

170 - 180

1874

175 - 190


Producteur

2198

180 - 200

185

170 - 180

1886

175 - 190


Producteur

17210

180 - 200

186

170 - 180

1766

175 - 190


Producteur

1906

180 - 200

179

170 - 180

1886

175 - 190


Producteur

2148

180 - 200

179

170 - 180

1846

175 - 190


Producteur

1868

170 - 230

(175)

160 - 190

1857

170 - 190


Producteur

18210

180 - 200

178

170 - 180

1846

175 - 190


Producteur

1862

180 - 200

(184)

160 - 200

1883

175 - 190


Producteur

1816

190 - 210

(184)

165 - 190

1835

170 - 190

( ): mesurée dans la boîte d’échantillonnage, étant donné l’absence d’enregistrement pour les bitumes qui ontdirectement été pompés du camion-citerne;Les valeurs en italique sont celles qui sont hors limites.

Tableau 3.10 Aperçu des données relatives aux températures

Concernant les bitumes, seul le bitume 1 présentait une température trop élevée. Les spécialistes présents surplace l’ont toutefois accepté. Ce problème ne s’est plus présenté lors de la dernière livraison de ce bitume. Iciaussi, les mélanges préparés avaient une température correcte.

Aucun écart type n’a été calculé pour les bitumes, car les températures ne variaient que d’1 °C, sauf dans le casmentionné ci-avant.

3.8.6.6 Conclusions relatives à la préparation des EME

- Une excellente collaboration avec l’entrepreneur a permis de réaliser toutes les étapes mentionnées ci-avant sans aucun problème.

- Il y a une très bonne correspondance avec les valeurs de consigne, sauf, comme nous l’avons mentionné, unécart de la fraction 3/9 (de la centrale d’enrobage) pour le BB-3A et les écarts concernant la teneur en liant.

3.8.7 Pose des couches de liaison (EME et mélange de référence) (cf. doc. AVS702)

3.8.7.1 Engins utilisés

- Finisseur: Vögele super 1800-1;- Compacteur à pneus: Bomag BW24R;- Rouleau tandem: Hamm DV90;- Petit rouleau tandem: Hamm HD10.

Une brève description de ces engins est donnée à l’annexe 2.

3.8.7.2 Etat du support avant la pose des couches d’EME

Le support (+ couche d’accrochage) était entièrement sec, propre et intact, à l’exception de ce qui estmentionné ci-après.

Le 11/04/2006, juste avant la pose, le support était humide (averses nocturnes). L’eau stagnante a été éliminée àl’aide d’un camion brosse. Une fuite d’huile a souillé les sections 5 à 10. Les actions suivantes ont été réalisées:

- traitement des surfaces souillées (visibles) à l’aide d’un produit absorbant: absorbant diatomée calcinée;- nettoyage à l’eau sous haute pression;- séchage à l’aide du nettoyeur à haute pression.

Ce traitement a permis de nettoyer la plupart des zones souillées (mais pas toutes).

3.8.7.3 Epandage

Pour chaque camion, on a contrôlé ou mesuré lespoints suivants:

- les bons de livraison;- les températures (cf. § 3.8.7.4);- l’heure et la position;- l’épaisseur de la couche non compactée.

Aucune interruption n’a été constatée lors del’épandage, sauf pour la planche 1 (30 minutes), laplanche 2 (30 minutes et 5 minutes) et la planche9 (10 minutes).

Les données détaillées sont reprises dans le doc. AVS701.

3

87


Photo 3.8 Epandage de l’EME

La vitesse d’épandage se situait entre 4,95 et 6,14 (moyenne: 5,5) m/min. (cf. doc. AVS298).

La couche d’accrochage n’a pas été endommagée par les camions d’approvisionnement; l’utilisation d’unecouche d’accrochage spéciale (qui ne colle pas aux pneus) n’y est peut-être pas étrangère.

3.8.7.4 Températures

Les données détaillées figurent dans le doc. AVS701 et dans le doc. AVS733.

Le tableau 3.11 donne une synthèse des températures mesurées.

La perte moyenne de températureentre le déversement etl’épandage est de 3 °C.

La différence moyenne detempérature entre l’épandage etle début du compactage est de6 °C.

La température ambiante lors del’épandage se situait, les troisjours, entre 5 et 12,5 °C.

On a parfois attendu quelque peu avant de procéder au compactage, pour que la température soit plus basseque la limite maximale fixée par les fournisseurs (cf. § 3.7.4). Cependant, pour la plupart des fournisseurs, le faitque la température soit au dessus de la limite supérieure ne posait aucun problème.

3.8.7.5 Echantillonnage (cf. doc. AVS705)

On a échantillonné 5 kg de mélange par camion. Ces échantillons servaient de réserve pour d’éventuels essaiscomplémentaires.

3.8.7.6 Compactage

Le plan de compactage proposé par l’entrepreneur (cf. doc. AVS275) comprenait un précompactage à l’aide ducompacteur à pneus et un compactage principal à l’aide du rouleau tandem vibrant (quatre passes vibrantes(oscillantes)).

Selon la personne en charge du compactage, les «vibrations» exercées par le rouleau tandem consistaientexclusivement en une oscillation horizontale.

88

Planche 1 Planches 2 à 10

Moyenne Moyenne Maximum Minimum

Déversement 175 182 194 170

Epandage 173 179 190 163

Début compactage 166 174 185 163

Tableau 3.11 Températures mesurées (°C) lors de la mise en œuvre descouches de liaison

Photo 3.9 Compactage

Les mesures au gammadensimètre (cf. §§ 3.8.8 et 3.8.9.4) réalisées pendant et après la pose des trois premièresplanches en EME (planches 2 à 4) ont laissé supposer que la teneur en vides de ces couches était très faible.Cette impression a été confirmée par l’aspect fermé et parfois gras de certaines sections (cf. § 3.8.9.1). Il a doncété décidé d’adapter le nombre de passes «vibrantes » du rouleau tandem (deux au lieu de quatre) du plan decompactage originel. Vu qu’aucune amélioration réelle (aspect gras, résultats du gammadensimètre) n’a étéconstatée sur les planches 5 à 7, on a même demandé de ne pas réaliser de passes vibrantes sur les planches 9et 10D (droite). Pour la planche 8, on a sciemment opté pour un nombre légèrement plus élevé de passes (trois),étant donné qu’il s’agissait d’un mélange à teneur en liant moins élevée. Pour la planche 10G (gauche), deuxpasses vibrantes ont été demandées afin de pouvoir établir une comparaison avec la planche 10D (aucunepasse vibrante).

Le tableau 3.12 indique le nombre de passes de compactage demandé et réalisé à hauteur des points demesure (a, b, c) du gammadensimètre (cf. doc. AVS720).

Le tableau montre que le nombre de passes du compacteur à pneus n’était pas égal pour toutes les planches etque le nombre de passes vibrantes demandé n’a pas (toujours) été respecté. Cela peut en partie être attribué àun effet gênant du gammadensimètre, et au fait que le premier point de mesure était stiué relativement prêt dudébut de la section. La disparition naturelle des passes de compactage a apparemment également joué un rôle.

Complémentairement aunombre de passes reprisesdans le tableau, il y aégalement eu un nombreindéterminé de passes durouleau tandem (sansvibrations). Celles-ci étaiententre autres nécessaires pouraplanir l’enrobé. Leur effet surle compactage final de lacouche n’est pas négligeable,vu que la température de lacouche était encore assezélevée (cf. doc. AVS733).

3.8.7.7 Particularités lors ducompactage

Au début de la pose de laplanche 9, le compacteur àpneus a endommagé lasurface de la couche en EMEsur quelques mètres. L’enrobéa collé aux pneus (froids) ducompacteur. Ce problème aété résolu en aspergeant lespneus d’un produit anti-adhérent.

3.8.8 Mesures au gammadensimètre lors du compactage

En au moins un point par section, la MVA a été mesurée à l’aide du gammadensimètre, en fonction du nombrede passes de compactage. Les valeurs de MVM disponibles ont donc permis de calculer la teneur en vides. Cesmesures étaient destinées à corriger le plan de compactage.

Les mesures ont été effectuées en position BS à l’aide des deux sondes MC-3 Portaprobe (CPN) du CRR. Pourplus d’informations au sujet des sondes et des procédures d’utilisation, on consultera la réf. 30.

3

89


PlanchePasses

compacteur àpneus réalisées

Passes vibrantesdemandées

Passes vibrantesréalisées

1 6, 10 4 2, 4

2 6, 8 4 3, 3

3 9 4 4

4 6 4 4

5 (première moitié) 6 4 2

5 (deuxième moitié) 6 3 2

6 8 2 2

7 10 2 4

8 6 3 6

9 4, 4, 4 0 0, 0, 0

10D (droite) 6, 4 0 0, 0

10G (gauche) 6, 4 2 2, 2

Tableau 3.12 Nombres de passes de compactage lors de la pose descouches de liaison

Les mesures permirent en effet de suivre l’évolution de la MVA en fonction du compactage et notamment dedétecter quand le maximum de compacité était atteint, comme le montre la figure 3.3.

La troisième colonne du tableau 3.13 présente l’estimation des teneurs en vides obtenue au départ de ladernière mesure de MVA (fin du compactage) effectuée à la sonde.

90

Photo 3.10 Mesures augammadensimètre

Figure 3.3 MVA lors du compactage

02, 2

2, 3

2, 4

2, 5

2 4 6 8 10 12 14 16

Section Point de mesureVides (%) estimés

sur chantier(cf. doc. AVS720)

Estimation corrigéedes vides (%)

(cf. doc. AVS714)

Vides (%)sur carottes

(cf. doc. AVS714)

1 1,1 2,1 2,4

1 1,2 2,6 2,5

2 2,1 0 3,8

2 2,7 0 3,9 4,1

3 3,9 0 2,1 1,6

4 4,2 0 3,2 3,6

5 5,1 1,2 5,7 6,7

6 6,2 0 2,5 2,4

7 7,1 0 2,3 1,7

8 8,2 0 3,8 4,4

9 9,1 0,6 3,4 3,5

10 10,7 0,2 4,6 4,6

10 10,11 0,3 4,7

10 10,14 0 4,5 4,3

Note: Les valeurs «0» indiquées dans la troisième colonne sont en fait des valeurs négatives de teneur en videsauxquelles aboutit le calcul au départ des mesures de MVA effectuées à l’aide du gammadensimètre.

Tableau 3.13 Estimation des teneurs en vides des couches de liaison

MVA

MVA moyenne glissante

MVA

(g/c

m3 )

Nombre de passes de compactage

Il est clair que, à l’exception de la section 1 de référence en BB-3A, les valeurs reprises à la troisième colonne necorrespondaient pas à l’attente, ni du reste à la réalité. Les raisons de cet échec sont expliquées brièvement ci-après.

Une estimation correcte des vides repose sur:

- l’introduction d’un «biais» (facteur de correction des sondes, déterminé sur un point de référence fixe. Cefacteur dépend du mode de mesure: BS (avec lame d’air) ou AC (contact avec la surface);

- la connaissance des MVM;- l’existence d’une corrélation entre les MVA mesurées à l’aide du gammadensimètre et celles mesurées sur

carottes. Cette corrélation est propre à chaque mélange.

Au moment des mesures, il n’a pas été tenu compte des biais. Les valeurs de ces facteurs de correction sont -0,018 g/cm3 pour la sonde 2 et -0,049 g/cm3 pour la sonde 1 (cf. doc. AVS293).

Lors des mesures, il a été tenu compte des valeurs de MVM disponibles à l’époque. Les valeurs des MVM pour lesEME ont été calculées dans le cadre de l’étude du chapitre 2, celle de la planche 1 (mélange de référence)provient de la note justificative. Le tableau 3.14 montre que, à part pour le mélange de référence (planche 1), degrandes différences existent parfois entre les MVM calculées dans le cadre de l’étude et celles déterminées paraprès sur les échantillons réels (parfois jusqu’à 0,063 g/cm3).

3

91


Planche Nature MélangeMVM

(calculées)(cf. doc. AVS315)

MVM(vrac VBG)

MVM(vrac CRR)

1BB-3A + 40 % de GDB (Bit. 1)

31 114 (NJ: 2,522) 2,514 2,521

2 EME squelette sableux (Bit. 1) 3 172 2,468 2,521 2,532

3EME squelette sableux + 25 % de GDB (Bit. 1)

3 173 2,464 2,487 * 2,488 *

4EME squelette sableux sensibleà l’orniérage (Bit. 1)

3 179 2,448 2,487 2,491

5 EME squelette pierreux (Bit. 1) 3 174 2,484 2,547 2,531

6EME squelette pierreux + 25 % de GDB (Bit. 1)

3 175 2,475 2,518 2,509


8EME squelette sableux sensibleà la fissuration (Bit. 1)

3 171 2,488 2,537 2,548



11 SMA-D2 7 425 (NJ: 2,419) 2,411 2,422

* : 2ème détermination.NJ: note justificative.

Tableau 3.14 Comparaison des MVM (g/cm³)

Pour le mélange de référence (planche 1), on a utilisé la corrélation MVAcarotte = 0,875 MVAsonde + 0,26, établiepour un mélange similaire (pas exactement pareil, mais très proche) utilisé sur le ring d’Anvers (cf. doc. AVS286).Par manque de données, aucune corrélation n’a été utilisée pour les mesures réalisées sur chantier sur les EME.Ces corrélations ont établies après la réalisation du chantier (cf. annexe 3).

Dans le tableau 3.13, nous avons mentionné dans la quatrième colonne les valeurs des teneurs en vides quenous aurions pu déduire des mesures de MVA effectuées à l’aide du gammadensimètre si l’on avait pris encompte les paramètres détaillés ci-dessus (estimations corrigées). On constate que ces valeurs sont fortdifférentes de l’estimation effectuée sur chantier, mais aussi fort proches de celles déterminées sur les carottesprélevées à l’endroit des mesures (cinquième colonne du tableau).

Nous en concluons que pour de prochains chantiers, la mesure des densités en cours de compactage à l’aided’une sonde est pertinente à condition de tenir compte des facteurs correctifs propres à la sonde utilisée (biais),d’utiliser une valeur correcte de MVM et de se baser sur une corrélation (MVAsonde/MVAcarotte) préalablementétablie pour un mélange similaire.

3.8.9 Observations et mesures après achèvement des sous-couches (EME et référence)

Dès achèvement du compactage, on a procédé aux observations et mesures suivantes: examen visuel, planéité(règle de 3 m et ARAN), portance (masse tombante), densité in situ (gammadensimètre) et carottages.

3.8.9.1 Aspect des couches de liaison immédiatement après leur achèvement

Le tableau 3.15 indique les observations relatives à l’aspect de surface des couches de liaison juste après leurachèvement.

92

SectionAspect gras

Hétérogénéités DiversOui Non

1 Aspect relativement gras Aspect hétérogène (concentration depierres) dans deux zones (longueur: 4 et 15 m) dont unecorrespond apparemment au pointd’arrêt du finisher

2 X Légèrement hétérogène à un endroit(longueur: 1 m)

Un joint de reprise visible

3 Quelques zones grasses (longueur totale: 24 m)

Traces du compacteur à pneusvisibles en quelques endroits

4 La planche est très grassepresque partout

5 Aspect gras à différentsendroits (longueur totale: 27 m)

6 Aspect généralementassez gras

7 Quelques zones grasses,surtout au milieu(transversalement)

8 X Localement: une remontée debitume; celle-ci correspond auremplissage d’un trou de carotte dansles couches de liaison (cf. § 3.8.4.2)

9 Quelques zones grassesau milieu(transversalement)

10 X

Tableau 3.15 Observations de la surface des couches de liaison juste après leur achèvement

3.8.9.2 Planéité (règle de 3 m)

Sur chaque planche, dix mesures ont été réalisées (cinq transversalement (T) et cinq longitudinalement (L)) auxendroits les moins bons d’un point de vue visuel. Le doc. AVS703 donne les résultats de ces mesures.

Si l’on exclut les endroits particuliers (arrêt du finisseur, frayées visibles), on obtient le tableau de synthèse 3.16.

Les conclusions suivantes peuvent être tirées:

- toutes les valeurs mesurées se situent sous la valeur imposée dans le SB250 (10 mm);- dans le sens longitudinal (L), tous les EME, du point de vue de la planéité, sont meilleurs que la planche 1 (de

référence);- dans le sens transversal (T), les valeurs de planéité mesurées sur les planches en EME sont du même ordre

de grandeur que celles de la planche 1 (référence);- la planche 10 est celle qui présente les meilleurs résultats.

3.8.9.3 Uni (ARAN)

L’uni longitudinal a également été mesuré au moyen de l’ARAN (cf. doc. AVS769 et doc. AVS779). Le tableau 3.17reprend les valeurs moyennes des CP pour les courtes longueurs d’onde.

Le SB250 n’impose pas d’exigences pour l’uni des couches de liaison. Toutefois, dans l’ensemble, les résultatsobtenus au niveau des couches de liaison peuvent être considérés comme bons lorsqu’on les compare auxexigences relatives aux couches de roulement (< 35).

3.8.9.4 Mesures au gammadensimètre et carottages après refroidissement

La MVA (moyenne de trois mesures) a été déterminée à l’aide du gammadensimètre en dix points de mesure surchacune des dix sections, après l’achèvement du compactage. Les points de mesure étaient plus ou moinsrépartis uniformément sur chaque planche, en tenant éventuellement compte des différences d’aspect durevêtement (p.ex. gras ou hétérogène: cf. § 3.8.9.1). Les trois points de mesures ayant donné les valeurs les plusbasses (ainsi que trois ayant donné les plus hautes) de MVA ont été sélectionnés, en vue d’y réaliser un carottage(100 cm2). Ces six points de mesure ont été utilisés pour déterminer les régressions MVAsonde/MVAcarottes(cf. annexe 3). Outre la détermination de la teneur en vides (et de la compacité relative), les carottes ont subi unexamen visuel et ont servi à la détermination des épaisseurs des couches (cf. § 3.9.3).

Complémentairement, trois carottes de 400 cm2 ont été prélevées dans chaque section afin de déterminer larésistance à l’orniérage (essai au simulateur de trafic) de chaque couche (EME et couches sous-jacentes) descarottes (cf. § 3.9.3.6)

3

93


Tableau 3.16 Planéité mesurée (règle de 3 m)

PlancheLongitudinalement (L) Transversalement (T)

Moyenne (mm) Maximum (mm) Moyenne (mm) Maximum (mm)

1 4,5 6 3,3 4

2 à 9 2,1 à 3,6 3,5 à 5,5 2,7 à 4,4 3,5 à 5,5

10 1,6 à 2,2 2 à 3 2 à 2,6 2,5 à 4

Tableau 3.17 Valeurs moyennes de CP2,3 à la surface des EME

Sections 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Gauche 35,6 39,7 35,1 26,4 34,7 39,3 31,1 30,6 27 34,8

Droite 44 61,6 47,6 33,5 41,9 33,9 30,1 33,7 31,8 25,1

3.8.9.5 Mesures aux déflectomètres à masse tombante

Des mesures ont été effectuées simultanément à l’aide de deux déflectomètres à masse tombante (CRR et AWV)en vue de comparer leurs résultats de mesure. Les mesures effectuées montrent que les deux appareilsfournissent des résultats comparables (cf. doc. AVS748)

3.8.10 Pose de la couche d’accrochage au niveau -3 (cf. doc. AVS715)

De l’Emuclean, une émulsion spéciale qui n’adhère pas aux pneus, a été appliquée le 18/04/2006 sur une surfacepropre et sèche.Le taux d’épandage n’a pas été mesuré; l’entrepreneur avait demandé d’appliquer 400 g/m2 (normalement:300 g/m2)Lors de l’exécution, il a été constaté qu’un des gicleurs de l’épandeuse était bouché. On s’est penché sur leproblème, mais il n’a pas été possible de le résoudre totalement. L’émulsion a donc été moins bien appliquée àcertains endroits. Ces défauts linéaires ont par la suite été corrigés.

3.8.11 Fabrication de l’enrobé pour la couche de roulement (SMA)

On a constaté que la température du SMA-D2 (mélange M7425) dépassait de 2 °C la valeur limite supérieureprévue, ceci sur une production totale de 1 300 t d’enrobé et pour une température moyenne des granulats quitend vers la limite inférieure, à la sortie du tambour sécheur. La température moyenne du liant se situe, elle, prèsde la limite supérieure prévue. Le tableau 3.18 donne un aperçu des températures.

3.8.12 Pose de la couche de roulement (cf. doc. AVS709)

La couche de roulement a été posée sur toute la largeur des deux bandes à l’aide de deux finisseurs travaillanten parallèle. Seule la pose de la première bande (voie de droite) a été suivie de manière systématique.

3.8.12.1 Engins utilisés

- Finisseurs:- Vögele 1900: a été utilisé sur la planche

11(bande d’arrêt d’urgence) et sur ladeuxième voie de circulation;

- Vögele super 2100: utilisé sur la premièrevoie de circulation.

- Rouleau tandem:- Bomag BW174AD; avec oscillation

horizontale: utilisé sur la planche 11 (BAU)et sur la deuxième voie de circulation;

- Bomag BW184AD; avec vibrationsverticales: utilisé sur la première voie decirculation.

- Rouleau Tridem:- Hamm HW90: utilisé sur la planche 11 (BAU)

et sur la deuxième voie de circulation;- Hamm HW90: utilisé sur la première voie de

circulation.

94

Mélange 7425 Granulats à la sortie du tambour sécheur Bitume Mélange

Température moyenne (°C) 179 181 182

Ecart-type (°C) 8 5 7

Producteur 170 - 230 165 - 185 155 - 180

Tableau 3.18 Aperçu des températures du SMA

Photo 3.11 Pose de la couche de roulement

Une brève description de ces engins est donnée en annexe 2.

3.8.12.2 Etat du support avant la pose de la couche de roulement

Il n’y a rien de particulier à faire remarquer, sauf le fait qu’à certains endroits, la couche d’accrochage a collé auxpneus. Ceux-ci ont alors été aspergés d’un produit anti-adhérent.

3.8.12.3 Epandage (cf. doc. AVS708)

Pour chaque camion, on a contrôlé ou mesuré les points suivants:- les bons de livraison;- les températures (cf. § 3.8.12.4);- l’heure et la localisation;- l’épaisseur de la couche non compactée.

Aucune interruption n’a été constatée lors de l’épandage, sauf à deux reprises (12 minutes et 19 minutes).La vitesse d’épandage était d’environ 5m/min (selon l’entrepreneur).

3.8.12.4 Températures

Les températures suivantes ont été mesurées:- température de l’air: entre 7 et 12 °C ;- lors du déversement: entre 161 et 183 °C (moyenne: 172 °C);- après épandage: entre 155 et 183 °C (moyenne: 165 °C);- au début du compactage: entre 120 et 170 °C.

3.8.12.5 Echantillonnage (cf. doc. AVS705)

L’échantillonnag du SMA a exclusivement eu lieu sur la planche 11 (au total dix échantillons d’environ 5 kg). Ceséchantillons ont été mis de côté pour d’éventuels essais complémentaires.

3.8.12.6 Compactage (cf. doc. AVS730)

Selon les informations obtenues (auprès des personnes en charge du compactage) et les véhicules utilisés (cf. ci-avant):

- les vibrations éffectuées sur la première voie de circulation étaient principalement verticales;- les vibrations éffectuées sur la deuxième voie de circulation étaient principalement horizontales.

3.8.12.7 Mesures au gammadensimètre lors du compactage

La MVA a été mesurée une fois par planche à l’aide du gammadensimètre, en fonction du nombre de passes decompactage.

Pour le principe de ces mesures, nous renvoyons au paragraphe relatif aux mesures réalisées sur les couches deliaison (cf. § 3.8.8).

Les mesures ont ici été réalisées en mode AC (cf. réf. 30), mieux adapté aux couches fines. Par conséquent, lavaleur de biais est devenue négligeable pour les deux sondes (sonde 1: -0,008 g/cm3; sonde 2: 0,007 g/cm3) (cf. doc. AVS293).

Sur le chantier, on a utilisé la corrélation MVAcarotte = 0,6649 MVAsonde + 0,7451, établie pour un mélangesemblable (pas exactement le même, mais relativement proche) utilisé sur le ring d’Anvers (cf. doc. AVS286).La MVM mesurée sur des échantillons en vrac (2,411 g/cm3) correspondait également bien à celle de la notejustificative (2,419 g/cm3) (cf. doc. AVS713).

Il est donc normal que l’on ait constaté une bonne correspondance entre les vides estimés sur le chantier (sansbiais, MVM de la note justificative, régression du ring d’Anvers) et les vides évalués par la suite (avec biais, MVM

3

95


mesurées et régression déterminée sur lasection 11: cf. annexe 3). Ceci est démontrédans le tableau 3.19, établi sur base desdernières mesures (fin du compactage)réalisées avec le gammadensimètre.

3.8.13 Observations et mesures aprèsachèvement de la couche deroulement (SMA)

Après achèvement du compactage, on aprocédé aux observations et mesuressuivantes: examen visuel, uni (ARAN),adhérence (SCRIM), orniérage (ARAN),portance (déflectomètre à massetombante), densité in situ(gammadensimètre) et carottages.

3.8.13.1 Aspect de la couche de roulement

L’aspect général était bon et homogène.La zone d’environ 75 cm de large situé lelong du bord droit de la première voie decirculation était, visuellement, plus fermée

que la zone adjacente. Ceci était plus prononcé dans les deux premières planches en EME. Selon l’entrepreneur,cela est dû à un mauvais réglage (précompactage) des extensions du finisseur.

3.8.13.2 Mesures à la sonde gamma après refroidissement et carottages

Comme il était convenu de ne pas carotter dans la couche de roulement au niveau de l’autoroute (et donc dessections 1 à 10), toutes les mesures en relation avec les carottages ont été effectuées sur la section 11 (dans labande d’arrêt d’urgence).

Sur la section 11, on a déterminé, après finalisation du compactage, la MVA en dix points (trois mesures parpoint), et ce à l’aide du gammadensimètre. Les points étaient répartis de manière plus ou moins uniforme sur lasection. Les trois points de mesures ayant donné les valeurs les plus basses (ainsi que trois ayant donné les plushautes) de MVA ont été sélectionnés en vue d’y réaliser un carottage. Ces six points de mesure ont été utilisésspour déterminer les régressions MVAsonde/MVAcarottes (cf. annexe 3).

Sur toutes les autres sections (1 à 10), la MVA a été mesurée en trois points de mesure par section (une dans lafrayée de gauche, une au milieu et une dans la frayée de droite de la première voie de circulation). Ces mesuresont permis d’évaluer la teneur en vides sur base de la corrélation mentionnée ci-avant. Les valeurs obtenuesfigurent dans la dernière colonne du tableau 3.19.

3.8.13.3 Mesures d’uni, d’adhérence, d’orniérage et de portance

Nous renvoyons au § 3.10.4.

3.9 Détermination des caractéristiques des nouvelles couches deliaison (EME et référence)

3.9.1 Liants

Les liants utilisés pour les planches expérimentales ont été échantillonnés à la centrale. Leurs caractéristiquesont été déterminées et, le cas échéant, comparées à celles des litants utilisés dans le cadre de l’étude enlaboratoire (cf. § 2.3.2).Les caractéristiques des liants extraits des échantillons en vrac prélevés sur chantier ont également étédéterminées.

96

Tableau 3.19 Estimation des teneurs en vides du SMA

SectionVides (%)

estimés sur chantier(cf. doc. AVS730)

Estimation corrigéedes vides (%)

(cf. doc. AVS730)

1 9,4 10,8

2 8,7 9,8

3 7,9 8,8

4 6,7 7,0

5 7,5 8,2

6 8,2 9,2

7 8,6 9,7

8 7,2 7,7

9 6,0 6,1

10 6,5 6,8

11 9,6 11,0

3.9.1.1 Caractéristiques classsiques

Le tableau 3.20 présente les résultats de ces mesures. Ce tableau reprend également les données présentées auniveau de l’étude en laboratoire (cf. tableau 2.12) afin de permettre une comparaison plus aisée.

Les commentaires qui suivent ne concernent que les résultats obtenus sur les liants prélevés lors du chantier etsur les liants extraits des mélanges de chantier (les commentaires concernant les liants utilisés lors de l’étude setrouvent au § 2.3.2.1).

3.9.1.1.1 Avant vieillissement

Toutes les caractéristiques classiques (pénétration et température A&B) mesurées sur les liants échantillonnésau chantier respectent les valeurs exigées par les fournisseurs, sauf la température A&B du bitume 1. De manièreplus détaillée:

3

97


Avant vieillissement Après vieillissement

Produit Origine N° CRR°C

déversementPen

(1/10 mm)A&B (°C)

TypePen

(1/10 mm)A&B(°C)

Bit

um

e 1

étude 2842/1 175 à 180 22 71,2 RCAT 17 81,3

étude 2842/2 165 18 74,8 RCAT 14 82,5

étude 3485 165 23 66,4

chantier 3897 163,2 17 75,8 extraction 11 77,6

fournisseur 21 (15 à 25) 66 (64 à 72) RTFOT 17 (12 à 22) 72 (< +8)

SB250 15 à 25 55 à 72

Bit

um

e 2

étude 2843/1 175 à 180 22 64,8 RCAT 18 71,8

étude 2843/2 175 21 67

étude 3484 175 18 66


fournisseur 18 (10 à 20) 67 (59 à 72) RTFOT 15 70 (<+6)

SB250 10 à 20 58 à 78

Bit

um

e 3

étude 3233 175 à 180 16 70,2 RCAT 13 78,4

étude 3476 170 17 69,8


fournisseur 15 (10 à 20) 71 (60 à 76) RTFOT 13 76

SB250 10 à 20 58 à 78

Bit

um

e 4

étude 2862 175 à 180 16 70,3 RCAT 14 80,9

étude 3516 165 23 68,6


fournisseur 26 (20 à 30) 68 (64 à 72) RTFOT 19 75,5

SB250 20 à 30 64 à 72

Tableau 3.20 Caractéristiques des liants

Bitume 1

L’analyse sur chantier correspond bien à la deuxième analyse de l’étude en laboratoire (où la température A&Bétait déjà en dehors des limites), mais pas avec les autres. Il semble évident qu’il s’agit d’un problème deconstance de la température A&B de ce produit.

Bitume 2

L’analyse sur chantier correspond bien à la troisième analyse de l’étude en laboratoire. La pénétration est unpeu plus basse que celle des deux premières analyses de cette étude, mais correspond mieux aux valeurs fixéespar le fournisseur.

Bitume 3

C’est le liant le plus constant: aucune différence entre l’étude en laboratoire et le chantier.

Bitume 4

L’analyse sur chantier correspond bien à la deuxième analyse de l’étude en laboratoire. Les résultats de lapremière analyse de cette étude ont pu être influencés par une température de réchauffage trop élevée lors dela préparation de l’échantillon.

3.9.1.1.2 Après vieillissement

Rappelons que le liant dont il est question a été obtenu après extraction à partir des mélanges prélevés surchantier. La procédure d’extraction et notamment le solvant utilisé ont probablement affecté lescaractéristiques de ce liant (notamment dans le sens du durcissement). Les commentaires qui suivent doiventdonc être relativés pour tenir compte de ce fait.

3.9.1.1.2.1 Valeurs absolues

Il y a peu de différences entre les différents produits: la valeur de pénétration se situe entre 10 et 14 1/10 mm; latempérature A&B est située autour des 77 °C.

3.9.1.1.2.2 Comparaison avec les valeurs avant vieillissement

- La valeur de pénétration passe de 5 à 8 (1/10 mm).- La température A&B passe de 7 à 11 °C; exception: celle du bitume 1 n’augmente que de 1,8 °C, mais était

déjà assez élevée avant vieillissement.

3.9.1.1.2.3 Comparaison avec les valeurs données par le fournisseur (après RTFOT)

- La pénétration mesurée est systématiquement (3 à 6 1/10 mm) plus basse que celle annoncée par lesfournisseurs.

- La température A&B mesurée est systématiquement plus élevée que celle annoncéee par les fournisseurs(légèrement pour les bitumes 3 et 4 (+ 1,6 °C); de manière plus importante pour le bitume 2 (+ 6,6 °C) et le bitume 1 (+ 5,6 °C)).

3.9.1.1.2.4 Comparaison avec les valeurs obtenues dans le cadre de l’étude en laboratoire (RCAT)

- La pénétration mesurée après extraction est systématiquement plus basse que celle mesurée lors de l’étudeen laboratoire (après RCAT) (trois à sept points de différence, sauf pour le bitume 4, dont la valeur n’a pasvarié).

- La température A&B après extraction est plus élevée qu’après RCAT pour le bitume 2. Elle est plus bassepour les bitumes 1, 3 et 4.

Attention: les mesures n’ont pas été réaliséees sur les mêmes lots!

98

3.9.1.2 Caractéristiques rhéologiques

3.9.1.2.1 Aperçu des essais réalisés et des méthodes d’essai

Les essais rhéologiques suivants ont été réalisés sur les quatre liants qui ont été utilisés dans les planchesexpérimentales en EME. Les liants ont été échantillonnés par le CRR à la centrale d’enrobage.

Mesures DSR

Il s’agit de mesures du module de cisaillement [G*] et de l’angle de phase du liant. Ces mesures ont étéréalisées à 52 °C et à 1,6 Hz selon la méthode de la plaque parallèle de la EN 14770 [réf. 31].

Les mesures DSR sur les quatre liants des planches expérimentales ont été réalisées avant vieillissement parle CRR. Après récupération sur les carottes prélevées sur les planches elles ont été réalisées par l’AfdelingWegenbouwkunde du AWV. Le CRR et l’AWV travaillent avec un appareil différent, mais appliquent la mêmeméthode de mesure.

Mesures ZSV

Sur base des mesures DSR, on a déterminé la viscosité à 60 °C et à une fréquence très basse. La ZSV permetd’évaluer la sensibilité à l’orniérage du liant. Ces mesures ont été réalisées par l’Afdeling Wegenbouwkundede l’AWV sur le liant récupéré.

Mesures BBR

Pour ces mesures, on soumet un barreau de bitume à une charge à basse température, comme présenté à lafigure 3.4. L’essai consiste à déterminer la déflexion des éprouvettes en fonction du temps de charge, à unetempérature constante. Sur base de l’allongement et de la contrainte, on détermine le module de rigidité enfonction du temps. Ces mesures ont été réalisées selon la NBN EN 14771 [réf. 32].

Les paramètres suivants ont été déterminés et déduits:

- le module de rigidité après 60 s de temps de charge: S(60s);- la pente après 60 s de la courbe log(S) / log (t = temps de chargement).

- la température critique à laquelle le module de rigidité S(60s) est de 300 MPa;- la température critique à laquelle l’inclinaison m = 0,300.

Ces mesures sont une indication de la résistance à la fissuration à basses températures.

3

99


P

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 60

1000

100100010060s101120 180 240 300

(100 g)

Figure 3.4 Principe de la mesure BBR et paramètres S(60s) et m(60s)

Rigidité (MPa)

Temps (s)

Pente m à 60 s

Déflexion (mm)

Temps (s)

Dans les lignes qui suivent figure un résumé des résultats par type de mesures. Ils sont comparés quand cela estpossible aux résultats des mesures rhéologiques sur les liants de l’étude en laboratoire du § 2.3.2.2.

3.9.1.2.2 Résultats des mesures DSR

Les résultats des mesures DSR à 52 °C et à 1,6 Hz sur les liants des planches expérimentales sont donnés dansles tableaux 3.21 et 3.23 pour G* et l’angle de phase. Deux éprouvettes ont chaque fois été testées. La discussiondes résultats se trouve dans le doc. AVS505. Les tableaux établissent également une comparaison avec lesmesures DSR des liants de l’étude en laboratoire, avant et après vieillissement RCAT à court terme (pour plus dedétails, cf. § 2.3.2.2). Le tableau 3.22 présente l’augmentation relative de G* après vieillissement.

Il est bon de noter que le rhéomètre et la méthode d’essai utilisés sur les liants des planches expérimentales etdans l’étude en laboratoire étaient différents: respectivement Bohlin et Metravib. Etant donné qu’on a constatédes différences entre les lots pour trois des quatre liants (cf. § 2.3.2), il est important de mentionner que lesmesures DSR ont chaque fois été réalisées sur le premier lot.

Valeur de rigidité (G*)

Les tableaux 3.21 et 3.22 permettent de conclure ce qui suit concernant les valeurs G*:

Avant vieillissement:

- Avant vieillissement, la rigidité à haute température de tous les liants est assez comparable, surtoutlorsqu’on tient compte de la précision des mesures. Parmi les liants de l’étude en laboratoire, c’est le bitume 2qui avait la valeur G* la plus basse, parmi les liants des planches expérimentales, c’était le bitume 4. Mais ilfaut noter que le premièr lot du bitume 2 de l’étude en laboratoire était également trop mou par rapportaux spécifications du fournisseur. Le bitume 3 de l’étude était le plus rigide; c’est aussi le cas du liant desplanches expérimentales.

- Les valeurs G* des liants des planches expérimentales sont comparables, mais souvent légèrement plusbasses que les valeurs de l’étude en laboratoire, sauf le bitume 2 qui a une valeur G* plus élevée dans lesplanches expérimentales. Pour ce dernier, nous renvoyons à l’explication ci-avant. Il est toutefois dangereuxde tirer des conclusions pour les autres liants, vu que l’appareil DSR utilisé sur les liants de l’étude enlaboratoire n’est pas le même que celui utilisé sur les liants des planches expérimentales. De petitesdifférences entre les appareils (de l’ordre de 15 % environ), combinées à des différences entre les lots,peuvent expliquer ces différences.

Après vieillissement:

- Les valeurs G* des liants récupérés ont augmenté. Cette augmentation est logique vu la production et lamise en œuvre (première étape de vieillissement). Après récupération, on peut établir deux groupes: lesbitumes 3 et 1 d’une part, les 2 et 4 d’autre part.

- L’augmentation des valeurs G* après le vieillissement consécutif à la fabrication est comparable pour lesquatre liants, mais plus importante que celle obtenue après vieillissement RCAT à court terme. La valeur G*augmente, après le vieillissement dû à la production et la récupération du liant, d’un facteur moyen de 3,6(2,7 à 4,7, selon le liant, cf. tableau 3.22). Dans le cas du vieillissement RCAT à court terme, ce facteur est enmoyenne de 2,3 (cf. tableau 2.15). Ce vieillissement plus important peut probablement être attribué auxtempératures de production plus élevées des EME et à la nature du bitume, ce qui fait que dans le cas desEME, le vieillissement à court terme en laboratoire donne peut-être une sous-estimation du vieillissementdû à la production. Une autre possibilité est qu’un durcissement supplémentaire soit dû au solvant utilisé.Une étude réalisée par le CRR dans le cadre du projet européen NR2C sur les EME et le vieillissement RTFOT(équivalent au RCAT à court terme), confirme les résultats obtenus ici et démontre que l’effet du solvant estnégligeable [réf. 2].

- Le tableau 3.22 indique que le liant 3 vieillit plus que les autres en cours de production. Les bitumes 2 et 4vieillissement le moins à haute température. De telles différences n’ont pas été notées avec le vieillissementen laboratoire: dans les limites de la précision, aucune réelle différence n’a été constatée entre les liants,bien que le liant 4 présente le vieillissement le plus important (cf. tableau 2.13 ainsi que tableau 2.15).Aucune explication ne peut être trouvée, ni au niveau des températures de production des mélanges, ni auniveau des températures des liants.

100

- Il est également important de faire remarquer que ce vieillissement plus conséquent à haute températurene signifie pas nécessairement que c’est le cas pour le domaine complet de températures (cf. § 2.3.2.2.2,plus la température est élevée, plus le durcissement est important). De plus, nous devons être prudents avecces différences, étant donné l’incertitude de mesure.

Angle de phase

Le tableau 3.23, qui présente les résultats des angles de phase à 52°C et 1,6 Hz permet de constater ce qui suit:

Sur les liants non vieillis:

- De tous les liants, c’est le liant 2 qui a l’angle de phase le plus grand à 52 °C, et ce aussi bien pour lesplanches expérimentales que dans l’étude en laboratoire. Les autres liants sont fortement comparables dansles limites de précision des mesures.

- Les angles de phase des liants de l’étude en laboratoire sont fortement comparables à ceux des liants desplanches expérimentales.

Après vieillissement/récupération:

- Après récupération (production et mise en œuvre), l’angle de phase est devenu plus petit. Cela correspondaux résultats obtenus après vieillissement RCAT à court terme. Les différences après récupération sonttoutefois un peu plus importantes qu’après vieillissement RCAT à court terme. Ici aussi, on peut l’attribueraux températures de production plus élevées des EME, ce qui fait que le vieillissement en laboratoire donneune sous-estimation du procédé de vieillissement de production réel.

3

101


Type Bitume 1 Bitume 2 Bitume 3 Bitume 4

Liant non vieilli étude laboratoire (CRR)0,18

(CRR 2842)0,09

(CRR 2843)0,19

(CRR 3233)0,14

(CRR 2862)

Liant non vieilli planche expérimentale (CRR) 0,13 0,11 0,13 0,08

Liant vieilli RCAT à court terme étude laboratoire (CRR) 0,45 0,25 0,49 0,41

Liant récupéré planche expérimentale (AWV) 0,49 0,30 0,59 0,27

Tableau 3.21 Valeurs G* à 52 °C et 1,6 Hz


Liant non vieilli étude laboratoire (CRR) 57,4 66,5 61,9 62,5

Liant non vieilli planche expérimentale (CRR) 57,8 66,9 61,4 63,2

Liant vieilli RCAT à court terme étude laboratoire (CRR)48,9(-8,5)

59,6(-6,9)

54,1(-7,8)

53,7(-8,8)

Liant récupéré planche expérimentale (AWV)47,5

(-10,3)58,4(-8,5)

47,1(-14,3)

55,2(-8,0)

Tableau 3.23 Valeurs des angles de phase à 52 °C et 1,6 Hz


Etude laboratoire (vieilli à court terme/non vieilli) 2,5 2,7 2,6 2,9

Planche expérimentale (récupéré/non vieilli) 3,9 2,7 4,7 3,4

Tableau 3.22 Augmentation de G* (G*vieilli / G*non vieilli) à 52°C et 1,6 Hz

- Parmi les liants provenant des planches expérimentales, c’est le liant 3 qui a subi les plus grandesmodifications à haute température suite au vieillissement de production. Ce sont les liants 2 et 4 qui ontchangé le moins. Cette classification des liants ne correspond pas à celle du vieillissement RCAT à courtterme, où aucune différence significative n’a été notée.

3.9.1.2.3 Résultats des mesures ZSV

Les résultats ZSV sur les liants récupérés des planches expérimentales obtenus à 60 °C par l’AWV sont reprisdans le tableau 3.24. Plus les valeurs ZSV sont élevées, plus la résistance à l’orniérage est bonne. Les résultats del’AWV figurent dans le doc. AVS760.

Les résultats ZSV sur les liants récupurés des planches expérimentales ne peuvent pas être comparésdirectement à ceux des mesures ZSV de l’étude en laboratoire (cf. § 2.3.2.2.3). Nous ne disposons pas dedonnées qui ont été obtenues dans les mêmes conditions d’essai:

- les résultats sur les liants originels (avant vieillisement) obtenus par le CRR ont été exprimés en températured’équiviscosité (selon la pr CEN/TS 15324) [réf. 15];

- les résultats sur les liants récupérés des planches expérimentales de l’Afdeling Wegenbouwkunde ont étédéterminés à une température de 60 °C.

Il apparaît cependant que nous obtenons des conclusions comparables.

Le tableau 3.24 permet de constater ce qui suit:

- le liant 2 a la valeur ZSV la plus basse et seraitdonc le plus sensible à l’orniérage. Cecicorrespond aux constatations du § 2.3.2.2.3;

- les liants 1 et 3 des planches expérimentalessont fortement comparables. Cecicorrespond aussi assez bien avec les résultatsZSV de l’étude en laboratoire;

- le liant 4 des planches expérimentales a uneZSV plus basse que celle obtenue dansl’étude en laboratoire. Pour ce liant, noussavons toutefois que le premier lot (surlequel on a déterminé la ZSV) était plus durque les autres. Ce résultat est donc cohérent;

- il faut noter que la ZSV du liant récupéré surle BB-3 – section avec 50/70 et 40 % de GDB –présente une valeur bien plus basse. Ce liantdevrait donc être plus sensible à l’orniérage.

3.9.1.2.4 Résultats des mesures BBR

Le tableau 3.25 donne les résultats des mesures BBR, présentés comme températures critiques auxquelles S(60s) = 300 MPa et m(60s) = 0,3. Les liants des planches expérimentales ont été testés à trois stades différents:

- avant vieillissement: les liants ont été testés par le CRR;- après vieillissement RCAT à court terme: ces liants ont été testés par le CRR;- après récupération: les liants des carottes prélevées sur les planches expérimentales ont été testés par

l’Afdeling Wegenbouwkunde du AWV. Le liant 1 a également été testé par le CRR.

Les résultats figurent respectivement dans les documents doc. AVS502, doc. AVS505 et doc. AVS760. Il faut noterque le CRR et l’AWV ont utilisé le même type d’appareil.

102

Tableau 3.24 ZSV à 60 °C des liants récupérés

Liant récupéré des planchesexpérimentales

ZSV ( à 60 °)(kPa.s)

Bit. 1 418

Bit. 2 44,7

Bit. 3 423

Bit. 4 99,8

B50/70 + 40 % de GDB 1,81

Bit. 1 + 25 % de GDB 597

Le tableau 3.25 permet de constater ce qui suit:

- les températures critiques sont devenues moins négatives après récupération. Les liants sont donc plussensibles à la fissuration à basse température;

- les liants originels sont fortement comparables en matière de performances mais c’est le liant 4 qui est leplus performant. Ceci reste valable après vieillissement RCAT à court terme. Après récupération (aprèsvieillissement de production), les performances diffèrent fortement. C’est le liant 3 qui a le moins vieilli àbasse température et le liant 1 qui a le plus vieilli. Le liant 3 devrait donc être le plus résistant à la fissurationà basse température;

- nous constatons en outre que les modifications des liants sont plus importantes après vieillissement deproduction qu’après vieillissement RCAT à court terme. Il est possible d’attribuer ce vieillissementsupplémentaire aux températures de production plus élevées et à la nature des liants;

- ce qui ressort fortement du tableau 3.25, pour les liants récupérés, ce sont les très fortes différences entreles températures critiques déduites de S et de m. Des différences entre les deux températures critiquesavaient déjà été constatées auparavant, mais étaient tout au plus de 5 °C. Vu que ces différencesimportantes ne sont observées que sur les liants récupérés, cet effet peut probablement être attribué ausolvant;

- lorsque nous nous basons sur les résultats après vieillissement RCAT à court terme, les performances desliants les moins performants (1 et 2) satisfont toutefois encore à ce qui est acceptable pour les couches deliaison sous notre climat. Il est certainement intéressant de suivre de près les résultats des planchesexpérimentales sur ce point;

- il est important d’établir des exigences BBR pour les liants;- les résultats du fournisseur ne sont disponibles que pour le bitume 3. La température la plus critique après

vieillissement RTFOT est de -9 °C. Celle-ci correspond bien aux résultats du liant ayant subi le vieillissementRCAT à court terme.

Remarque:

- L’Afdeling Wegenbouw-kunde a égalementdéterminé la valeur BBR duliant récupéré de laplanche expérimentale enEME avec le bitume 1comprenant 25 % de GDB.Il est ici impossibled’établir une comparaisonavec la valeur déterminéesur le bitume originel. Onmesure cependant,comme on pouvait s’yattendre, une températurecritique BBR plus négativepour le bitume récupéréque pour le bitume dur 1.

Il n’est pas possible d’établir une comparaison avec les caractéristiques des liants de l’étude en laboratoire, étantdonné que les caractéristiques BBR n’y ont pas été déterminées.

Nous remarquons que les essais DTT présentent également des performances à basse températurecomparables pour les liants (cf. § 2.3.2.2.4).

3

103


Liant

Température critique BBR (°C)

Liant originelCRR

RCAT court termeCRR

Liant récupéréAWV

de S de m de S de m de S de m

Bitume 1 -16,3 -13,6 -15,9 -10,2-12,3

-14 (CRR)-0,5

-3,6 (CRR)

Bitume 2 -13,1 -12,5 -11,6 -9,3 -8,2 -2,8

Bitume 3 -14,1 -14,4 -13,2 -10,9 -12,0 -9,0

Bitume 4 -16,9 -16,2 -15,4 -12,2 -13,6 -5,5

Température la plus critique

Tableau 3.25 Résultats BBR sur les liants originels et sur les liants récupérés

3.9.1.3 Conclusions relatives aux liants utilisés dans les planches expérimentales

3.9.1.3.1 Pour les caractéristiques classiques

Les caractéristiques classiques (pénétration et température A&B) mesurées sur les quatre liants échantillonnéssur le chantier se situent dans les valeurs fixées par le fournisseur, sauf la valeur de la température A&B dubitume 1. Selon les mesures réalisées, il semble que cela soit dû à un problème de constance de la températureA&B de ce produit.

Après vieillissement (liant extrait des EME), les valeurs de pénétration diminuent de cinq à huit points; elles sesituent dès lors trois à sept points plus bas que ce qui était attendu après un vieillissement RTFOT (valeursdéclarées par les fournisseurs) ou après un vieillissement RCAT à court terme (valeurs mesurées au CRR).

On constate les mêmes tendances pour la température A&B: après vieillissement (liant extrait des mélangesEME) la température A&B augmente de 7 à 11 °C (sauf pour le bitume 1); ces températures sontsystématiquement plus élevées que celles obtenues après un vieillissement RTFOT (valeurs annoncées par lesfournisseurs).

Deux explications peuvent être données à ces différences entre modes de vieillissement: soit le vieillissementoccasionné par la mise en oeuvre des EME est réellement plus important que celui occasionné par le RTFOT oule RCAT, suite par exemple à des températures plus élevées de fabrication et de mise en oeuvre, soit lescaractéristiques des liants ont été altérées par la procédure d’extraction du liant (effet du solvant par exemple).Une étude réalisée par le CRR dans le cadre du projet européen NR2C sur les EME et le vieillissement RTFOT(équivalent au RCAT à court terme), démontre que l’effet du solvant est négligeable [réf. 2].

3.9.1.3.2 Pour les mesures rhéologiques

- Avant vieillissement, les caractéristiques étudiées des liants correspondent assez bien à celles de l’étude enlaboratoire.

- DSR: La rigidité à haute température de l’ensemble des liants des planches expérimentales est assezcomparable, surtout lorsqu’on tient compte de la précision des mesures. C’est le bitume 3 qui avait larigidité la plus élevée, aussi bien pour les planches expérimentales que dans le cadre de l’étude enlaboratoire. Parmi les liants de l’étude en laboratoire, c’est le bitume 2 qui avait la valeur G* la plus basse,parmi les liants des planches expérimentales c’était le bitume 4. Mais il faut noter que le premier lot debitume 2 de l’étude en laboratoire était trop mou (sur base de la valeur de pénétration) pour satisfaireaux spécifications du fournisseur.

- ZSV: Le liant 2 a la valeur ZSV la plus basse, et devrait donc être le plus sensible à l’orniérage, aussi biensur les planches expérimentales que dans l’étude en laboratoire. Les liants 1 et 3 des planchesexpérimentales sont fortement comparables. Le liant 4 des planches expérimentales a une ZSV plusbasse que dans l’étude en laboratoire. Pour le bitume 4, nous savons que le premier lot (sur lequel la ZSVa aussi été déterminée) était plus dur (sur base de la valeur de pénétration) que les autres. Ce résultat estdonc également cohérent.

- Le vieillissement de production qui est normalement simulé avec le vieillissement RCAT à court terme(équivalent au RTFOT) est sous-estimé dans le cas des EME. Ceci est confirmé aussi bien par les résultats DSRque BBR. Ce vieillissement plus important peut probablement être attribué aux températures de productionplus élevées des EME et à la nature des bitumes.

- Les résultats DSR indiquent que le liant 3 vieillit plus en cours de production à haute température; ce sontles liants 2 et 4 qui vieillissent le moins à haute température. Des différences de ce type n’ont pas été notéesavec le vieillissement en laboratoire. Aucune explication n’a pu être trouvée au niveau des températures deproduction.

- Les températures critiques BBR sont devenues moins négatives après récupération. Les liants sont donc plussensibles à la fissuration à basse température suite au vieillissement de production.

104

- Il est important d’établir pour les liants des exigences au niveau du DSR et du BBR. En se basant sur laprésente étude, il est proposé d’exiger:

- que la valeur G* à 52 °C et 1,6 Hz soit au minimum de 100 kPa (ou 0,1 MPa);- que la température BBR la plus critique (la plus élevée des températures critiques pour S et m) soit

inférieure ou égale à -10 °C.

3.9.2 Mélanges

3.9.2.1 Composition des mélanges

Trois analyses de chaque mélange ont été effectuées, une première fois par l’entrepreneur (sur des échantillonschauds lors de la préparation des mélanges), une deuxième fois par le CRR (après le chantier). Les analyses selimitaient à la détermination de la teneur en bitume et de la granularité de la fraction minérale.

Le tableau 3.26 (p. 106) à la page suivante donne un aperçu des compositions mesurées.

Il est bon de noter que les échantillons destinés au CRR et à l’entrepreneur ont été échantillonnés séparément. Ilne faut donc pas les considérer comme des échantillons partiels du même échantillon global.

3.9.2.1.1 Teneur en bitume

- Les écarts de teneur moyenne en liant observés par rapport à la valeur de la note justificative (NJ) restent,pour l’ensemble des mélanges, dans les limites acceptables (± 0,50 %) valables pour trois à sept analyses. Enécartant la section 9, les écarts vont de moins 0,20 % (section 7) à plus 0,21 % (section 4).

- A une exception près (section 5), le CRR obtient chaque fois une teneur en bitume plus élevée (en moyenne,0,27 % de plus) que celle déterminée par l’entrepreneur. La plus grande différence est notée pour unmélange contenant des GDB (section 3), à savoir 0,5 %. Le fait que les teneurs en bitume déterminées parl’entrepreneur sont systématiquement plus basses que celles du CRR peut simplement être dû au hasard.Lors des analyses des GDB effectuées dans le cadre de la préparation du chantier, rien de tel n’a étéconstaté. C’est pourquoi il a été décidé de réaliser l’interprétation des résultats en se basant sur les valeursmoyennes des six analyses. Complémentairement, nous pouvons signaler que, sauf dans le cas du mélange3173 (section 3), la valeur R de 0,35 % (valeur de reproductibilité établie lors d’une analyse croisée organiséepar le CRR entre quinze laboratoires avec une teneur en bitume de 6,2 %) n’a pas été dépassée, malgré lefait qu’on n’ait pas travaillé dans de vraies conditions de reproductibilité.

- La section 9 a plus de bitume que ce qui était prévu dans l’étude (0,25 % en plus), mais cela est dû à undosage plus élevé. Dans le cas du bitume 1, on a constaté qu’il a fallu demander plus de bitume (0,1 à 0,2%)pour obtenir la quantité correcte (5,5 % sur 100 % de granulats) lors du pesage. Cette règle a également étéappliquée initialement pour le bitume 2 (deuxième jour de production). Le suivi des pesages (pas d’enregis-trement) a amené à diminuer le dosage de 0,1 % au milieu de la production. Le résultat d’analyse del’entrepreneur a toutefois fait apparaître un manque de 0,34 % de bitume (le résultat du CRR n’était alorspas encore connu). Pour le bitume 3 (troisième jour de production), on a également augmenté le dosage. Lesuivi des pesages (pas d’enregistrement) a démontré que cela a résulté en une valeur trop élevée (environ0,4 %) mais l’expérience du bitume 2, pour lequel les analyses avaient démontré un manque de 0,34 %, afait que le dosage n’a pas été modifié. Pour le bitume 4, il a également été décidé d’augmenter le dosageafin d’obtenir une teneur suffisante à l’analyse. La moyenne des analyses indique ici un manque de 0,17 %par rapport à la teneur en bitume souhaitée.

3.9.2.1.2 Teneur en filler

- Tous les EME ont une teneur en filler égale ou supérieure à celle prévue dans la NJ (jusqu’à 1,6 % en plus), cequi fait que cette teneur reste dans les limites acceptable de ± 2,5 %, pour trois à sept analyses.

- De manière générale, les valeurs obtenues par VBG et par le CRR correspondent bien.- Sur trois des dix mélanges, le CRR trouve moins de filler que VBG (de -0,3 à -0,6 %), sur trois mélanges les

résultats sont identiques, et sur le reste des mélanges, il trouve plus de filler (de 0,2 à 0,5 %).

3

105


106

Echantillon n°Bit. (1)

(%)

Granularité: Passant en %Ouverture des mailles du tamis en mm

25 20 14 10 7,1 6,3 4 2 1 0,5 0,25 0,125 0,063

SECTION 1 BB-3A + 40 % de GDB (31114)

NJ 4,6 100,0 95,6 73,8 65,3 58,1 47,9 40,8 35,4 31,4 23,5 10,0 6,1

moy

enn

e CRR3902 5,00 100,0 97,0 75,9 64,4 59,2 57,8 53,6 46,5 38,2 31,2 23,2 10,8 6,6

VBG 4,64 100,0 97,5 75,4 65,3 58,0 52,5 45,3 37,6 31,4 22,9 10,8 6,6

totale 4,82 6,6

SECTION 2 EME Squelette sableux Bit. 1 (3172)

NJ 5,5 100,0 98,1 80,1 60,0 51,2 45,1 37,1 29,7 21,6 10,5 5,2

moy

enn

e CRR3903 5,60 100,0 98,3 76,9 63,8 60,6 55,5 44,0 34,5 27,0 18,6 8,6 5,1

VBG 5,30 100,0 96,8 76,0 59,6 53,2 43,8 34,0 26,4 21,1 8,6 5,4

totale 5,45 5,2

SECTION 3 EME Squelette sableux Bit. 1 + 25 % de GDB (3173)

NJ 5,5 100,0 98,3 81,1 61,5 52,5 45,6 37,7 30,1 21,0 10,0 5,2

moy

enn

e CRR3904 5,93 100,0 99,1 83,0 70,6 67,4 58,7 49,1 40,3 32,5 22,8 10,2 6,2

VBG 5,42 100,0 98,9 79,9 64,0 55,2 45,4 36,5 29,3 20,8 9,4 6,1

totale 5,68 6,1

SECTION 4 EME Squelette sableux sensible à l’orniérage Bit. 1 (3179)

NJ 6,1 100,0 98,1 80,1 60,0 51,2 45,1 37,1 29,7 21,6 10,5 5,2

moy

enn

e CRR3908 6,43 100,0 96,1 76,4 65,0 62,4 55,7 47,1 38,2 30,6 21,3 9,5 5,6

VBG 6,19 99,5 94,7 76,9 62,3 55,6 46,3 36,1 28,3 19,3 8,6 5,6

totale 6,31 5,6

SECTION 5 EME Squelette pierreux Bit. 1 (3174)

NJ 5,5 100,0 97,6 75,0 52,6 44,5 31,4 21,3 15,2 11,3 8,3 6,4

moy

enn

e CRR3905 5,33 100,0 99,3 76,4 59,9 55,7 47,2 33,2 23,1 16,7 12,7 10,1 8,2

VBG 5,47 100,0 98,8 78,4 57,8 47,7 32,4 21,7 15,4 11,9 9,6 7,7

totale 5,40 8,0

SECTION 6 EME Squelette pierreux Bit. 1 + 25 % de GDB (3175)

NJ 5,5 100,0 97,6 74,1 49,3 39,2 28,7 22,1 17,2 12,4 8,2 6,2

moy

enn

e CRR3906 5,67 100,0 97,8 78,0 59,6 55,4 45,4 32,5 25,4 20,2 15,1 9,1 6,7

VBG 5,35 100,0 97,9 74,8 52,6 42,4 29,6 22,8 18,0 13,7 8,6 6,4

totale 5,51 6,6


NJ 5,5 100,0 97,6 75,0 52,6 44,5 31,4 21,3 15,2 11,3 8,3 6,4

moy

enn

e CRR3907 5,43 100,0 98,8 73,7 56,9 52,9 44,8 32,3 21,8 15,4 11,4 8,6 6,9

VBG 5,16 100,0 97,9 73,5 53,9 46,0 31,7 21,4 15,2 11,6 9,2 7,3

totale 5,30 7,1

SECTION 8 EME Squelette sableux sensible à la fissuration Bit. 1 3171)

NJ 4,9 100,0 98,1 80,1 60,0 51,1 45,1 37,1 29,7 21,6 10,5 5,2

moy

enn

e CRR3909 4,90 100,0 99,6 78,5 62,8 60,1 52,5 44,2 35,1 27,9 19,5 9,4 5,8

VBG 4,81 100,0 99,2 81,0 63,1 54,9 46,2 36,3 28,6 20,2 9,9 6,4

totale 4,86 6,1


NJ 5,5 100,0 97,6 75,0 52,6 44,5 31,4 21,3 15,2 11,3 8,3 6,4

moy

enn

e CRR3910 5,87 100,0 99,2 77,3 59,8 54,7 45,5 33,2 22,3 15,8 11,7 8,6 6,5

VBG 5,64 100,0 98,4 76,5 53,2 44,6 31,3 21,1 14,9 11,1 8,4 6,5

totale 5,75 6,5


NJ 5,5 100,0 97,6 75,0 52,6 44,5 31,4 21,3 15,2 11,3 8,3 6,4

moy

enn

e CRR3911 5,37 100,0 98,4 75,3 57,3 53,5 46,1 32,3 21,5 15,2 11,2 8,6 6,8

VBG 5,29 100,0 99,3 76,2 53,2 46,0 31,7 20,9 14,4 10,8 8,3 6,3

totale 5,33 6,6

Tableau 3.26 Aperçu de la composition des couches de liaison

(1) Teneur en bitume par rapport à 100 % de granulats secs.

3.9.2.1.3 Granularité

- A l’exception du mélange de référence, tous les mélanges présentent une bonne correspondance avec lesvaleurs NJ. Aucun refus (ou passant) ne se situe en dehors des écarts autorisés.

- De manière générale, on constate une bonne correspondance entre les valeurs trouvées par VBG et cellesdéterminées au CRR.

3.9.2.1.4 Conclusions relatives au contrôle de la composition des EME destinés aux planches expérimentales

Il y a une assez bonne correspondance entre la composition des EME mis en œuvre au chantier sur les planchesexpérimentales et la composition présentée dans les notes justificatives établies par l’entrepreneur. Lesdifférences constatées, en teneur en bitume ainsi qu’en teneur en filler et en granularité, restent totalementdans les tolérances du SB250.Etant donné que les mélanges mis en œuvre dans les planches expérimentales correspondent assez bien à ceuxqui avaient été étudiés au chapitre 2, il a été décidé de ne pas étudier de mélanges supplémentaires dans unephase ultérieure du projet.

3.9.2.2 Essais au compacteur giratoire

Lors de la mise en oeuvre des planches expérimentales, des essais au compacteur giratoire ont également étéréalisés sur des matériaux en vrac des différentes variantes, échantillonnés à la centrale d’enrobage. Lesmatériaux chauds ont été transportés aussi vite que possible vers le laboratoire, où, après avoir été réchauffésjusqu’à la température souhaitée, ils ont été compactés selon la norme NBN EN 12697-31 [réf. 7]. On aconfectionné cinq carottes par mélange, au départ desquelles une moyenne et un écart-type des teneurs envides ont été établis.Ces essais étaient en premier lieu destinés à s’assurer que l’essai au compacteur giratoire, réalisé sur desmélanges de laboratoire lors de l’étude était suffisamment indicatif de la compactabilité des mélanges préparésen centrale d’enrobage.

3.9.2.2.1 Comparaison de la teneur en vides des mélanges de l’étude en laboratoire et des mélanges du chantier

Le tableau 3.27 compare les résultats des essais au compacteur giratoire (teneur en vides à 100 girations)effectués sur les matériaux en vrac échantillonnés à la centrale avec ceux des mélanges correspondants delaboratoire lors de l’étude préliminaire. La figure 3.5 présente la corrélation sous forme d’un graphique.

3

107


Mélanges laboratoireétude préliminaire

Mélanges vraccentrale

Ecartabsolu

Section Type LiantGDB(%)

Vides (%)

Ecart-type (%)

Vides (%)

Ecart-type (%)

%

2 EME sable 5,5 % Bit. 1 - 2,5 0,3 4,7 0,5 2,2

3 EME sable 5,5 % Bit. 1 25 2,6 0,3 3,9 0,3 1,3

4 EME sable 6,1 % Bit. 1 - 1,8 0,4 2,9 0,5 1,2

5 EME pierre 5,5 % Bit. 1 - 3,6 1,5 3,2 0,5 -0,4

6 EME pierre 5,5 % Bit. 1 25 3,2 0,4 3,1 0,3 -0,1

7 EME pierre 5,5 % Bit. 2 - 3,6 1,0 4,6 0,6 1,0

8 EME sable 4,9 % Bit. 1 - 4,4 0,3 5,8 0,5 1,4

9 EME pierre 5,5 % Bit. 3 10/20 - 4,0 0,8 4,1 0,9 0,1

10 EME pierre 5,5 % Bit. 4 - 3,6 1,0 4,8 0,3 1,2

Tableau 3.27 Teneur en vides lors de l’essai au compacteur giratoire après 100 girations

Nous pouvons en conclure ce qui suit:

- la teneur en vides des mélanges échantillonnés à la centrale est en moyenne plus élevée que la teneur envides des mélanges préparés dans le cadre de l’étude en laboratoire. Il est possible qu’il s’agisse d’uneconséquence du refroidissement partiel et du réchauffage des mélanges;

- la corrélation de la figure 3.5 est plutôt faible, mais acceptable, étant donné le domaine limité des vides desvariantes considérées, l’incertitude de mesure et les quelques écarts de composition des mélanges desplanches expérimentales par rapport à ceux de l’étude en laboratoire.

3.9.2.2.2 Comparaison des MVA: compacteur giratoire, éprouvettes Marshall et carottes

Les carottes compactées à l’aide du compacteur giratoire (100 girations) ont pu être comparées aux carottescompactées à l’aide de la dame Marshall selon la NBN EN 12697-30 [réf. 28] (dans les deux cas, matériaux en vracprovenant de la centrale d’enrobage), ainsi qu’avec des carottes prélevées après compactage sur le chantier (cf.§ 3.9.3).Les résultats des MVA moyennes des carottes extraites du chantier se retrouvent dans le doc.AVS714.Le tableau 3.28 présente également le rapport de la MVA des carottes du chantier et de la MVA des éprouvettescompactées respectivement avec le compacteur giratoire et avec la dame Marshall. Ceci donne une sorte de«compacité relative», une indication du degré de compactage réalisé sur le chantier. Il faut noter qu’il ne s’agitpas ici de la compacité relative usuelle, que l’on mesure en recompactant des carottes prélevées sur chantier.

On constate que la «compacité relative» fluctue légèrement autour des 100 %. Ces fluctuations s’expliquent parl’incertitude de mesure, mais surtout par les paramètres qui influencent le compactage sur chantier(température de la couche, température ambiante et vent, nombre de passes de compactage, fréquence despasses, etc.). Lors du compactage au compacteur giratoire et au compacteur Marshall, les températures decompactage (160 à 165 °C) et l’énergie de compactage doivent être considérées comme constantes, ce qui estmoins le cas dans des conditions de chantier.

108

Figure 3.5 Teneur en vides à 100 girations

0

1

2

3

4

5

6

7

0 1 2 3 4 5 6 7

Ten

eur

en v

ides

co

mp

acte

ur

gir

ato

ire

mat

éria

ux

en v

rac

cen

tral

e (%

)

Teneur en vides compacteur giratoire étude préliminaire (%)

(marges d’erreur indiquées: ± écart-type sur les résultats d’essai).

3.9.3 Mesures sur des carottes provenant de la couche de liaison (EME et référence)

Sur chaque section, on a prélevé, avant la pose du SMA, six carottes de 100 cm2 (plus trois dans la partie gauchede la section 10) et trois carottes de 400 cm2 (cf. § 3.8.9.4).

Les carottes de 100 cm2 ont été soumises aux actions suivantes:

- mesure de l’épaisseur cumulée des couches;- inspection visuelle;- détermination, après sciage des couches de liaison inférieures, de la MVA (hydrostatique) de la couche

supérieure (EME);- les carottes sur lesquelles on a noté une différence entre la partie inférieure et la partie supérieure de la

couche d’EME ont été sciées en leur milieu. On a ensuite a nouveau déterminé la MVA de manièrehydrostatique sur les deux parties;

- sur le reste des carottes, on a déterminé la compacité relative.

Les carottes de 400 cm2 ont servi pour lesessais au simulateur de trafic.

3.9.3.1 Epaisseur des couches (cf. doc. AVS704)

Le tableau 3.29 présente la synthèse desrésultats de mesure.

Commentaires concernant l’épaisseur de lacouche supérieure:

- l’épaisseur des EME des sections 3 à 9 estconstante et conforme aux prévisions;

- l’épaisseur de la couche supérieure dessections 1 et 2 est légèrement supérieureà celle des sections 3 à 9; ceci est

3

109


MVA carottes(cf. doc. AVS714)

MVA carottes/MVA carottescomp. girat.

MVA carottes/MVA carottes

Marshall

Section Type Liant GDB (g/cm³) (%) (%)

1 BB-3A 4,6 % B50/70 40 2,444 100,7 100,8

2 EME sable 5,5 % Bit. 1 - 2,431 100,9 99,4

3 EME sable 5,5 % Bit. 1 25 2,418 101,1 100,7

4 EME sable 6,1 % Bit. 1 - 2,404 99,5 98,8

5 EME pierre 5,5 % Bit. 1 - 2,441 99,3 98,2

6 EME pierre 5,5 % Bit. 1 25 2,441 100,3 99,3

7 EME pierre 5,5 % Bit. 2 - 2,456 101,5 98,9

8 EME sable 4,9 % Bit. 1 - 2,422 101,1 99,5

9 EME pierre 5,5 % Bit. 3 10/20 - 2,441 101,1 99,0

10D EME pierre 5,5 % Bit. 4 - 2,403 99,4 97,2

10G EME pierre 5,5 % Bit. 4 - 2,418 100,0 97,8

Tableau 3.28 Compacité relative des carottes de chantier, par rapport aux éprouvettes compactéesà l’aide du compacteur giratoire et de la dame Marshall

Tableau 3.29 Epaisseur moyenne (mm)

SectionCouche supérieure

(EME)

Ensemble durevêtement bitumineux

(sauf SMA)

1 98 263

2 99 246

3 94 238

4 95 241

5 94 241

6 90 245

7 91 247

8 93 239

9 91 240

10 76 264

conforme aux attentes du fait que la profondeur de fraisage y était plus importante à cause de la présenced’écailles (cf. § 3.8.3.2.1);

- l’épaisseur de l’EME de la section 10 est anormalement faible. Nous ne pouvons fournir d’explication à cela:en effet, rien d’anormal n’a été constaté au niveau de la profondeur du fraisage (cf. doc. AVS294 à doc. AVS296).Faute de carottes extraites, nous en sommes réduit aux hypothèses: soit le manque d’épaisseur de l’EME aété compensé par une surépaisseur du SMA, soit le niveau de la chaussée a été légèrement abaissé, soit on acombiné les deux.

Commentaires concernant l’épaisseur totale du revêtement bitumineux:

- rappelons qu’il faut ajouter 30 mm (SMA encore à poser) aux valeurs du tableau 3.29 pour obtenirl’épaisseur totale du revêtement (à l’état final);

- dans ce cas, les épaisseurs totales correspondent à celles mesurées lors de l’auscultation effectuée peuavant l’ouverture du chantier (cf. tableau 3.5) à l’exception de la section 1 (en légère surépaisseur) et de lasection 10 (en léger déficit: cf. ci-avant).

3.9.3.2 Inspection visuelle des faces latérales des carottes (cf. doc. AVS704)

3.9.3.2.1 Compacité

- Tous les mélanges à squelette sableux ont été considérés comme étant fermés.- Les mélanges à squelette pierreux ont été évalués comme suit:

- section 5: semi-ouvert à fermé;- section 6: fermé avec très peu de vides;- section 7: semi-ouvert avec très peu de vides à fermé;- section 9: semi-ouvert à fermé;- section 10D: semi-ouvert à fermé avec très peu de vides;- Section 10G: fermé avec très peu de vides.

3.9.3.2.2 Homogénéité

- Toutes les carottes provenant des sections 3, 4 et 6 sont totalement homogènes sur toute leur hauteur.- Quelques carottes provenant des autres sections ont parfois un aspect hétérogène. Il s’agit la plupart du

temps de quelques vides présents dans les cm supérieurs et/ou inférieures de la couche en EME (cf. doc. AVS704 et doc. AVS728).

3.9.3.2.3 Pierres cassées

Dans presque toutes les carottes, on a observé la présence de quelques pierres cassées. Leur nombre esttoutefois réduit: en moyenne une à deux pierres, quelle que soit la section d’EME considérée; seule la section 1(enrobé de référence) sort du lot: en moyenne cinq pierres cassées.Pour les EME, le nombre de pierres cassées ne semble pas être influencé ni par le type de mélange (squelettesableux ou pierreux), ni par l’intensité du compactage (nombre de passes en vibration).De ce point de vue les EME se comportent donc aussi bien, voire mieux, qu’un BB-3.

3.9.3.2.4 Couches non adhérentes

- L’EME adhère partout aux couches de liaison inférieures (63 carottes).- Sur deux carottes (sur soixante-trois), on a constaté une rupture entre les couches de liaison 2 et 3.

3.9.3.3 Teneurs en vides mesurées sur les carottes entières

Le doc. AVS714 donne toutes les valeurs de MVA mesurées (de manière hydrostatique) sur les carottes. Letableau 3.30 présente une synthèse des teneurs en vides qui en ont été déduites, ainsi que quelques autresparamètres des sections.

110

Ci-dessous les commentaires relatifs à l’examen du tableau 3.30.

- A l’exception du mélange à squelette sableux contenant des GDB (section 3), les teneurs en vides moyennesse situent dans les limites autorisées pour un BB-3A, mais plutôt dans la partie inférieure de ces limites;

- le mélange de référence (section 1) a une teneur en vides assez faible. Celle-ci se situe juste au dessus de lalimite inférieure du SB250 pour six carottes. Si l’on avait prélevé dix carottes, il est probable qu’elle se seraitsituée en dehors des limites;

- EME à squelette sableux:- l’augmentation de la teneur en bitume semble avoir peu d’influence sur la teneur en vides

(sections 2 et 4);- la diminution de la teneur en bitume semble avoir plus d’impact sur la teneur en vides (sections 2 et 8),

d’autant plus que le nombre de passes de compactage vibrantes aurait pu être plus élevé;- l’influence de l’ajout de GDB n’est certainement pas négligeable et est assez négatif dans le cas présent

(section 3);- EME à squelette pierreux:

- le type de liant semble avoir un impact sur la teneur en vides: la section 7 (Bit. 2) et la section 9 (Bit. 3) ontdes teneurs en vides assez basses. Pour la section 7, il se peut que le nombre élevé de passes decompactage vibrantes ait eu une influence, mais ce n’est certainement pas le cas pour la section 9 (pasde compactage vibrant). La section 10 (Bit. 4) présente la teneur en vides la plus élevée, même avec deuxpasses de compactage vibrantes;

- l’ajout de GDB diminue la teneur en vides (sections 5 et 6), mais dans une moindre mesure que pour lesEME à squelette sableux.

- la présence de zones ou de taches grasses pourrait être liée à la teneur en vides. Pour les mélanges àsquelette pierreux, cette limite semble être située autour des 4,5 % de vides; pour les mélanges à squelettesableux, cette limite est un peu plus basse (autour des 3,5 %);

- un lien ne peut être établi entre le nombre de passes de compactage vibrantes et la teneur en vides quedans le cas de la section 10: 0,6 % de vides en moins pour deux passes vibrantes en plus.

3

111


Section TypeSurface grasse(cf. doc. AVS702)

Passes decompactage

vibrantes(cf. doc. AVS702)

Vides hydro (%)(cf. doc. AVS714)

Moyenne Ecart-type

1 BB-3A + GDB Relativement grasse 2 à 4 2,8 0,8

2 EME-sable Bit. 1 3 3,6 0,7

3 EME-sable Bit. 1 + GDB Taches grasses 4 1,9 0,4

4EME-sable (Bit. 1) sensible à l’orniérage

Très grasse 4 3,3 0,3

5 EME-pierres (Bit. 1)16% de la surface estgrasse

2 4,2 1,6

6 EME-pierres (Bit. 1) + GDB Très grasse 2 3,1 0,6

7 EME-pierres (Bit. 2) Quelques zones grasses 4 2,9 1,1

8EME-sable (Bit. 1) sensible à la fisssuration

6 4,6 0,8

9 EME-pierres (Bit. 3) Quelques zones grasses 0 3,1 0,5

10D EME-pierres (Bit. 4) 0 5,2 1,3 (1,1)

10G EME-pierres (Bit. 4) 2 4,6 0,3 (1,1)

Tableau 3.30 Teneurs en vides mesurées sur les carottes proventant des planches expérimentales

3.9.3.4 Teneurs en vides mesurées sur des demi-carottes

Les carottes sur lesquelles on a observé une différence entre les parties supérieure et inférieure (cf. § 3.9.3.2.2)ont été sciées en leur milieu. Sur les deux parties, la MVA a de nouveau été déterminée, de manièrehydrostatique.

Le doc. AVS728 donne un aperçu des teneurs en vides mesurées, sur les carottes complètes ainsi que sur lesdemi-carottes.La synthèse de ces résultats est la suivante:

- la différence de teneur en vides entre la moitié supérieure et la moitié inférieure est inférieure à 1 % pourvingt-trois carottes sur vingt-sept;

- cette différence est de 1 à 1,5 % pour trois carottes; deux d’entre elles proviennent des sections 9 et 10, quin’ont pas été soumises à un compactage vibrant;

- cette différence s’élève à 3,2 % pour une carotte (provenant de la section 1);- l’orientation de ces différences correspond assez bien aux observations de l’inspection visuelle

(homogénéité);- les teneurs en vides moyennes mesurées sur les carottes entières correspondent assez bien avec les teneurs

en vides moyennes mesurées sur les demi-carottes.

On peut donc conclure que les EME, même en forte épaisseur, se laissent compacter d’une manière homogènesur toute la hauteur de la couche pour autant que l’énergie de compactage appliquée ait été suffisante. Le BB-3de référence semble être plus sensible de ce point de vue.

3.9.3.5 Compacité relative

La compacité relative a été déterminée au laboratoire de l’entreprise sur trois carottes par section. Les détailsfigurent au doc. AVS750. Le tableau 3.31 en présente la synthèse.

Nous constatons que les résultats satisfont tous aux exigences du SB250 (VI.2.5.2.5) [réf. 3]: 98 % sauf pour lasection 10G malgré que cette section ait bénéficié d’un compactage plus intensif que la section 10 D (cf. tableau 3.30)

3.9.3.6 Essais au simulateur de trafic

Les résultats complets des mesures de simulateur de trafic (selon la EN 12697-22 à 50°C) [réf. 8] effectuées audépart des carottes extraites des sections expérimentales figurent au doc. AVS737. Le tableau 3.32 présente lasynthèse des résultats des essais au simulateur de trafic effectués sur la nouvelle couche supérieure de liaison(EME et référence en BB-3A).

Nous constatons à l’examen du tableau 3.32 que:

- tous les EME sans GDB et avec une teneur normale en liant se trouvent en B1 & B2 sauf la section 10G qui sesitue en B3, à la limite cependant de la B1 & B2 (5 %);

- l’EME à teneur élevée en liant (section 4) confirme sa susceptibilité à l’orniérage;- l’adjonction de GDB augmente la susceptibilité à l’orniérage: comparer les sections 3 et 2 et les sections 6 et 5;- les EME (sans GDB et avec une teneur normale en liant) se comportent mieux que l’enrobé de référence

(section 1);- le meilleur comportement à l’orniérage est obtenu par l’EME qui présente un déficit en liant (section 8);- les squelettes pierreux (section 5) et sableux (section 2) ont le même comportement vis-à-vis de l’orniérage;

112

Tableau 3.31 Compacités relatives (CR) (moyenne de 3 mesures, sauf section 10)

Section 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10D 10G

CR (%) 101 99,7 100,1 99 99 99,6 99,4 99,3 99 98,7 97,4

- on ne constate (presque) aucuneinfluence du liant (sections 5, 7et 9) à l’exception de l’enrobé àbase du bitume 4 qui présenteune moindre résistance àl’orniérage (section 10).

En conclusion de ces essais, ilapparaît que parmi les paramètresanalysés c’est la teneur en liant quiest le facteur prépondérantinfluençant la sensibilité àl’orniérage des EME.

Des essais de simulateur de traficont également été effectués sur lescouches inférieures des carottesextraites; celles-ci correspondentaux anciennes couches durevêtement restées en place. Lesrésultats figurent également au doc. AVS737. Ils indiquent que laplupart de ces couches sontsensibles à l’orniérage et confirmentdonc les constatations faites lors dela première auscultation du site (cf. § 3.4.5). Il conviendra de tenircompte de ceci lors d’interpré-tations ultérieures concernant lecomportement des sectionsexpérimentales.

3.10 Caractéristiques de la couche de roulement (SMA-D2)

3.10.1 Composition du SMA

Le mélange destiné à la couche de roulement a également été échantillonné en vue de déterminer la teneur enliant et la granularité de la fraction minérale. En raison du tonnage plus important (1 300 t), l’entrepreneur aréalisé les analyses à cinq reprises. Après le chantier, le CRR a également réalisé les analyses à trois reprises surdes éprouvettes individuelles.

Le résultat de ces analyses se trouve dans le tableau 3.33.

3

113


Section Type Pi (%)Classe de

trafic *

1Référence: BB-3A + 40 % de GDB (50/70)

5,1 B3

2EME squelette sableux (Bit. 1)

3,6 B1 & B2

3EME squelette sableux + 25 % de GDB (Bit. 1)

4,2 B1 & B2

4EME sensible à l’orniérage:squelette sableux (Bit. 1)

6,2 B3

5 EME squelette pierreux (Bit. 1) 3,5 B1 & B2

6EME squelette pierreux + 25 % de GDB (Bit. 1)

5(5,03)

B3


8EME sensible à la fissuration:squelette sableux (Bit. 1)

2,3 B1 & B2


10D EME squelette pierreux (Bit. 4)5

(4,96)B1 & B2

10G EME squelette pierreux (Bit. 4) 5,1 B3

* cf. SB250 [réf. 3]

Tableau 3.32 Résultats des essais au simulateur de trafic effectuéssur les carottes extraites des sections expérimentales

Echantillon n°Bit. (1)

(%)

Granularité: Passant en %Ouverture des mailles du tamis en mm

25 20 14 10 7,1 6,3 4 2 1 0,5 0,25 0,125 0,063

Couche de roulement SMA - D2 (7425)

NJ 6,90 100,0 100,0 93,2 41,8 29,9 20,3 15,6 12,8 10,6 7,8

moy

enn

e CRR3926 6,70 100,0 87,1 73,0 43,5 27,4 19,4 14,7 12,1 10,1 7,8

VBG 6,87 100,0 99,8 88,4 41,8 27,7 19,3 15,2 11,7 9,4 7,1

totale 6,79 7,5

Tableau 3.33 Composition du SMA

(1) Teneur en bitume par rapport à 100 % de granulats secs.

Ci-après quelques commentaires:

3.10.1.1 Teneur en liant

- Les écarts observés sur le mélange de la couche de roulement restent également dans les limitesacceptables: ± 0,25 %, pour dix analyses (huit analyses ont été réalisées).

- La valeur moyenne des analyses du CRR et de VBG est inférieure de 0,11 % par rapport à celle de la NJ.- Contrairement à ce qui avait été constaté sur les EME, à savoir que le CRR obtenait chaque fois des teneurs

en bitume plus élevées que l’entrepreneur, ce n’est pas le cas en ce qui concerne le SMA-D2: le CRR amesuré 0,17 % de liant en moins.

3.10.1.2 Teneur en filler

- Le SMA-D2 contient 0,3 % de filler en moins que ce qui était prescrit, ce qui fait qu’il reste largement dansles limites de ± 1,5 % (pour dix analyses).

- De manière générale, il y a une bonne correspondance entre les valeurs obtenues par l’entrepreneur etcelles obtenues au CRR.

3.10.1.3 Granularité

- Aucun refus (ou passant) ne se situe en dehors des écarts autorisés.- De manière générale, il y a une bonne correspondance entre les valeurs obtenues par l’entrepreneur et

celles obtenues au CRR.

3.10.2 Caractéristiques de la couche déterminées sur carottes

Etant donné qu’aucune carotte ne pouvait être extraite de la couche de roulement sur l’autoroute, donc au droitdes sections expérimentales, ces caractéristiques ont été déterminées sur des carottes extraites de la section 11(cf. § 3.7.4), construite dans la bande d’arrêt d’urgence. Les informations disponibles sont rassemblées aux doc. AVS706 et doc. AVS742. Voici la synthèse des observations et mesures effectuées sur ces carottes:

- face latérale: aspect fermé et homogène; quelques vides (deux carottes sur six);- pierres cassées: quatre à cinq en moyenne;- épaisseur moyenne: 36 mm (34 à 40 mm);- teneur en vides moyenne (mesure hydrostatique après rectification de la face supérieure): 6,9 % (4,7 à

9,6 %); ces valeurs sont conformes aux exigences du SB250 (individuel < 10 %; moyenne < 8 %) [réf. 3].

3.10.3 Teneur en vides de la couche de roulement au droit des sections expérimentales

Les MVA mesurées sur les carottes prélevées ans la section 11 (cf. § 3.10.2) ont servi à établir les corrélationsavec les MVA mesurées aux mêmes points à l’aide du gammadensimètre (cf. annexe 3 + doc. AVS722). Grâce àces corrélations, il a été possible de calculer les vides au droit des points des sections expérimentales où avaientété effectuées des mesures à la sonde nucléaire.Les résultats sont rassemblés au doc. AVS729. On les a classés suivant la position transversale des points demesure dans les sections. Le tableau 3.34 en présente la synthèse.

114

Gauche Milieu Droite En général

Moyenne 5,9 5,6 6,8 6,1

Maximum 9,7 11,9 11,4

Minimum 2,3 3,6 2,5

Ecart-type 2,4 2,6 2,8 2,5

Tableau 3.34 Teneurs en vides de la couche de roulement en SMA (%) au droit des sections expérimentales (estimation au départ des mesures au gammadensimètre)

A l’examen du tableau 3.34, on constate:

- une forte dispersion des résultats;- la moyenne des teneurs en vides répond aux exigences du SB250 (< 8 %);- trois valeurs individuelles (sur vingt-neuf ) dépassent les exigences du SB250 (< 10 %);- la partie droite de la couche présente une teneur en vides plus élevée que celle du reste de la voie de

roulement, ce qui est contradictoire aux observations faites sur place (cf. 3.8.13.1).

3.10.4 Caractéristiques de la couches déterminées à partir de la surface

3.10.4.1 Uni, orniérage et adhérence

Ces caractéristiques sont mesurées tous les six mois; elles seront évaluées au § 4.1.

3.10.4.2 Portance

Les mesures effectuées sont discutées au § 5.2.

3

115


117

On a vu au chapitre 3 qu’il a été possible de réaliser avec succès des sections expérimentales en EME dont lescaractéristiques initiales sont conformes aux objectifs visés.

Pour parachever l’opération, il faut encore s’assurer de la durabilité de ces sections. Le suivi de leurcomportement est donc une étape indispensable du présent projet.

Le présent chapitre décrit les dispositions prises pour assurer ce suivi:

- une auscultation semestrielle non destructive à partir de la surface du revêtement;- un relevé permanent des températures du revêtement;- des mesures en continu du trafic.

4.1 Evolution des caractéristiques de surfaceLe comportement des planches expérimentales est suivi depuis leur réalisation. Il a été décidé de contrôlersemestriellement les caractéristiques de surface. Ces mesures sont réalisées chaque fois au printemps (en avrilou en mai) et à l’automne (en septembre ou en octobre).

4.1.1 Caractéristiques et appareils de mesure

Les caractéristiques mesurées sont celles qui sont traditionnellement contrôlées une fois par an sur la plupartdes autoroutes. Il s’agit de l’orniérage, de la planéité et d’une inspection visuelle. Bien que la présenteexpérience concerne les couches de liaison en EME, on a également mesuré la rugosité, par souci d’exhaustivité.Pour chacune des caractéristiques mesurées (à l’exception de l’inspection visuelle), c’est la valeur moyenne dutronçon central de 100 m de chaque section qui a été prise comme résultat représentatif de la section.


L’inspection visuelle est réalisée afin de déterminer les diverses dégradations telles que les fissures, le plumage,les affaissements, les trous, etc.Elle peut être réalisée en marchant, à l’aide de formulaires.Il est également possible de filmer le revêtement et d’analyser ces images par la suite. Pour cela, on peut utiliserl’ARAN et le logiciel qui y est associé.Les deux méthodes sont utilisées.

4.1.1.2 Orniérage

L’orniérage est une déformation systématique desrevêtements bitumineux. Il est caractérisé par laformation d’un affaissement longitudinal au droit desdeux frayées. On a mesuré l’orniérage des planchesexpérimentales à l’aide de l’ARAN. Tous les cinq mètres,on mesure le profil transversal, à l’aide de deux lasers.

Pour chaque profil, on calcule la profondeur d’ornière dechaque frayée. La profondeur d’ornière est la distancemaximale entre une règle droite (moitié de la voie decirculation) et la surface du revêtement. Elle est expriméeen mm.

Chapitre 4Suivi des planches expérimentales

Suivi des planches experimentales

4

Chapitre 4

Photo 4.1 Le véhicule de mesure ARAN

4.1.1.3 Planéité longitudinale (Uni)

Le profil longitudinal de chaque frayée de la chaussée est mesuré à l’aide de l’ARAN ou de l’APL.Sur base de ce profil, on calcule des profils moyens pour différentes longueurs de base. Celles-ci sonttraditionnellement de 2,5 m, 10 m et 30 ou 40 m.Les coefficients de planéité CP2,5, CP10 et CP30 sont égaux à la moitié de la surface située entre le profil mesuréet le profil moyen établi par calcul. Ils sont exprimés en 1 000 mm2/hm.Ces coefficients sont explicités à l’annexe A.5.3 de la réf. 36.Etant donné que la chaussée n’a été renouvelée que sur une profondeur de 12 cm, les irrégularités de grandelongueur d’onde ne peuvent pas entièrement disparaître. En conséquence, le CP30 n’est dans le cas présentd’aucune utilité pour évaluer le comportement des différentes sections expérimentales. Nous nous limiteronsdès lors aux CP2,5 et CP10.

4.1.1.4 Rugosité

La rugosité d’un revêtement est exprimée sous la forme d’un coefficient de frottement. En Belgique, c’est lecoefficient de frottement transversal qui est utilisé. Celui-ci est égal au rapport entre la force horizontalemesurée et la charge verticale de la roue de mesure. L’adhérence est mesurée à l’aide du SCRIM.

4.1.2 Résultats jusqu’en octobre 2007

Les caractéristiques de surface ont été mesurées le 20/04/2006, le 20/09/2006 (14/09 pour la rugosité), le19/04/2007 (le 15/05 pour la rugosité) et le 18/10/2007. Les mesures du 20/04/2006 ont été réalisées avant laréouverture de la chaussée au trafic. Les mesures donnent donc l’état initial du nouveau revêtement. Lesrésultats de chaque section sont présentés dans les différents graphiques.


Les trois inspections visuelles qui ont été réalisées jusqu’à présent (automne 2007), aussi bien en marchant lelong de la chaussée qu’avec l’ARAN, n’ont mis en évidence aucune dégradation significative pouvant être liée aucomportement des couches sous-jacentes en EME.Pour plus de détails concernant l’inspection à pied d’octobre 2007, nous renvoyons au doc. AVS131.A l’exception de quelques petits trous et de petites taches de bitume de quelques cm2, qui sont répartis surtoute la surface, on observe sur presque chaque section une série de trois petits affaissements circulairesrapprochés en ligne.

118

4.1.2.2 Orniérage

4

119


1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

2

4

6

820/04/2006

20/09/2006

19/04/2007

18/10/2007

Figure 4.1 Mesure de l’orniérage: frayée de droite

Pro

fon

deu

r d

’orn

ière

(mm

)

Section

Section expérimentale de KontichProfondeur d’ornière frayée de droite

1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

2

4

6

820/04/2006

20/09/2006

19/04/2007

18/10/2007

Figure 4.2 Mesure de l’orniérage: frayée de gauche

Pro

fon

deu

r d

’orn

ière

(mm

)

Section

Section expérimentale de KontichProfondeur d’ornière frayée de gauche

4.1.2.3 Planéité

120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

10

20

30

40

5

15

25

35

20/04/2006

20/09/2006

19/04/2007

16/04/2007 (APL)

18/10/2007 (APL)

18/10/2007

CP 2,

5D (1

000

mm

2 /h

m)

Section

Section expérimentale de KontichPlanéité onde courte frayée de droite

1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

10

20

30

5

15

25

35

4020/04/2006

20/09/2006

19/04/2007

16/04/2007 (APL)

18/10/2007 (APL)

18/10/2007

Figure 4.3 Mesure de la planéité: onde courte CP2,5

CP 2,

5G (1

000

mm

2 /h

m)

Section

Section expérimentale de KontichPlanéité onde courte frayée de gauche

4

121


1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

20

40

60

10

30

50

70

8020/04/2006

20/09/2006

19/04/2007

16/04/2007 (APL)

18/10/2007 (APL)

18/10/2007

CP 10

D (1

000

mm

2 /h

m)

Section

Section expérimentale de KontichPlanéité onde moyenne frayée de droite

1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

20

40

60

10

30

50

70

8020/04/2006

20/09/2006

19/04/2007

16/04/2007 (APL)

18/10/2007 (APL)

Figure 4.4 Mesure de la planéité: onde moyenne CP10

CP 10

G (1

000

mm

2 /h

m)

Section

Section expérimentale de KontichPlanéité onde moyenne frayée de gauche

4.1.2.4 Rugosité

4.1.3 Discussion


A l’exception de ce qui est mentionné au § 4.1.2.1, aucune dégradation n’a encore été constatée. La situation estconforme aux prévisions.Les petits trous et les taches de bitume sont d’origine inconnue (attaque mécanique, salissures). Lesaffaissements circulaires correspondent clairement aux trous de forage des carottes de 400 cm2, qui ont étéprélevées après la mise en œuvre des couches en EME en vue de réaliser les essais au simulateur de trafic.

4.1.3.2 Orniérage

A la fin de la mise en œuvre et avant la réouverture au trafic, l’orniérage prévisible est de 0 mm. La méthode demesure, sous une règle droite, donne toutefois toujours des petits écarts de 1 à 3 mm. Il ne s’agit cependant pasd’orniérage.Cette erreur s’applique aussi à la deuxième mesure (20/09/2006). Celle-ci a indiqué un léger orniérage, surtoutdans la frayée de droite et sur la section 1, la planche de référence. Des analyses complémentaires ont démontréque le marquage latéral (d’une épaisseur de plusieurs mm), a perturbé les mesures lorsque le véhicule demesure s’écarte latéralement de sa trajectoire. Il n’a pas été possible d’appliquer une correction générale auxmesures effectuées. Les écarts sont plus importants dans la frayée de droite que dans celle de gauche. Ceci estlogique puisque le marquage central discontinu, moins épais, a moins perturbé les mesures.Lors des mesures ultérieures, on a veillé à ce que le véhicule de mesure s’écarte le moins possible de satrajectoire. Ces résultats sont donc plus fiables que ceux de la première série, mais surtout bien plus fiables queceux de la deuxième série. Nous pouvons par conséquent exclure les résultats de la deuxième série pour établirles prévisions d’orniérage futur.De manière globale, on peut déclarer qu’aucun orniérage prématuré ne devrait se produire, sauf dans la sectionde référence.Enfin, il est bon de rappeler que le SB250 [réf. 3] ne fixe aucune limite. Un écart de 4 mm sous une règle de 3 mn’est pas considéré comme de l’orniérage.

122

1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

20

40

70

60

10

30

50

90

80

10020/04/2006

20/09/2006

19/04/2007

18/10/2007

Figure 4.5 Mesure de la rugosité: frayée de droite

Vale

ur

CFT

Section

Section expérimentale de KontichRugosité de la frayée de droite

4.1.3.3 Planéité

La comparaison des résultats de mesure a mis en évidence les éléments suivants:

- pour le CP2,5, on ne constate quasiment aucune différence entre les différentes sections, aussi bien à gauchequ’à droite. La valeur diminue au fil des mesures successives et la planéité devient donc meilleure. Il seproduit apparemment un post-compactage supplémentaire après la mise en œuvre. Le revêtement devientplus plan dans le domaine des courtes longueurs d’onde.La valeur limite qui figure dans le SB250 pour le CP2,5 des autoroutes neuves est de 35. On y satisfait donclargement;

- pour le CP10, on constate également qu’il n’y a pas encore d’évolution de la planéité. Il y a néanmoins desdifférences entre les planches. Elles existaient déjà à la pose et sont plus que probablement dues à laplanéité de l’ancienne chaussée. Un inlay de 12 cm ne peut pas supprimer des défauts importants deplanéité. La valeur limite qui figure dans le SB250 pour le CP10 des autoroutes totalement neuves est de 70.On satisfait donc à cette exigence.

Les mesures du 16/04/2007 et du 18/10/2007 ont été réalisées à l’aide de l’APL et de l’ARAN. Elles confirment labonne correspondance des mesures APL/ARAN.

4.1.3.4 Rugosité

La rugosité dépend uniquement de la couche de roulement en SMA.

Lors de la première mesure (avril 2006) ainsi que lors des suivantes on n’a observé aucune différence notableentre les différentes sections. Ceci était prévisible, étant donné que toutes les planches ont la même couche deroulement, posée en une fois.

La différence entre la première mesure et les suivantes est cependant particulière. Il y a lieu de remarquer que:

- la mesure d’avril 2006 a été réalisée sur un revêtement neuf, non encore soumis au trafic. Normalement, onattend quelques semaines avant d’effectuer les mesures. La mesure a été effectuée à 50 km/h, comme leprescrit le SB250;

- les mesures de septembre 2006 et les deux mesures de 2007 ont été réalisées à 70 - 75 km/h, pour desraisons de sécurité. Les résultats ont été rapportés à 50 km/h, mais la correction utilisée est une moyennegénérale qui vaut pour tous les types de revêtements [qui n’est appliquée contractuellement que dans undomaine de vitesses moins élevé]. Cette correction est dans le cas présent probablement insuffisante. Ladiminution de la rugosité aux vitesses élevées est une caractéristique des revêtements. Les troisième etquatrième mesures se rapprochent de la deuxième. Nous pouvons considérer que ces valeurs sontcorrectes;

- un effet saisonnier peut aussi être partiellement responsable de cette différence. Les mesures réalisées enautomne donnent habituellement une rugosité plus basse qu’au printemps. Un recroissement de rugositéen hiver, causé par les produits de déverglaçage, n’y est certainement pas étranger. C’est ce qui ressort de lacomparaison printemps / automne des mesures.

Quoi qu’il en soit, l’adhérence est suffisamment élevée et répond largement à l’exigence minimale de 0,48 duSB250.

4.1.4 Conclusions relatives à l’évolution des caractéristiques de surface

Après un an et demi d’observations, on peut conclure que:

- le revêtement est en parfait état. En particulier, aucune dégradation ne peut être mise en relation avec unequelconque défaillance des sous-couches (EME ou référence);

- aucun orniérage ne peut être décelé sur les sections EME. Tout au plus constate-t-on une très légèretendance à l’orniérage de la section de référence;

- la planéité n’a guère évolué et se situe largement en deçà des exigences du SB250.

4

123


4.2 Mesures de température

Les caractéristiques des matériaux bitumineux étant fortement influencées par leur température, il étaitindispensable de disposer de données suffisamment précises concernant le régime thermique auquel allaientêtre soumis les EME des planches expérimentales.

4.2.1 Descriptif de l’installation de mesures

Dans le but d’acquérir les données nécessaires,deux séries (entredistantes de 1 m) de trois sondesthermiques ont été installées aux niveaux -12 cm,-3 cm et juste sous la surface dans le revêtementde la bande d’arrêt d’urgence, à 2 m du bordextérieur à hauteur du point kilométrique 28.832(section 9).

En vue de l’installation des sondes, le revêtementde la bande d’arrêt d’urgence a été traitélocalement (sur environ 10 m) d’une manièreidentique aux planches expérimentales voisines,c'est-à-dire fraisage du revêtement existantjusqu’au niveau -12 cm, pose d’un EME de 9 cm etd’un SMA de 3 cm. Pour chaque capteur, on a

réalisé une saignée d’une profondeur de 1 cm dans la couche adéquate afin d’y placer l’élément de mesure etune saignée d’une profondeur de 2 cm pour le câble qui relie le capteur à la station d’acquisition. Après avoirplacé le capteur dans la saignée, celle-ci a été rebouchée à l’aide de bitume.

Les sondes sont des résistances en platine de type PT100. Elles fonctionnent dans un domaine de températurescompris entre -50 et 600 °C et ont une précision de 0,2 ° C, une longueur de 65 mm et un diamètre de 3 mm.La station d’acquisition automatique des données est également située à hauteur du point kilométrique 28.832,sur l’enrobé de la sortie en cul de sac.

4.2.2 Processus de mesure

Une mesure est réalisée toutes les secondes. Une moyenne est calculée et enregistrée toutes les cinq minutes,séparément pour chaque sonde. Les données de mesure sont envoyées sur demande (en principequotidiennement) via un modem GSM vers un ordinateur situé au CRR.

Dans une étape ultérieure du traitement des données, on calcule pour chaque mesure la moyenne de deuxpoints de mesure situés au même niveau. Ces valeurs sont alors utilisées pour le traitement final.

4.2.3 Exemples de résultats

Un aperçu des minima et des maxima de températures ainsi que les températures moyennes, par mois et parprofondeur, est donné dans les figures 4.6, 4.7 et 4.8. Les températures les plus basses à la surface, à 3 cm et à 12cm de profondeur, ont été enregistrées en janvier 2007. Les minima étaient respectivement de -2,6 °C, -1,6 °C et1°C. Les températures les plus élevées à la surface, à 3 et à 12 cm de profondeur ont été enregistrées en juillet2006. Elles étaient respectivement de 53,2 °C, 47,8 °C et 39,2 °C.La figure 4.9 donne l’histogramme des températures pour la période de novembre 2006 à octobre 2007.

124

Photo 4.2 Installation des sondes de température

4

125


M J J A S O N D J F M A M J J A S O2006 2007

25

20

15

10

5

0

-5

Figure 4.6 Minima de températures par mois et par profondeur

-12 cm

-3 cm

Surface

60

50

40

30

20

10

0M J J A S O N D J F M A M J J A S O

2006 2007

Figure 4.7 Maxima de températures par mois et par profondeur

-12 cm

-3 cm

Surface

60

50

40

30

20

10

0M J J A S O N D J F M A M J J A S O

2006 2007

Figure 4.8 Température moyenne par mois et par profondeur

-12 cm

-3 cm

Surface

Tem

pér

atu

re (°

C)

Tem

pér

atu

re (°

C)

Tem

pér

atu

re (°

C)

4.2.4 Utilisation des mesures

Les résultats des mesures de températures, combinées au comptage du trafic et à d’autres investigationséventuelles (carottages par exemple) pourront servir, si besoin en est, à expliquer le comportement ultérieur dessections expérimentales.Ces données pourront également être utilisées pour valider les modèles prévisionnels développés par le CRR,notamment en ce qui concerne l’orniérage, la résistance à la fissuration et le dimensionnement des structures(cf. réf 34).Complémentairement, les mesures de températures serviront à valider le modèle prévisionnel de températuresdéveloppé à la réf. 37.

4.3 Comptage du traficDes données relatives au trafic sont naturellement nécessaires pour pouvoir évaluer le comportement desplanches expérimentales en EME.

4.3.1 Description des installations

Le Verkeerscentrum d’Anvers a installé sur les planches expérimentales de Kontich deux systèmes de comptagedu trafic à hauteur du point kilométrique 28.840.

Boucle simple

Il s’agit de l’ancien système. Il fournit des données sur l’heure de la mesure, le nombre de véhicules et la vitesse.

Boucle double

Il est identique au système précédent, mais la boucle distingue mieux les catégories de véhicule. La vitesse estégalement mesurée avec plus de précision. La longueur du véhicule est calculée sur base de la distorsion duchamp magnétique.On distingue cinq classes de véhicules, selon leur longueur. Ces classes sont présentées dans le tableau 4.1.

126

14

12

10

8

6

4

2

0-4 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56

Figure 4.9 Histogramme des températures pour la période de novembre 2006 à octobre 2007

-12 cm

-3 cm

Surface

%

Température (°C)

On peut supposer que:- toutes les voitures personnelles se situent dans la classe 2;- le trafic lourd est réparti sur les classes 3, 4 et 5.

4.3.2 Premiers résultats

Les tableaux 4.2 et 4.3 résument les comptages de janvier 2007 au 24 octobre 2007, pour les deux voies decirculation de droite.

Le nombre moyen quotidien de véhicules d’une longueur de plus de 5 m est de 7 001 pour la voie decirculation de droite (où se situent les planches expérimentales en EME). Les tableaux 4.2 et 4.3 montrentégalement que pour les mois considérés les fluctuations mensuelles du trafic restent limitées.

Les poids lourds d’une longueur supérieure à 5 m constituent 53 % du trafic total sur cette voie de circulation.Le nombre total est d’environ 13 000 véhicules par jour.

Sur la deuxième voie de circulation, seuls 10 % des véhicules ont une longueur supérieure à 5 m. Environ 11 500véhicules passent en moyenne quotidiennement sur cette voie.

Les mesures réalisées indiquent également que la vitesse moyenne est de 115 km/h sur la deuxième voie, et de105 km/h sur la première. Les véhicules d’une longueur supérieure à 5 m soulent en moyenne à 99 km/h sur ladeuxième voie et à 85 km/h sur la première.

4

127


Limites de longueur: classes

Classe 1: moins de 1 mClasse 2: entre 1 m et 4,9 mClasse 3: entre 4,9 m et 6,9 mClasse 4: entre 6,9 m et 12 mClasse 5: plus de 12 m

Tableau 4.1Classes pour le comptage du trafic

Tableau 4.2 Nombre total et moyen de véhicules par jour sur la premièrevoie de circulation (avec couche de liaison en EME)

Moyenne par jour Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4 Classe 5

Janvier 0 6 386 1 025 1 449 4 232

Février 0 6 286 1 070 1 603 4 593

Mars 0 6 776 1 196 1 701 4 606

Avril 0 6 373 1 126 1 648 4 253

Mai 0 5 817 1 070 1 565 3 898

Juin 0 6 357 1 226 1 902 4 451

Juillet 0 5 646 1 012 1 532 3 712

Août 0 5 874 1 146 1 823 3 552

Septembre 0 5 924 1 147 1 760 4 149

Octobre (partiel) 0 6 345 1 222 1 837 4 502

Moyenne 0 6 178 1 124 1 682 4 195

4.3.3 Utilisation des mesures

Les résultats des mesures de trafic, combinées aux mesures de températures et à d’autres investigationséventuelles (carottages par exemple) pourront servir, si besoin en est, à expliquer le comportement ultérieur dessections expérimentales.

Ces données pourront également être utilisées pour valider les modèles prévisionnels développés par le CRR,notamment en ce qui concerne l’orniérage, la résistance à la fissuration et le dimensionnement des structures(cf. réf 34).

128

Tableau 4.3 Nombre total et moyen de véhicules par jour sur la deuxièmevoie de circulation

Moyenne par jour Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4 Classe 5

Janvier 0 10 726 511 185 393

Février 0 11 119 538 188 383

Mars 0 11 335 553 219 451

Avril 0 10 740 541 246 476

Mai 0 9 798 510 215 381

Juin 0 11 195 601 270 473

Juillet 0 8 659 443 204 333

Août 0 9 214 531 268 336

Septembre 0 11 231 597 247 429

Octobre (partiel) 0 11 797 634 247 474

Moyenne 0 10 581 546 229 413

129

La rigidité et les propriétés de fatigue des enrobés jouent un rôle important dans le dimensionnementstructurel d’une chaussée. Dans les chapitres précédents, nous avons constaté que les EME avaient descaractéristiques différentes de celles des enrobés classiques destinés aux couches de liaison.

Comme le nom du mélange l’indique, l’EME a une rigidité plus élevée qu’un béton bitumineux classique utilisépour couches de liaison. Ceci est illustré pour l’EME M473 dans la figure 5.1 (les détails de formulation figurentdans le tableau 2.19). Dans cette figure, la rigidité en fonction de la température d’un mélange BB-3B, (avec unbitume 50/70), pris comme référence, est comparée à celle d’un EME. A basse température, les deux mélangesont une rigidité comparable. A partir de 5 °C environ, se produit une différence de rigidité qui devient plusprononcée à mesure que la température augmente. Aux températures plus élevées, un EME a une rigidité plusélevée qu’un enrobé classique (cf. § 2.4.4). Ceci implique qu’une chaussée réalisée avec un EME a une portanceplus importante qu’une chaussée identique constituée d’un enrobé classique.

En plus de la différence de rigidité, il y a également une différence de comportement à la fatigue. Un EME a unerésistance à la fatigue plus élevée qu’un mélange contenant un bitume classique (cf. § 2.4.5).

La combinaison de ces deux propriétésdevrait donc offrir une chaussée ayantune portance plus élevée et une duréede vie plus longue (du point de vue dela résistance à la fatigue). Cette durée devie accrue peut éventuellement setraduire par des épaisseurs de couchesmoins importantes, afin d’obtenir unedurée de vie égale à celle d’un enrobéclassique. Dans le présent chapitre, nousétudierons en détail l’influence del’utilisation d’EME sur ledimensionnement structurel de lachaussée. Ce chapitre contient unepremière partie dans laquelle dessimulations sont utilisées pour étudierl’influence des EME sur ledimensionnement structurel. Dans ladeuxième partie, on étudiera ledimensionnement structurel desplanches expérimentales au moyen demesures au déflectomètre à massetombante. La dernière partie présentedes mesures d’allongement qui ont étéeffectuées sur les planchesexpérimentales à l’aide de jauges decontraintes.

Chapitre 5Impact de l’EME sur le dimensionnement structurel d’une chaussée

Impact de l’EME sur le dimensionnement structureld’une chaussée

5

Chapitre 5

0

5 000

10 000

15 000

20 000

25 000

30 000

35 000

40 000

-15-25 -5 5 15 25 35 45

Figure 5.1 Comparaison de la rigidité d’un BB-3B classique etd’un EME. Les rigidités ont été calculées à l’aide de laméthode de Van der Poel

Rig

idit

é (M

Pa)

Température (°C)

Mélange avec liant classique (B 50/70)

Enrobé à module élevé (EME M473)

5.1 Dimensionnement structurel à l’aide de simulations

Dans le présent paragraphe on utilise un logiciel de dimensionnement pour étudier l’influence de l’emploid’EME sur le dimensionnement structurel d’une chaussée. La méthode employée dans le logiciel dedimensionnement est brièvement présentée au § 5.1.1. Le § 5.1.2 donne les résultats de l’influence des EME surle dimensionnement structurel. Les détails de ces calculs se retrouvent dans la réf. 33.

5.1.1 Méthode

L’impact des EME sur le dimensionnemeent structurel d’une chaussée a été étudié à l’aide du logiciel DimMet.Ce logiciel de dimensionnement des chaussées bitumineuses et en béton a été développé par le CRR et parFEBELCEM, à la demande du MET [réf. 34].

Pour les chaussées souples (respectivement semi-rigides), c’est-à-dire les routes bitumineuses posées sur unefondation non liée (respectivement liée), c’est le modèle multicouches de Burmister qui est utilisé.

Le modèle multicouches de Burmister est basé sur la théorie de l’élasticité et postule que chaque couche estcaractérisée par un module d’élasticité de Young, un coefficient Poisson, et éventuellement, pour le sol, un degréd’anisotropie. La loi de fatigue détermine, pour une déformation donnée ε, le nombre de chargements Nnécessaire pour provoquer la rupture du matériau.

La loi de fatigue pour un enrobé classique avec un bitume routier ordinaire est [réf. 44]:

Les paramètres de cette loi peuvent être adaptés à ceux des EME. La déformation est calculée sur base dumodule de rigidité du mélange. Dans DimMet, le module de rigidité de l’enrobé est déterminé à partir de larelation de Van der Poel et de la composition du mélange; on calcule un module différent en fonction de lasaison, ce qui veut dire en fonction de la température. Il faut noter que le facteur N est multiplié par un facteur 7qui prend en compte la faculté de récupération de l’enrobé.

Pour les chaussées semi-rigides, on utilise la loi de fatigue du béton maigre [réf. 45]:

Le calcul des contraintes et des allongements dans DimMet a été validé . Les structures de chaussée établiesavec DimMet ont en outre été comparées à celles proposées dans les «Standaardstructuren» de l’AWV [réf.38].La charge du trafic a pour cela été adaptée dans DimMet en fonction de la classe de trafic correspondante des«Standaardstructuren». Pour la comparaison, on a supposé un revêtement bitumineux avec un ensemble decouches de liaison constituées de BB-3B d’une épaisseur variable en fonction de la classe de trafic. Commecouche de roulement, c’est un BB-1B classique qui a été considéré. L’épaisseur de la couche de roulement étaitde 5 cm pour les classes de trafic les plus élevées (à partir de B3), et de 4 cm pour les classes inférieures. Lacomparaison des structures de chaussées calculées par DimMet et par les «Standaardstructuren» a permis deconstater que les deux méthodes offrent des résultats comparables (les détails de cette comparaison figurentdans la réf. 33). Ces résultats sont utilisés pour établir une comparaison avec des structures dont l’ensemble ouune partie des couches de liaison ont été remplacées par de l’EME.

130

ε=0,0016

4,76N

ε déformation à la base de la couche bitumineuse.

=

fl

log N 14

σbrσ

thσ1 –

+

brσthσ

1 – 0,75

σfl contrainte de flexion;σth contrainte thermique;σbr contrainte à la rupture.

5.1.2 Influence de l’EME sur le dimensionnement d’une chaussée

On a considéré deux types de chaussées dans lesquelles de l’EME a été utilisé au lieu des couches de liaisonclassiques en BB-3B. La figure 5.2 présente les différentes couches qui composent la structure classique d’unechaussée. Dans le premier cas, du BB-3B est conservé pour la couche de liaison 2; seule la couche de liaison 1 estremplacée par une couche d’EME. Dans le deuxième cas, l’ensemble des couches de liaison, les couches deliaison 1 et 2, est remplacé par de l’EME. Le premier cas est un cas typique qui peut être rencontré lors de larénovation d’une chaussée existante, tandis que le deuxième cas a principalement lieu lors de la pose d’unechaussée neuve.

On considère deux types de matériaux de fondation, à savoir une fondation en béton maigre (E = 15 000 MPa,Efissuré = 3 000 MPa), et une fondation en empierrement (E = 650 MPa). Dans le cas du béton maigre, l’épaisseurest de 200 mm pour les différentes classes de trafic, tandis que l’empierrement a une épaisseur qui varie de280 mm à 210 mm selon la classe de trafic (B1 à B8). La sous-fondation (épaisseur de 200 mm, E = 350 MPa) et lesol (CBR = 5) restent constants. Pour plus de détails, nous renvoyons à la réf. 33. Il faut noter que la rigidité detous les matériaux, à l’exception de l’enrobé, est indépendante de la température. A la réf. 39, il a été démontréque l’approche de Van der Poel qui est utilisée dans DimMet pour l’évaluation de la rigidité de l’enrobé peutégalement être utilisée pour les EME. Dans DimMet, les paramètres de fatigue ont en outre été adaptés dans lecas où la partie inférieure du revêtement bitumineux est constitué d’EME.

La figure 5.3 présente l’épaisseur du revêtement bitumineux en fonction de la classe de trafic pour les deuxcombinaisons de fondation et les trois différents cas de couches de liaison.

5

131


Figure 5.2 Couches constituant la chaussée

Revêtement bitumineux

Fondation

Sous-fondation

Sol

Les différentes couches ont une épaisseurspécifique qui dépend de la classe de

construction et des matériaux utilisés.

Couche de roulementCouche de liaison 1

Couche de liaison 2

B1 B2 B3 B4 B50

B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8

50

100

150

200

250

300

Figure 5.3 Epaisseur d’un revêtement bitumineux en fonction de la classe de trafic

Epai

sseu

r d

u r

evêt

emen

t b

itu

min

eux

(mm

)

Classe de trafic Classe de trafic

Couche de liaison: constituée d’un BB-3B classique

Couche de liaison inférieure: constituée de BB-3B; couche supérieure: constituée d’EME

Toutes les couches de liaison sont en EME

Fondation en béton maigre Fondation en empierrement

Lorsque seule la couche de liaison 1 est remplacée par de l’EME, le gain de durée de vie est minime. L’épaisseurde la couche bitumineuse ne peut être réduite que de quelques pour cents (3 à 5 %) pour obtenir une durée devie comparable à celle de la structure de référence. Ce résultat est logique, car la fatigue est dans ce cas toujoursdéterminée par le mélange BB-3B classique qui se situe au bas de la couche de liaison. L’EME situé à la partiesupérieure de la couche de liaison a, en raison de sa rigidité plus élevée, pour seul effet de diminuer lesdéformations à l’origine de la fatique.

Lorsque les deux couches de liaison sont remplacées par de l’EME, la durée de vie du revêtement bitumineuxaugmente de manière drastique. La déformation de la couche de liaison inférieure n’est pas seulement plusbasse en raison de la rigidité plus élevée de la couche de liaison, mais la résistance à la fatigue est maintenantégalement déterminée par l’EME. Dans le cas d’une fondation en béton maigre, l’épaisseur du revêtementbitumineux peut ainsi être réduite de 20 à 25 % pour obtenir une durée de vie comparable à celle du mélangede référence. Le gain d’épaisseur le plus important (30 %) a été obtenu avec une fondation en empierrement. Ilest bon de noter que pour une fondation en empierrement, le gain d’épaisseur est plus grand pour les classesde trafic les plus élevées (intensité du trafic moindre). Des diminutions d’épaisseur allant jusqu’à 40 % sontmême ici possibles.

5.2 Mesures au déflectomètre à masse tombante sur la E19 avant etaprès la pose des EME

Pour étudier la portance de la chaussée, on a réalisé des mesures au déflectomètre à masse tombante sur letronçon expérimental, aussi bien avant qu’après la pose des différentes planches expérimentales. Le présentparagraphe donne les résultats de ces mesures et utilise le calcul inverse pour estimer la rigidité des différentescouches de la chaussée ainsi que l’impact des EME sur celle-ci.

5.2.1 Mesures au déflectomètre à masse tombante

Le déflectomètre à masse tombante («Falling Weight Deflectometer», ou plus brièvement FWD) donne, en neufpoints d’une structure, la déflexion sous une charge donnée (pour les revêtements bitumineux, généralement65 ± 5 kN) [réf. 42]. Ces points de mesure se situent à 0, 300, 600, 900, 1 200, 1 500, 1 800, 2 100 et 2 400 mm dupoint de chargement; les résultats de mesure constituent la «courbe de déflexion» de la structure sous la chargedonnée. La courbe de déflexion est déterminée par la structure de la chaussée, plus particulièrement parl’épaisseur et le module de rigidité des différentes couches constituantes.

En avril 2006, des mesures ont été réalisées avec deux déflectomètres à masse tombante, à savoir celui de l’AWVet celui du CRR. Les mesures ont été réalisées avec un impact de 50 kN et de 65 kN, et tous les résultats ontensuite été transposés pour un impact de 65 kN. La distance entre deux points de mesure successifs étaitd’environ 25 m. Une comparaison entre les deux déflectomètres a indiquée qu’ils fournissaient des résultatssimilaires (cf. doc. AVS748).

Les mesures sur la chaussée d’origine, avec unecouche de liaison en BB-3 classique, ont étéréalisées le 23/04/2003 par l’AWV, à unetempérature de 25 °C. Les mesures sur la chausséerenouvelée (couche de liaison supérieureremplacée par les différents EME et par lemélange de référence + nouvelle couche deroulement) ont été réalisées le 20/04/2006 avec ledéflectomètre à masse tombante du CRR, à unetempérature de 20 °C. Les déflexions maximalesmesurées (les déflexions en position 0, c.-à-d.directement en dessous de la charge) des deuxcampagnes de mesure sont présentées dans lafigure 5.4. Cette figure montre clairement unediscontinuité dans les déflexions mesurées àhauteur du point kilométrique 27.960. Si nouscomparons cela avec les inspections visuelles de la

132

Photo 5.1 Mesures au déflectomètre à massetombante à hauteur des planchesexpérimentales

structure, nous constatons que cette transition correspond à un changement de granulats dans la couche deliaison (cf. § 3.7.1.2). Dans la première partie du tronçon, la couche de liaison est constituée d’un mélange deporphyre et de gravier, (jusqu’àu point kilométrique 27.960); à partir de là, ce sont des granulats calcaires qui ontété utilisés. Il est possible que cette transition soit également associée à une différence dans les caractéristiquesde la fondation.

5.2.2 Calcul inverse de la rigidité des différentes couches constituantes

Si on connaît les épaisseurs, l’adhérence, le coefficient de Poisson, la valeur estimée du module de Young desdiverses couches ainsi que les caractéristiques de chargement , il est possible d’établir par «calcul inverse» lacourbe de déflexion et les modules d’élasticité des différentes couches de la chaussée [réf. 43].

Ce calcul inverse se fait avec les courbes de déflexion moyenne estimée, minimale et maximale dans unintervalle de confiance de 90 %. La courbe de déflexion moyenne estimée (qui ne correspond pas à une réalitéphysique) est la courbe de déflexion qui se rapproche le plus de la valeur moyenne des courbes de déflexionmesurées. Le calcul inverse vers la structure de la chaussée se fait selon une méthode itérative, telle que l’écartentre la courbe de déflexion moyenne mesurée et la courbe de déflexion calculée est minimisé.

Le calcul inverse a été réalisé à l’aide de DimMet. Pour plus de détails concernant la méthode de calcul inverse,nous renvoyons à la réf. 43. On a considéré un système trois couches constitué comme suit:

- première couche: revêtement bitumineux d’une épaisseur allant de 270 mm à 290 mm;- deuxième couche: empierrement mélangé à du sable, d’une épaisseur de 260 mm;- troisième couche: sol.

On est parti d’une adhérence de 0,1 (c.-à-d. pas ou peu d’adhérence) entre le revêtement bitumineux et lafondation et de 1 (c-.à-d. une adhérence parfaite) entre la fondation et le sol. Il faut noter que les donnéesrelatives aux épaisseurs de couches et aux matériaux qui ont été utilisées pour ce calcul, reposent sur des

5

133


27.400

27.400

0

0

27.600

27.600

27.800

27.800

28.000

28.000

28.200

28.200

28.400

28.400

28.600

28.600

28.800

28.800

29.000

29.000

29.200

29.200

29.400

29.400

50

50

100

100

150

150

200

200

250

250

300

300

Figure 5.4 Déflexion maximale mesurée sous le déflectomètre à masse tombante (65 kN), en fonction du point kilométrique

Déf

lexi

on

max

imal

e (μ

m)

Déf

lexi

on

max

imal

e (μ

m)

Résultats des mesures en 2003 sur la chaussée d’origine avec couche de liaison en BB-3

Résultats des mesures en 2006 sur la chaussée renouvelée,dont la couche de liaison supérieure est constituée des différents EME

Point kilométrique (m)


2003

2006

mesures réalisées lors de l’auscultation des planches expérimentales (cf. § 3.4.2 et § 3.4.6). Dans le calcul inverse,les modules des trois couches sont calculés, à savoir E1 pour le revêtement bitumineux, E2 pour la fondation etE3 pour le sol. Les documents doc. AVS604, doc. AVS605 et doc. AVS606 contiennent les détails concernant cecalcul inverse.

Les résultats du calcul inverse sur base des mesures de déflexion de 2003 et de 2006 sont présentés dans lafigure 5.5. Celle-ci donne les rigidités des trois couches. Si nous comparons les rigidités de la couche 2 et de lacouche 3 de 2003 et de 2006, nous ne constatons aucune différence significative entre les deux séries devaleurs. Ceci est logique, car ces couches n’ont pas été modifiées lors de la pose des planches expérimentales. Larigidité du sol, E3, est constante pour les différentes sections et est d’environ 200 MPa. Pour la fondation, on acalculé une rigidité qui varie entre 100 et 2 500 MPa. Nous voyons donc que la rigidité de la fondation, E2, estfonction de la localisation. Il n’a pas été possible de donner une explication unique à cette constatation. Il sepeut que, selon la localisation, un matériau différent ait été utilisé dans la fondation. Il est aussi possible qu’uneinfiltration d’eau à certains endroits ait réduit la portance de la fondation. De plus amples détails sont donnés àce sujet dans le doc. AVS606.

Ce sont surtout les modules du revêtement bitumineux qui nous intéressent, parce qu’une comparaison estpossible entre une structure sans et avec couche de liaison en EME. Le module de l’ensemble des couchesbitumineuses est représenté par E1 dans la figure 5.5. Pour permettre une meilleure comparaison, on a reprisdans la figure 5.6 le module moyen de l’ensemble du revêtement bitumineux par planche expérimentale. Il fautnoter que bien que les deux mesures aient été réalisées à une température différente, on a appliqué unecorrection de sorte que les deux séries de modules ont été ramenées à une température de 25 °C.

Dans la figure 5.6, nous voyons que le module de l’ensemble des couches d’enrobés varie entre 5 000 et 8 000 MPa.Ce graphique montre également que la différence de module avant et après la pose des EME est limitée. Pourprésenter cela de manière plus claire, la figure 5.7 donne la différence relative de module avant et aprèsrenouvellement de la chaussée. On voit clairement que les différences sont au maximum d’environ 12 %. Lesdifférences observées ne sont que peu significatives, car elles sont du même ordre de grandeur que des écartssur les valeurs calculées.

134

27.4000

27.600 27.800 28.000 28.200 28.400 28.600 28.800 29.000 29.200 29.400

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

6 000

7 000

8 000

9 000

10 000

Figuur 5.5 Modules E, établis par calcul inverse à partir des mesures de déflexion réalisées en 2003 sur lachaussée d’origine et en 2006 sur la chaussée renouvelée

Mo

du

le (M

Pa)


E1 - 2003

E1 - 2006

E2 - 2003

E2 - 2006

E3 - 2003

E3 - 2006

Au vu de la figure 5.1, on s’attendait toutefois, à 25 °C, à un gain de rigidité d’environ 20 % pour l’EME parrapport à un béton bitumineux classique. Différentes raisons peuvent être invoquées pour expliquer cette faibledifférence de rigidité avant et après la pose des EME. Une première explication est que la rigidité calculée ici estcelle de l’ensemble du revêtement et pas de l’EME seul; or celui-ci ne constitue qu’un pourcentage limité durevêtement total. De plus, l’ancien enrobé a une rigidité plus élevée qu’un enrobé neuf en raison du processusde vieillissement, ce qui fait qu’il n’y a qu’une différence limitée entre les modules du BB-3 originel vieilli et celuide l’EME neuf. De plus, la température de 25 °C est la température mesurée à la surface du revêtement; celle-cidiffère de la température au cœur de l’enrobé. Pour une même température à la surface, il se peut donc qu’il yait eu une évolution différente des températures en 2003 et en 2006 au sein du revêtement.

On peut donc conclure, sur base des mesures au déflectomètre à masse tombante et des calculs inverses quis’y rapportent, qu’aucune différence significative de rigidité et donc de portance du revêtement n’a étéobservée entre la chaussée d’origine avec une couche de liaison en BB-3 classique et la chaussée renouvelée,dont la couche de liaison supérieure a été remplacée par de l’EME. Ceci correspond aux calculs de dimension-nement du § 5.1.2.

5

135


1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

2 000

5 000

8 000

9 000

1 000

3 000

4 000

6 000

7 000

Figuur 5.6 Module calculé E1 du revêtement bitumineux total, pour chaque planche expérimentale

Mo

du

le (M

Pa)

Section

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-4

0

6

12

14

-2

2

4

8

10

Figuur 5.7 Différence relative de module du revêtement bitumineux totalavant et après la pose des planches expérimentales

Diff

éren

ce r

elat

ive

de

mo

du

le (%

)

Section

Résultats des mesures du 20/04/2006sur la chaussée renouvelée,dont la couche de liaison supérieureest constituée des différents EME

Résultats des mesures du 23/04/2003sur la chaussée d’origine avec couchede liaison en BB-3

5.3 Mesures d’allongement sur les planches expérimentales en EME

Pour acquérir de l’expérience dans l’installation des jauges de contrainte dans un revêtement et dans la mesuredes allongements sous trafic, il a été décidé d’intégrer dix capteurs dans les planches expérimentales en EME.Connaître les allongements dans les couches bitumineuses permet d’obtenir des informations sur la rigidité durevêtement à différentes températures. Ces allongements sont aussi associés, via les lois de fatigue, à la durée devie structurelle de la route.

Nous avons obtenu des informations sur l’installation de jauges de contrainte dans un revêtement auprès duLAVOC (le Laboratoire des voies de circulation) à Lausanne , qui jouit d’une longue expérience en la matière. Enmars 2006, l’installation du même type de jauges de contraintes a également été suivie dans une installationALT du LAVOC.

L’objectif est de venir régulièrement sur place et de réaliser, avec le système d’acquisition, des mesuresd’allongement dans les planches expérimentales lors du passage de trafic. Les allongements sont comparésavec ceux qui sont calculés au moyen du modèle multicouches de Burmister.

5.3.1 Installation

Les jauges de contrainte ont été placéestransversalement les unes à côté des autres àhauteur de la station de température (cf. § 4.2.1) –plus précisément dans la première voie decirculation à l’endroit où doit normalement sesituer la roue de droite. Elles ont été placées auniveau -12 cm (partie inférieure de la couche enEME) (cinq jauges de contrainte) et au niveau -3cm (partie inférieure du SMA) (cinq jauges decontrainte). Les jauges de contrainte ont unelongueur de 120 mm et les mesuresd’allongement interne sont possibles jusqu’à 70 °C.Chaque jauge est encastrée dans une résine qui al’élasticité adéquate pour permettre cetencastrement (cf. photo 5.2).

Les mesures prises sur le chantier pour protéger les jauges de contrainte lors de la pose des planchesexpérimentales ont bien été suivies et aucune jauge n’a été endommagée lors du passage de l’asphalteuse etdu train de compactage.

5.3.2 Simulation

Sur base d’un modèle multicouches de Burmister, une estimation des allongements attendus a été réalisée.

Les données d’entrée sont la composition de la chaussée (SMA-D2, EME, ancien enrobé existant, sous-fondationet sol) et les rigidités des diverses couches. La rigidité des nouvelles couches bitumineuses a été évaluée à partirde leur composition et de leurs caractéristiques rhéologiques. Pour les couches existantes, on a utilisé uneestimation (cf. doc. AVS603).

Les allongements sont calculés pour une charge d’essieu de 10 t.

Les allongements calculés à la partie supérieure du revêtement bitumineux sont de l’ordre de 100 à 130 μstrain(en compression), en fonction de ce qui est pris comme rigidité pour l’ancien enrobé.Les allongements calculés sur la partie inférieure de la couche de roulement en SMA sont de l’ordre de 60 à 70μstrain (de nouveau la compression). La couche en SMA est donc, sous l’axe de la charge, totalement encompression.

A la face inférieure de l’EME, nous calculons des allongements (traction) de 15 à 60 μstrain.

136

Photo 5.2 Collage des supports transversaux surl’enrobé

Cette importante variation est due au fait que l’axe neutre se déplace vers le bas à mesure que l’anciennecouche bitumineuse devient plus rigide. L’axe neutre se situe quelque part entre 100 mm et 120 mm deprofondeur, donc dans la couche d’EME, et assez proche de la face inférieure de l’EME. Les allongements les plusimportants (en traction) se produisent sur la face inférieure de l’ancienne couche bitumineuse: 100 à 150μstrain. Plus de détails dans le doc. AVS603.

5.3.3 Mesures

Le 01/06/2006, des mesures ont été réalisées à une température d’environ 12 °C.

On a échantillonné à une fréquence de 1 000 Hz, ce qui correspond à une mesure tous les 2,8 cm au passaged’un camion roulant à la vitesse de 100 km/h.

La mesure commence lorsqu’un certain niveau d’activation est atteint. Cela implique donc que l’on mesure encontinu, mais que les mesures ne sont transférées en fichier que si le niveau d’activation est dépassé. On mesurependant 1 s lors de chaque passage, ce qui est suffisant pour enregistrer l’entièreté du passage (si la vitesse duvéhicule est normale).

5.3.3.1 Jauges de contrainte au niveau -3 cm

La quatrième jauge parmi celles situées au niveau -3 cm (face inférieure du SMA; les jauges de contrainte sesituent en fait à une profondeur de -5 cm en raison du fraisage, de 2 cm de la couche de liaison, nécessaire pourla pose des jauges de contrainte) ne fonctionne pas. A la figure 5.8, nous observons d’abord un faibleallongement positif (traction) juste avant l’arrivée du premier essieu, ensuite un allongement négatif lors dupassage de l’essieu même, et enfin un faible allongement positif lorsque l’essieu s’en va. Il y a beaucoup de bruitde fond (ordre de grandeur: 5 μstrain) dans les signaux non filtrés. Il y en a beaucoup moins dans les signauxfiltrés. Nous devons toutefois veiller à ce que le filtrage n’élimine pas totalement le signal.

La grandeur des signaux se situe autour de 15-20 μstrain; c’est nettement moins que ce qui a été calculé.

5

137


Figure 5.8 Passage d’un camion avec deux essieux simples et un essieu tandem (niveau -3 cm)(fs = 1 000 Hz – filtré)

Les allongements (μstrain) sontprésentés en fonction du temps (1 s) – les deux essieux simplesdonnent ici des allongements plusgrands que l’essieu tandem.

Allo

ng

emen

t (μ

stra

in)

Temps (sec)

5.3.3.2 Jauges de contrainte au niveau -12 cm

La première des jauges de contraintes situées au niveau -12 cm (sous l’EME: les jauges de contrainte se situenten fait à une profondeur de -14 cm en raison du fraisage complémentaire de 2 cm de la couche inférieure deliaison) ne fonctionne pas.

Dans la figure 5.9, nous observons un allongement positif (traction) lors du passage d’un essieu, ce qui indiqueque l’axe neutre se situe dans l’EME lors de ce passage.

La grandeur des signaux est d’environ 10-15 μstrain. Selon la rigidité de la troisième couche bitumineuse, lesallongements calculés varient fortement à la face inférieure de l’EME.

Des mesures réalisées en hiver, à des températures basses de l’enrobé, ont donné des allongements plus petits(environ 7-8 μstrain).

5.3.4 Recommandations relatives aux mesures d’allongement

L’introduction de la rigidité mesurée sur l’ancien revêtement (p.ex. via des mesures de déflexion et calculinverse) peut permettre d’affiner la prévision de l’allongement. A l’heure actuelle, seules les valeurs estimées ontété utilisées dans le calcul.

Le rapport S/B (signal-bruit) des signaux mesurés doit être amélioré. Parmi les possibilités, on peut envisagersoit une amélioration de la protection contre l’influence électromagnétique à hauteur du boîtier de mesure versle système d’acquisition, soit l’intégration d’un hardware de filtrage dans le système d’acquisition, soit unpostfiltrage à l’aide de logiciels, etc.

Une fois que les signaux et que le calcul auront été affinés, on peut réaliser des mesures avec un véhicule donton connait la charge d’essieu afin d’en savoir plus sur les caractéristiques réelles de la structure.

Il est recommandé de réaliser des mesures régulièrement notamment sous diverses conditions extrêmes detempérature. Elles peuvent permettre d’en savoir plus sur la position de l’axe neutre et sur la répartition descharges dans la profondeur.

138

Figure 5.8 Passage d’un camion avec deux essieux simples et un essieu tridem (niveau -12 cm)(fs = 1 000 Hz – filtré à 50 Hz)

Les allongements (μstrain) sontprésentés en fonction du temps (1 s) – les deux essieux simplesdonnent ici des allongements plusgrands que l’essieu tridem.

Allo

ng

emen

t (μ

stra

in)

Temps (sec)

Une fois que les signaux auront été épurés, on peut déterminer par interpolation l’endroit où l’allongement leplus important se produit dans le sans transversal. Enfin, il reste la question de savoir comment cet allongementvarie au cours de la durée de vie du revêtement suite au vieillissement (et à la modification de leur rigidité) desdifférentes couches bitumineuses.

5.3.5 Conclusions relatives aux mesures d’allongement

L’installation des jauges de contrainte dans les planches expérimentales était la première expérience du CRRdans la pose de capteurs de ce type. L’expérience s’est déroulée comme on l’avait souhaité.

Un deuxième aspect concerne la mesure des allongements sur place. Il existe un système de mesure portableavec lequel on peut réaliser régulièrement des mesures d’allongement sur place. Ce système fonctionne commeil se doit.

De nouvelles mesures d’allongement seront réalisées à l’avenir. Les allongements mesurés peuvent donner desinformations sur la rigidité des différentes couches bitumineuses ; celles-ci peuvent dès lors être utiliséescomme données d’entrée lors des calculs de dimensionnement et de durée de vie.

5

139


141

6.1 Contexte

Dans sa majeure partie, le domaine routier relève du secteur public. L’attribution des marchés y suit des règlestrès strictes qui s’appuient entre autres sur des prescriptions techniques définies dans des cahiers de charges. Lamise au point de telles prescriptions, est donc une étape (quasi) obligée pour tout nouveau produit ou procédéintroduit sur le marché belge de la construction routière.

Les résultats obtenus lors des étapes précédentes du présent projet de recherches étant jugées positives, lemoment paraissait venu de passer à la rédaction de ces prescriptions.

Les propositions qui suivent ont été mises au point par le CRR sur base des résultats acquis lors des phasesantérieures (chapitre 2 à chapitre 5). Elles ont ensuite été discutées au sein du groupe de travail qui suivaitdepuis le départ l’évolution du projet. Pour rappel, ce groupe de travail regroupe, outre le CRR, desreprésentants de l’AWV et du MET en charge notamment de la mise au point des cahiers de charge type dansles régions flamandes et wallonnes. Dans un premier temps, ces prescriptions ont été rédigées de manière à êtreintégrées dans le SB250, les responsables techniques de la région flamande s’étant montrés particulièrementintéressés par une application rapide des EME. Il suffira ultérieurement de quelques adaptations mineures pourles adapter au RW99.

En accord avec nos partenaires, nous avons pris l’option de concevoir ces prescriptions sur un mode résolumentperformantiel (à l’inverse des prescriptions classiques du type «recette») conformément aux vœux de lacommission européenne. Ceci entraîne une diminution des exigences concernant le descriptif des matériaux,des compositions des mélanges et des procédés de mise en œuvre. Par contre, une série d’exigences a été miseau point concernant les prestations (maniabilité, orniérage, rigidité, fatigue, sensibilité à l’eau) auxquelles lesmélanges doivent satisfaire. Les exigences concernant entre autres les liants n’ont toutefois pas totalementdisparu: ces exigences, basées sur les résultats de nos études, permettent de cerner les produits les plus aptes àêtre utilisés pour réaliser les performances des mélanges. En résumé, l’entrepreneur reçoit davantage de libertéquant au choix de ses produits et de la composition des mélanges, mais doit pouvoir prouver sur base d’uneétude préalable plus poussée qu’à l’ordinaire, que le produit qu’il propose satisfait aux performances imposées.

Il est clair que l’étude préalable dont question ci-dessus présente un (sur)coût, mais sachant que les EME n’ontd’intérêt que pour une part limitée du réseau routier (à savoir les routes très lourdement et fortementchargées), l’administration estime que cette situation particulière justifie pleinement ces coûts supplémentaires.

Signalons enfin que le projet de prescriptions intègre les nouvelles normes européennes concernant lesenrobés [réf. 40] et les méthodes d’essais associées (normes de la série EN-12697). Un certain nombre decompléments ont néanmoins été introduits là où celles-ci s’avéraient nécessaires pour caractériser certainsaspects indispensables non couverts par les normes européennes.

6.2 Composition des EME

6.2.1 Emploi de GDB

Dans un premier temps, il a été décidé d’interdire l’emploi de GDB dans la fabrication des EME. Cette décision,qui pourra être revue ultérieurement, repose sur les arguments suivants:

- dans la plupart des cas, les GDB à incorporer contiennent un liant plus mou que le liant de base des EME.L’adjonction de GDB diminue donc les performances, notamment la résistance à l’orniérage, du mélange.Ceci a du reste été mis en évidence tant au niveau des études (cf. § 2.4.3.5) que lors de la réalisation desplanches expérimentales (cf. § 3.9.3.6);

Chapitre 6Prescriptions du cahier des charges

Prescriptions du cahier des charges

6

Chapitre 6

- complémentairement, les études ont montré que l’ajout de GDB n’améliorait ni la rigidité, ni la résistance àla fissuration par fatigue des EME;

- lorsque des GDB sont utilisés dans des mélanges pour lesquelles des exigences performantielles ont étéfixées, il faut non seulement contrôler l’homogénéité de ces GDB, mais également établir des exigencesconcernant leurs caractéristiques qualitatives (par exemple la pénétration du liant). Nous devons en effetêtre sûrs que les GDB qui seront utilisés lors de l’exécution ont les mêmes caractéristiques que ceux utilisésdans le cadre de l’étude préliminaire. Ces possibilités de contrôle ne sont pas encore disponibles. Quelquesidées à développer pour rendre cela possible:

- constituer une base de données GDB;- les GDB doivent être traités de la même manière que toute autre matière première (pierres, sable, etc.) et

doivent donc répondre à des exigences précises.

6.2.2 Choix des constituants

L’entrepreneur est libre de choisir les granulats qu’il souhaite utiliser pour autant que le mélange et lerevêtement satisfassent aux exigences imposées (cf. tableau 6.3). Les granulats doivent bien sûr satisfaire auxexigences classiques communes à tous les granulats pour mélanges de couches de liaison.

Le liant est obligatoirement un bitume routier dur de la classe 10/20 ou 15/25 ou un bitume à indice depénétration positif de classe 20/30. Les exigences actuelles du SB250 concernant ces liants sont d’applicationsauf que le point de fragilité Fraass est remplacé par une température critique mesurée par l’essai BBR. Uneexigence concernant le module complexe du liant mesurée par l’essai DSR a également été ajoutée. Letableau 6.1 résume ces nouvelles exigences.

6.2.3 Composition

Un calibre maximal de 14 mm est prescrit. L’objectif est de limiter, dans un premier temps tout au moins, lesmélanges à ceux pour lesquels une certaine expérience a été acquise. Seuls les mélanges 0/14 ont été testésdans le cadre du présent projet. Ce sont aussi les mélanges les plus utilisés en France, pays ayant une grandeexpérience avec les EME.

L’entrepreneur a le choix entre un enrobé à squelette sableuxou un enrobé à squelette pierreux. Cette latitude résulte du faitque de bonnes performances peuvent être obtenues avec lesdeux types de mélanges. Ceci a été démontré tant par lesétudes que par les planches expérimentales.

La granulométrie du mélange doit s’inscrire dans le fuseau(assez large) défini ci-après; ce fuseau est conforme à la normeEN 13108-1 [réf. 40].

Une teneur minimale en liant de 5,2 % en masse du mélange(c.-à-.d. 5,5 % en masse des granulats) est imposée. Si la massevolumique des granulats est différente de la valeur de 2,65g/cm3, la teneur minimale est corrigée en multipliant par unfacteur α, où α = 2,65/masse volumique.

142

Tableau 6.1 Exigences complémentaires concernant les liants (cf. § 3.9.1.3.2)

Bitume dur10/20 ou 15/25

Bitume PI+

BBR (température critique maximale)(1) NBN-EN 14771 [réf. 32] -10 °C -10 °C

G* (DSR 52 °C, 1,6 Hz) NBN-EN 14770 [réf. 31] > 100 kPa > 70 kPa

(1) Température à laquelle le module «S» (après 60 s) est égal à 300 MPa ou la pente «m» (après 60 s) est égale à 0,3

Tableau 6.2Granularité des EME: passant aux tamis

Tamis (mm) %

20 100

14 90 – 100

6,3 40 – 70

2 25 – 50

0,25 10 – 25

0,063 5 – 7,5

Cette exigence trouve sa justification dans les résultats des études effectuées (cf. chapitre 2). Bien que la normefrançaise NFP-98-140 [réf. 1] n’impose pas de teneur minimale en liant, mais une valeur minimale du module derichesse, on constate que la teneur en liant qui suit de cette méthode pour les EME de classe 2 correspondapproximativement à la limite proposée ci-dessus.

6.3 Etudes préliminaires et informations à fournir

6.3.1 Etudes préliminaires

En Flandre, le mélange doit préalablement être enregistré. La procédure actuellement prévue au SB250 estcomplétée par ce qui suit.

Outre les informations classiques relatives au mélange et à ces constituants, l’entrepreneur devra fournir uneétude théorique de composition du mélange (par exemple d’après le logiciel PradoWin [réf. 5]) ainsi que lesrésultats des essais suivants:

- résistance à l’orniérage;- sensibilité à l’eau;- teneur en vides (compacteur giratoire);- module de rigidité;- résistance à la fissuration par fatigue.

Les résultats fournis doivent prouver que le mélange proposé satisfait aux exigences de performances ci-après.

Les exigences du tableau ci-dessus reposent sur les résultats obtenus dans la phase «études» de ce projet (cf. chapitre 2), sauf en ce qui concerne la sensibilité à l’eau, pour laquelle on utilise l’exigence actuelle pour lescouches de liaison.

6

143

Chapitre 6Prescriptions du cahier des charges

Tableau 6.3 Performances des EME

* L’essai est effectué à 30 °C car l’essai à 15 °C n’est pas suffisamment discriminant pour les EME.** Cet essai de flexion deux points est réalisé selon la norme, à l’exception de ce qui suit:

- les dimensions de l’éprouvette sont modifiées: B = 90 mm ; b = 30 mm ; e = 30 mm ; h = 350 mm;- l’essai se fait à contrainte imposée et non à déplacement imposé;- dix éprouvettes au minimum sont testées.

L’essai est réalisé à une température de 15 °C et à une fréquence de 30 Hz.La valeur ε6 est la déformation initiale (déformation de l’éprouvette au début de l’essai de fatigue) qui mène à une rupture à1 million de cycles. Cette valeur est déduite de la courbe de fatigue.

*** L’essai est réalisé avec le dispositif de grandes dimensions à une température de 50 °C. La résistance à l’orniérage estcaractérisée par la valeur de P3LD (en %), à savoir l’orniérage proportionnel après 30 000 cycles avec le dispositif de grandesdimensions.

Caractéristique Exigence Norme

Sensibilité à l’eau ≥ 60 % cf. § 2.4.6.2.4NBN-EN 12697-12

[réf. 25]

Teneur en vides (après 100 girations)

≥ 2 %≤ 6 %

cf. § 2.4.2.4NBN-EN 12697-31

[réf. 7]

Résistance à l’orniérage ≤ 5 % cf. § 2.4.3.5NBN-EN 12697-22

[réf. 8] ***

Module de rigidité (30 °C, 10 Hz) ≥ 4 000 MPa cf. § 2.4.4.4EN 12697-26, annexe A *

[réf. 19]

Résistance à la fatigue (ε6) ≥ 100 μ cf. § 2.4.5.4EN 12697-24, Annexe A **

[réf. 21]

6.3.2 Autres informations à fournir

En vue d’élargir les informations disponibles concernant l’influence de l’extraction sur les caractéristiques duliant, l’entrepreneur doit fournir les informations suivantes:

– la teneur en liant après extraction. La méthode d’extraction employée et le solvant utilisé doivent êtrementionnés;

– la pénétration (5 s) et la température de ramollissement A&B du liant extrait. Ces valeurs doivent êtrecomparées à celles déclarées par le fournisseur.

6.4 Le revêtementLes épaisseurs nominales du revêtement (à choisir par le CSC) sont de 70, 80, 90, 100 ou 110 mm. Ceci divergefortement des habitudes belges où, selon les prescriptions actuelles, l’épaisseur maximale des BB-3A ne dépassepas 80 mm. Toutefois la facilité avec laquelle les EME se sont laissés compacter sur nos planches expérimentales(dont l’épaisseur variait entre 90 et 100 mm) ainsi que les bons résultats obtenus du point de vue de lacompacité (cf. § 3.9.3.3 et § 3.9.3.5), relayant ainsi l’expérience française, nous confortent dans la faisabilité decette proposition.

6.5 Fabrication et poseLes EME sont assimilés aux BB en ce qui concerne les durées de malaxage.

On se réfère aux fiches techniques des liants en ce qui concerne les températures à respecter au plant(stockage, enrobage) et au chantier (compactage).

Les épaisseurs importantes des EME les font assimiler aux BB-3A: le refroidissement lent qui résulte del’épaisseur des couches fait qu’ils peuvent être posés jusqu’à des températures assez basses (> 2 °C). Par contreun minimum de deux compacteurs par finisseur est nécessaire pour assurer une énergie de compactagesuffisante eu égard à l’épaisseur de la couche.

6.6 ContrôlesTous les contrôles (et exigences subordonnées) prévus au SB250 restent d’application, les EME étant assimilésaux BB et plus particulièrement aux BB-3A. Les planches expérimentales ont en effet montré que les EMEpouvaient satisfaire pleinement aux exigences en vigueur pour les BB-3A, notamment en matière de teneurs envides (cf. § 3.9.3.3).

144

145

L’étude de laboratoire et les planches expérimentales ont montré l’applicabilité de la technologie des EME auniveau belge. Ces mélanges, lorsqu’ils sont correctement formulés et bien mis en œuvre réalisent un excellentcompromis entre les propriétés essentielles exigées pour une couche de liaison, à savoir: une rigidité élevée, unefaible teneur en vides, une faible sensibilité à l’eau ainsi qu’une bonne résistance à l’orniérage et à la fissurationpar fatigue. Pour réaliser l’opération avec succès, nous recommandons le respect des points suivants.

7.1 Domaine d’utilisation

7.1.1 Trafic

Les EME sont à utiliser sur les routes à trafic lourd et important (par exemple classes B1 et B2 en Flandre ouréseau I en Wallonie). Etant donné leur coût plus élevé, l’emploi des EME ne se justifie pas pour des conditionsde trafic moins exigeantes.

7.1.2 Les EME en tant qu’élément de la structure de la chaussée

Au niveau de la structure de la chaussée, les EME remplacent l’ensemble des couches de liaison ou sont utiliséscomme couche supérieure de cet ensemble (donc immédiatement sous la couche de roulement). C’est à ceniveau de la structure que les caractéristiques des EME sont les plus utiles. L’étude structurelle effectuée (cf. § 5.1.2) montre que le remplacement d’un ensemble de couches de liaison de type classique (BB-3) par desEME permet un gain de 20 à 40 % d’épaisseur de ces couches de liaison en fonction du type de fondation et detrafic. Si l’on remplace la seule couche supérieure de l’ensemble des couches de liaison par un EME, ce gain nedépasse pas 5 %. Ceci est du reste confirmé par les mesures effectuées à l’aide du déflectomètre à massetombante sur les planches expérimentales (cf. § 5.2.2).

7.1.3 Epaisseurs des couches d’EME

Les EME sont destinées aux couches de forte épaisseur. Sur base de l’expérience acquise au niveau des planchesexpérimentales (facilité de compactage et bons résultats au niveau de la compacité), nous pouvonsrecommander la mise en œuvre de couches en épaisseur nominale de 70, 80, 90, 100 ou 110 mm.

7.2 ConstituantsLe choix des constituants repose davantage sur les performances des EME plutôt que sur des exigences propresaux constituants. Les recommandations ci-dessous concernant les constituants, contribuent à la réalisation deces performances.

7.2.1 Liants

Les liants à utiliser sont des liants spéciaux dont l’emploi est indispensable à l’obtention des performancesattendues pour les EME. Actuellement, nous recommandons un bitume routier dur de la classe 10/20 ou 15/25ou un bitume à indice de pénétration positif de la classe 20/30.Complémentairement, il est recommandé de vérifier la température critique BBR de ces liants (celle-ci est unindice du risque de fissuration à froid des EME) ainsi que le module complexe DSR (celui-ci donne uneestimation de la sensibilité thermique de la rigidité des liants). Des valeurs concrètes de ces paramètres sontproposées au tableau 6.1.

Chapitre 7Conclusions et recommandations

Conclusions et recommandations

7

Chapitre 7

7.2.2 Pierres

Les essais à «l’eau bouillante» ont montré qu’il y a une excellente adhésivité entre le calcaire et les liants utilisés.Ceci a pour conséquence que, pour les mélanges étudiés, les EME à base de pierres calcaires ont de meilleuresperformances en matière de fissuration par fatigue que les EME à base de porphyre. Il convient toutefois designaler qu’en matière de rigidité, ces performances varient dans l’ordre inverse.

Lorsqu’on veut privilégier l’adhésivité et la résistance à la fatigue, il y a donc lieu de préférer l’emploi degranulats calcaires. Ce choix ne comporte aucun risque significatif de perte de rigidité, car les différences derigidité sont généralement faibles et la rigidité des EME (quelles que soient les pierres qui les constituent) est entout cas supérieure à celle de mélanges classiques du type BB-3, notamment aux températures élevées.

7.2.3 GDB

Les études ont montré que les prestations telles la rigidité et les résistances à l’orniérage et à la fissuration parfatigue des EME sont influencées par la qualité des GDB (notamment la pénétration du liant et le type degranulats). Il a été démontré que, pour les mélanges testés dans le cadre de la présente étude, l’adjonction deGDB, n’améliore généralement pas les prestations précitées des EME. Quoique les mélanges testés satisfont auxrecommandations concernant les performances des EME (cf. § 7.4.2), il n’y a pas lieu de recommander, dans lasituation actuelle, l’emploi de GDB dans les EME. Un argumentaire détaillé à ce sujet est donné au § 6.2.1. Lasituation est toutefois susceptible de se modifier bientôt lorsque les résultats de recherches en cours [réf. 47]auront été validés.

7.3 Composition des mélanges

7.3.1 Type de mélange

Les études et les planches expérimentales ont montré qu’il était possible de réaliser des EME de qualité aussibien avec des mélanges à squelette sableux qu’avec des mélanges à squelettes pierreux. Notons toutefois que larésistance à la fissuration par fatigue des mélanges à squelette sableux est légèrement plus élevée que celle desmélanges à squelette pierreux; c’est l’inverse en ce qui concerne la rigidité.

7.3.2 Calibre maximal

Tant les études et les réalisations expérimentales effectuées dans le cadre de ce projet que l’expériencefrançaise montrent qu’il est possible de réaliser d’excellents EME avec un calibre 0/14. Ces mélanges permettentde réaliser une large gamme d’épaisseurs de couches (entre 70 et 110 mm).

7.3.3 Granularité

Le type de granularité (continue ou discontinue) sera choisi en fonction du mélange à réaliser (squelettesableux ou pierreux). Les courbes granulométriques seront déterminées dans le cadre de l’étude de formulation(cf. § 7.4.1) de manière à satisfaire aux exigences relatives aux prestations à atteindre par le mélange. Un fuseaugranulométrique est donné à titre indicatif au tableau 6.2.

7.3.4 Teneur en liant

Un EME est (comparativement aux BB-3 classiques), par essence, un mélange riche en liant. Quoique la teneurexacte en liant se détermine lors de l’étude de formulation, il est bon de vérifier que celle-ci ne tombe pas endeçà d’une valeur de 5,2 % (en masse du mélange). Cette valeur limite est équivalente, pour les squelettespierreux, à celle obtenue par la méthode du module de richesse [réf. 6] préconisée en France pour les EME declasse 2. Il a été démontré dans ce pays, que l’emploi de plus faibles valeurs de liant (EME de classe 1) aboutissaità des EME de faible durabilité.

Il va de soi qu’il existe aussi une limite supérieure à la teneur en liant, sans quoi les vides risquent d’êtresurremplis, aboutissant ainsi à une instabilité du mélange (principalement pour les squelettes sableux). Cettelimite devra, le cas échéant, être établie lors de la vérification des prestations de l’EME effectué dans le cadre del’étude de formulation (§ 7.4.2).

146

7.4 Etudes pour la mise au point des mélanges

Les EME étant d’application récente en Belgique, nous recommandons instamment d’effectuer une étudepréliminaire approfondie de ces mélanges. Cette étude concerne la mise au point de la composition desmélanges et leur optimisation par le contrôle de leurs performances. Cette démarche s’inscrit dans le nouveaucontexte de spécifications performantielles (par opposition aux prescriptions du type «recette», courammentappliquée jusqu’à présent) en voie d’application par les futurs CCT belges (cf. chapitre 6), répondant ainsi ausouhait de la commission européenne.

7.4.1 Mise au point de la composition

La méthode volumétrique de formulation des mélanges du CRR, reposant sur le logiciel PradoWin, est bienadaptée à la formulation des EME. Pour ces mélanges, il est en effet particulièrement important de tendre versune faible teneur en vides, sans pour autant courir le risque d’un surremplissage des vides par le liant.Pour les mélanges à squelette pierreux, le calcul à l’aide de la méthode du «module de richesse» [réf. 6] peut êtreutilisé à titre de contrôle. Cette méthode ne peut toutefois pas être utilisée pour les mélanges à squelette sableux.

7.4.2 Contrôle des performances

Comme expliqué ci-dessus, les compositions mises au point doivent être optimisées par le contrôle desperformances des mélanges.

Il convient d’adapter la composition des mélanges, en s’appuyant sur les résultats des essais performantiels,jusqu’à l’obtention de mélanges satisfaisants.

7.4.2.1 Teneur en vides et compactabilité

Etant donné l’importance de la teneur en vides pour les performances des EME, il est recommandé d’étudiercette caractéristique lors de la phase de formulation. L’essai au compacteur giratoire convient à la vérification dela compactabilité et de la teneur en vides. Des valeurs de références à ce sujet sont données dans le tableau 6.3.

7.4.2.2 Résistance à l’orniérage

Quoique la plupart des EME présentent une résistance à l’orniérage nettement plus élevée que celles desmélanges classiques du type BB-3, il est quand même nécessaire de contrôler cette caractéristique à l’aide d’essaisà l’orniéreur. On trouvera au tableau 6.3 les valeurs maximales recommandées pour la profondeur d’ornières. Lecas échéant, la composition du mélange devra être modifiée pour satisfaire à ces recommandations.

Notons que la teneur en liant et en filler ainsi que l’ajout de GDB influence les performances en matièred’orniérage. On trouvera plus de détail à ce sujet au § 2.4.3.5.

7.4.2.3 Module de rigidité

Le module de rigidité caractérise la contribution de la couche à la portance globale de la structure de lachaussée. Cette caractéristique étant principalement importante aux températures de service élevées et l’étudeayant montré qu’il était plus facile de différencier les variantes sur base de leur rigidité à 30 °C que sur base decelle à 15 °C, nous recommandons de mesurer le module à la température de 30 °C selon la méthode décrite à laréf. 19. Un seuil de valeur à obtenir est proposé au tableau 6.3.

Le type de liant ainsi que la teneur en liant influencent le module de rigidité. L’étude a cependant montré qu’à30 °C, tous les EME testés, même les mélanges sensibles à l’orniérage (riches en liant), ont une rigiditésupérieure à celle des mélanges classiques (BB-3). Ce gain de rigidité s’estompe lorsque la température diminue(15 °C), principalement pour les mélanges à squelette sableux.

Rappelons que pour les mélanges testés dans le cadre de la présente étude, les modules de rigidité à 30 °C desmélanges à squelettes sableux sont moins élevés que ceux des mélanges à squelette pierreux et que l’ajout deGDB n’améliore pas la rigidité.On trouvera plus de détail à ce sujet au § 2.4.4.4.

7

147


7.4.2.4 Résistance à la fissuration par fatigue

La résistance à la fatigue conditionne également la durabilité du revêtement, principalement lorsqu’il est soumisà des charges lourdes et fréquentes. Nous recommandons dès lors de contrôler cette caractéristique selon laméthode décrite à la réf. 20. Les valeurs minimales à atteindre sont indiquées au tableau 6.3.

Par rapport à un BB-3B classique, la résistance à la fatigue des EME est très élevée, en raison de la teneur plusélevée en liant. On peut donc s’attendre à une durée de vie considérablement plus longue. Les performances dela variante EME sensible à la fissuration font partie des moins bonnes parmi celles des EME étudiés. Cependant,elles restent meilleures que celles d’un BB-3B classique.

Rappelons aussi que pour les EME examinés dans le cadre de la présente étude, les mélanges à base de pierrescalcaires présentent une meilleure résistance à la fissuration par fatigue, mais que l’ajout de GDB n’améliore pascette caractéristique. On trouvera plus de détails à ce sujet au § 2.4.5.4.

7.4.2.5 Sensibilité à l’eau

L’essai de traction indirecte («Indirect Tensile Strength», ITS), effectué avant et après conditionnement selon laméthode d’essai décrite à la réf. 25 en combinaison avec la réf. 26 est une méthode qui convient pour estimer lasensibilité à l’eau, et donc de manière indirecte la durabilité des EME.

Les teneurs en vides influençant fort le résultat des essais, il est recommandé de les mesurer sur deséprouvettes réalisées à l’aide du compacteur giratoire ou de les mesurer sur des carottes extraites de plaquesd’enrobés préparées à l’aide du compacteur de plaques; les éprouvettes préparées à l’aide de la dame Marshallprésentent en effet une trop grande dispersion, notamment pour les squelettes pierreux.

Les valeurs minimales conseillées pour la sensibilité à l’eau sont renseignées au tableau 6.3.

Sur base de l’étude réalisée, on peut conclure que toutes les variantes d’EME sont caractérisées par une faiblesensibilité à l’eau et par conséquent, on peut considérer que leur durabilité est excellente. Cependant, ladiminution de la teneur en liant (p.ex. variante sensible à la fissuration) se reflète dans un rapport ITS plus bas, etdonc dans une sensibilité à l’eau plus élevée. Aucun impact négatif n’a été constaté lors de l’emploi de GDB. Ontrouvera plus de détails à ce sujet au § 2.4.6.2.4.

7.5 Planches expérimentalesL’expérience avec les EME étant relativement récente en Belgique, nous recommandons, de testerexpérimentalement en vraie grandeur tout nouveau mélange mis au point sur base d’une étude préliminaire (cf. § 7.4). Cette planche expérimentale (environ 150 m x largeur d’une bande) permettra de se familiariser avecla fabrication et la mise en œuvre de ce nouveau mélange. Elle devrait notamment permettre de cerner lesparamètres de la mise en œuvre (températures des mélanges, atelier de compactage) et de contrôler la qualitéde la couche réalisée (teneurs en vides, homogénéité, etc.).

Il convient de profiter de cette planche expérimentale pour procéder à l’étalonnage des mesures augammadensimètre au cas où ce type de mesures est envisagé dans les chantiers ultérieurs. Un exemple de cetype de planche expérimentale et de cet étalonnage du gammadensimètre est donné à la réf. 30.

7.6 Fabrication

7.6.1 Contrôle des constituants

Il va de soi que comme pour tout enrobé, la qualité des constituants doit être contrôlée. Ceci concerne surtoutles liants qui sont un des éléments essentiels à la base des performances des EME mais aussi les GDB dont lescaractéristiques peuvent influencer ces performances. On a en effet constaté, pour la plupart des liants étudiés,des variations dans les caractéristiques classiques (pénétration et température A&B) entre les différents lots defabrication; ces variations peuvent parfois être tellement grandes que les spécifications du producteur n’ont pastoujours été respectées. Il faut être particulièrement attentif à cela.

148

7.6.2 Processus de fabrication

Le processus de fabrication n’est pas différent de celui utilisé pour les mélanges classiques du type BB-3. Tout auplus un contrôle plus strict des températures (notamment du liant et du mélange) est-il nécessaire. En effet, lesliants spéciaux utilisés pour les EME étant parfois plus visqueux, ils nécessitent souvent une températurelégèrement plus élevée pour en assurer le pompage et le dosage correct. En lien avec cette mêmecaractéristique, les EME sont généralement produits à une température légèrement plus élevée que lesmélanges classiques afin de permettre leur mise en œuvre correcte sur chantier. Nous recommandons deprendre contact avec le fournisseur de liant pour obtenir les valeurs de températures à respecter.

7.6.3 Contrôle de la fabrication

Nous recommandons de contrôler le plus rapidement possible (sur base d’analyses) le dosage en liant des EME.Des erreurs de dosage peuvent en effet être dus à la viscosité (élevée) du liant ou être influencés par le degré deremplissage de la cuve de liant. Un contrôle rapide permet une intervention immédiate au niveau du dosage.

7.7 Mise en œuvre

7.7.1 Epandage

L’épandage des EME se fait de la même manière et avec le même matériel que celui des enrobés classiques detype BB-3, sauf que les températures des enrobés peuvent être plus élevées au moment de l’épandage eu égardà la viscosité éventuellement plus élevée des EME.

Les épaisseurs importantes des EME les font assimiler aux BB-3A: le refroidissement lent qui résulte del’épaisseur des couches fait qu’ils peuvent être posés jusqu’à des températures de l’air assez basses (> 2 °C).

7.7.2 Compactage

Un minimum de deux compacteurs par finisseur est nécessaire pour assurer une énergie de compactagesuffisante eu égard à l’épaisseur de la couche.L’atelier de compactage comprendra idéalement un rouleau à pneu et un rouleau à jantes lisses permettant unevibration verticale ou une oscillation horizontale.Vu la viscosité probablement plus élevée du mélange, il est possible que les températures de compactage desEME soient plus élevées que celles des enrobés classiques du type BB-3; on consultera à ce sujet les fournisseursde liants.Sur base des informations disponibles actuellement, le nombre recommandé de passages minimum (à effectuerimmédiatement après épandage) s’établit comme suit: trois allers-retours du rouleau à pneu, suivi de deuxallers-retours du rouleau lisse (vibrant ou oscillant).

Il est très difficile de prévoir une règle générale concernant le nombre de passages à effectuer. Celui-ci dépenden effet des caractéristiques de l’atelier de compactage, de l’évolution de la température de la couche (fonctionde sa température initiale, de son épaisseur et des conditions climatiques). Des mesures de densité à l’aide d’ungammadensimètre peuvent être très utiles pour assister le compactage lors de son exécution. Celles-ci serontd’autant plus efficaces qu’une planche d’essai aura préalablement été réalisée en vue d’étalonner legammadensimètre (cf. § 7.5).

Les planches expérimentales ont confirmé la facilité avec laquelle l’ensemble des EME testés s’est laissécompacter.

7.7.3 Caractéristiques de la surface

Les EME présentent un aspect visuel qui peut être différent de celui des couches de liaison classiques de typeBB-3. Les EME étant riches en liant, il est normal qu’ils présentent parfois superficiellement des zoneslégèrement grasses. Ces zones ne sont pas forcément l’indice d’une instabilité de la couche. Il a en effet étédémontré au niveau des planches expérimentales que, s’il y a effectivement un lien entre les zones grasses et lateneur en vides déterminées sur les carottes extraites aux mêmes emplacements, ces teneurs en vides sontconformes aux exigences actuelles relatives aux BB-3 (à l’exception de la variante en squelette sableux

7

149


comprenant des GDB). La bonne stabilité de ces mélanges est du reste confirmée par les essais effectués ausimulateur de trafic sur les carottes des planches expérimentales (cf. tableau 3.32).

Il n’y a aucune difficulté à réaliser une excellente planéité de surface. Les mesures réalisées sur les planchesexpérimentales à l’aide de la règle de 3 m et avec l’ARAN confirment ce fait.

7.8 Contrôles a posterioriLes planches expérimentales ont montré que les EME correctement réalisés satisfont à toutes les exigencescommunément admises pour les couches de liaison de type BB-3A ou B, notamment en ce qui concerne lesteneurs en vides et les compacités relatives. Nous recommandons donc le contrôle de ces exigences.Au cas où un étalonnage du gammadensimètre a été effectué (cf. § 7.5), la détermination des teneurs en videssur carottes peut être remplacée par des mesures effectuées à l’aide de cet appareil.

La compacité relative peut être évaluée au départ de mesures effectuées au compacteur giratoire. Uncompactage insuffisant du chantier, qu’il soit dû à un compactage insuffisant ou à une température decompactage trop basse, peut être constaté en comparant la MVA des carottes de chantier à celle deséprouvettes compactées à l’aide du compacteur giratoire au départ des matériaux en vrac provenant descarottes de chantier. Cette méthode permet de s’affranchir des éprouvettes Marshall, dont la confection est trèsdélicate, principalement dans le cas des mélanges à squelette pierreux.

Complémentairement, étant donné les fortes épaisseurs de la couche, il est utile de vérifier visuellementl’homogénéité du compactage sur les carottes.

150

151

Les résultats obtenus dans le cadre de ce projet de recherche permettent de donner le feu vert à l’application àgrande échelle des EME sur le réseau routier belge. Pour rappel, ces mélanges concernent uniquement lescouches de liaison (ou la couche supérieure de celles-ci) des réseaux lourdement et fortement chargés quipourront ainsi bénéficier d’une durée de vie améliorée en particulier du point de vue sensibilité à l’eau etrésistance à l’orniérage et à la fissuration. Pour permettre l’emploi de ces EME sur le réseau routier public, desprescriptions de type performantiel (une première en Belgique) ont été établies. Il va de soi que, vu le caractèrenovateur de cette technologie en Belgique, ces nouvelles réalisations se feront avec les précautions nécessairesincluant notamment des études préliminaires poussées et, le cas échéant, des planches expérimentales.

Il est en effet vrai que, même si l’acquis suite à cette recherche est considérable, un certain nombre d’aspectrestent dans l’ombre, notamment concernant le comportement à long terme de ces enrobés.Les planches expérimentales ayant à peine deux ans, on poursuivra au cours des prochaines années, conjointe-ment aux mesures de températures et de trafic, les mesures et observations relatives au comportement de cessections: examen visuel, mesures de profondeur d’ornières, relevé de la fissuration et planéité.

Par ailleurs, d’autres aspects mériteraient encore quelques investigations ou confirmations. Citons, à titred’exemple, parmi les points mis en évidence au cours de la recherche, ceux concernant le vieillissement du liantet la caractérisation des liants après récupération:

- le vieillissement de production qui est normalement simulé avec le vieillissement RCAT à court terme(équivalent au RFTOT) est, selon les résultats de la présente étude, sous-estimé dans le cas des EME. Ceci estconfirmé aussi bien par les résultats DSR que BBR. Ce vieillissement plus important peut probablement êtreattribué aux températures de production plus élevées des EME et à la nature des bitumes;

- les températures critiques BBR des liants des EME sont devenues moins négatives après récupération. Oubien les liants sont devenus plus sensibles à la fissuration à basse température en raison du vieillissementde production, ou bien les caractéristiques déterminées ont été influencées par la procédure derécupération.

L’observation des planches expérimentales devrait nous éclairer sur le bien-fondé des hypothèses évoquées ci-dessus.

Les quelques points qui restent à approfondir ne devraient cependant pas empêcher les EME de prendreprochainement leur essor en Belgique. Conscient des difficultés liées à toute nouvelle technologie, le CRR sepropose de mettre les connaissances qu’il a acquises en la matière à la disposition du monde professionnelintéressé et notamment les entrepreneurs, les auteurs de projets, les gestionnaires de voirie et les laboratoiresconcernés. A leur demande, le CRR peut prodiguer des conseils en matière, de projet, de mise au point desmélanges, des essais à faire dans le cadre de l’étude préliminaire, de réalisation de planches expérimentales, defabrication, de mise en œuvre et de contrôles des EME.

Chapitre 8Conclusions générales et perspectives

Conclusions générales et perspectives

8

Chapitre 8

153

Annexe 1Liste des ouvrages consultés

Liste des ouvrages consultés

Annexe 1

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159

Annexe 2Quelques caractéristiques des compacteurs utilisés

Quelques caractéristiques des compacteurs utilisés

2

Annexe 2

Annexes

Lors de la pose des planches expérimentales, les compacteurs suivant ont été utilisés:

- compacteur à pneus Bomag BW24;- rouleau tandem Bomag BW174AD;- rouleau tandem Bomag BW184AD;- rouleau tandem Hamm DV90;- petit rouleau tandem Hamm HD10;- rouleau tridem Hamm HW90.

Quelques caractéristiques des compacteurs utilisés sont reprises dans le tableau ci-dessous (données fourniespar VBG).

Compacteur à pneus Largeur Poids Charge par roue Nombre de roues

Bomag BW24 1,98 m 24 t 3 t 8

Rouleau tandem Largeur Poids Charge linéaireVibrationsverticales

Vibrationshorizontales

Bomag BW174AD 1,68 m 9,8 t 29 kg/cm oui oui

Bomag BW184AD 1,80 m 13,2 t 37 kg/cm oui oui

Hamm DV90 1,68 m 9,4 t 28 kg/cm oui oui

Hamm HD10 1,00 m 2,6 t 12 kg/cm oui non

Rouleau tridem Largeur Poids Charge linéaireVibrationsverticales

Vibrationshorizontales

Hamm HW90 2,02 m 12,5 t - - -

- grande roue 1,00 m - 44 kg/cm - -

- petites roues 0,55 m - 68 kg/cm - -

161

Annexe 3Prévision de la teneur en vides à l’aide du gammadensimètre

Prévision de la teneur en vides à l’aide du gammadensimètre

3

Annexe 3

Annexes

Au § 3.8.8, nous avons indiqué qu’une estimation correcte de la teneur en vides repose entre autres surl’utilisation d’une corrélation entre les MVA mesurées sur carottes et celles mesurées à l’aide de la sonde. Cettecorrélation est, en principe, propre à chaque mélange.

Etablissement des régressions entre les MVA mesurées avec le gammadensimètre et les MVA mesurées demanière hydrostatique sur carottes

Ces régressions sont déterminées pour chaque section, aux six points où l’on a utilisé à la fois legammadensimètre et prélevé des carottes (cf. § 3.8.9.4 et § 3.8.13.2).Pour les couches de liaison, d’autres régressions ont été calculées, par familles de mélanges: squelette pierreux,squelette sableux, avec ou sans GDB.Ci-dessous un exemple de ces calculs. Les autres figurent dans les documents doc. AVS717, doc. AVS718 etdoc. AVS722.

Numéro CRR Point n°MVA Sonde

(g/cm3)(x)

MVA hydrostatique(g/cm3)

(y)

3932/3 2.3 2,505 2,445

3932/4 2.4 2,480 2,433

3932/6 2.6 2,500 2,458

3932/7 2.7 2,461 2,418

3932/8 2.8 2,447 2,414

3932/9 2.9 2,440 2,416

Moyenne 2,431

a b R2

0,6243 0,8872 0,8754

Min Max

2,414 2,458

Max - Min = 0,044

Section 2

2,400

2,410

2,420

2,430

2,440

2,450

2,460

2,470

2,430 2,440 2,450 2,460 2,470 2,480 2,490 2,500 2,510

MVA

Hyd

rost

atiq

ue

(g/c

m3 )

MVA Sonde (g/cm3)

y = 0,6243x + 0,8872

R2 = 0,8754

Le tableau ci-après (AVS731) donne une synthèse des régressions obtenues.

Il apparaît que les coefficients de corrélation (R2) ne sont pas fameux pour les couches de liaison; certains sontmême mauvais (sections 3, 4 et 7) et rendent les régressions peu fiables. Ceci est dû à l’«étendue» des MVA danslaquelle la régression a été calculée. Cette étendue est normalement supérieure à 0,130 g/cm3 (pour les sections3 et 4, elle se situe respectivement à 0,022 et 0,016 g/cm3).Une deuxième raison pour laquelle ces régressionsne sont pas bonnes, est qu’elles ont été déterminées sur six valeurs seulement (normalement dix , cf. réf. 30).Les coefficients R2 des régressions qui ont été déterminés pour les familles de mélanges sont meilleurs que lesprécédentes.

Concernant la couche de roulement (section 11), le coefficient de corrélation établi est très bon (0,96). L’étenduedes MVA y est en effet plus grande (0,119 g/cm3).

Prévision de la teneur en vides

Les régressions déterminées ci-avant ont été utilisées pour calculer les teneurs en vides sur base des MVAmesurées avec les gammadensimètres (en tenant compte du biais et des MVM mesurées sur les échantillons devrac).

162

MVA hydrostatique

(g/cm3)(Max - Min)

a b R²

Section 1 0,047 0,2633 1,7936 0,7089

Section 2 0,044 0,6243 0,8872 0,8754

Section 3 0,022 0,1617 2,0208 0,1904

Section 4 0,016 0,3420 1,5671 0,3648

Section 5 0,098 0,6032 0,9346 0,7585

Section 6 0,038 0,5079 1,1649 0,8609

Section 7 0,069 0,2552 1,8128 0,2430

Section 8 0,054 0,7375 0,5977 0,7566

Section 9 0,030 0,2790 1,7489 0,6126

Section 10 0,095 0,6500 0,8187 0,7406

Section 11 0,119 1,0483 -0,1511 0,9651

Squelette pierreux 0,135 0,5269 1,1255 0,6832

Squelette pierreux + GDB 0,135 0,5099 1,1663 0,6825

Squelette sableux 0,070 0,7002 0,6933 0,7860

Squelette sableux + GDB 0,070 0,5652 1,0270 0,6392

y = ax + b

x = MVA sondey = MVA hydro

(cf. les documents doc. AVS717, doc. AVS718 et doc. AVS722

163

Annexe 3Prévision de la teneur en vides à l’aide du gammadensimètre

3 Annexes

Les résultats relatifs aux couches de liaison sont rassemblés dans les doc. AVS714 (régressions individuelles) etAVS719 (régressions par famille). Dans ces tableaux figurent également les différences avec les teneurs en videsmesurées sur les carottes entières (quelques valeurs figurent également dans les deux dernières colonnes dutableau 3.13).

Nous voyons dans les documents susmentionnés que, bien que les régressions sur lesquelles reposent lesprévisions ne soient pas excellentes, les teneurs en vides estimées sont proches des teneurs mesurées:

- seules trois (des soixante-trois) valeurs individuelles des teneurs en vides estimées (régressionsindividuelles) s’écartent de plus de 1 % des teneurs en vides mesurées; deux de ces trois valeurs concernentla section 7, dont la régression est une des plus mauvaises;

- la situation est presque identique lorsqu’on utilise les régressions par familles: quatre des soixante-troisvaleurs s’écartent de plus de 1 %.

Pour le SMA, il a été possible de contrôler la correspondance entre les teneurs en vides mesurées et cellesprévues (sur base des régressions) aux six points de mesure de la section 11, où ont été prélevées les carottes.Les résultats de cette comparaison figurent dans le doc. AVS723. La correspondance est très bonne: l’écart leplus important entre ces valeurs est de 0,5 %. La corrélation établie pour la section 11 a dès lors servi pourprédire la teneur en vides du SMA sur les planches expérimentales: voir le doc. AVS729 et la dernière colonnedes tableaux 3.19 et 3.34.

165

Annexe 4Composition de l’enrobé de référence

4

Annexe 4

Annexes

Composition de l’enrobé de référence

VAN GORP nv ContactpersoonMerksemsebaan 298 Pieter Veulemans2110 Wijnegem (03)360 87 63

TECHNISCHE FICHE Deze code moet op elke leveringsbon worden vermeld : 801/64 / 2003/31114/0 Wijnegem

Type : AB-3A Volgens bestek SB 250 van 17-07-2000

Type asfaltmengsel : AB-3AHet bindmiddelmengsel bevat 39.9% bindmiddel uit asfalt(puin)granulaten.

Samenstelling GrondstoffenMassaprocenten % Soort Keuring

(rekening houdend met volumemassa's) 28.5 Kalksteen 14/20 C I BENORsteenfractie 58.19 6.5 Kalksteen 7/14 C I BENORzandfractie 35.33 5.5 Kalksteen 2/7 C II BENOR

vulstoffractie 6.48100.00 2.8 Kalksteen 0/2 A 20 II a PB BENOR

bindmiddel 4.60 7.0 Kalksteen 0/2,5 A 2 II A BENOR6.4 Grof Scheldezand 0/1 intern6.4 Fijn Scheldezand 0/1 intern1.20 aanvoervulstof 2A BENOR37.5 asfaltpuingranulaten

2.77 B 50/70 COPRO

Experimentele studieResultaat : 4.60 % bindmiddelSVM : 2.417 kg/dm³MVM : 2.522 kg/dm³HR : 4.2 %HRAO : 71.3 %

MarshallproefStabiliteit : 15012 NVloei : 2.8 mmQuotiënt : 5361 N/mm Productie-eenheden

Dit zijn de resultaten van de originele studie. 801/64 Wijnegem recept: 31114Merksemsebaan 298 Eric Van Gorp2110 Wijnegem (03)360 87 77

Korrelverdeling VulstofZeef (mm) 32 25 20 14 10 7 4 2 1 0,5 0,25 0,125 0,063 %Zeefrest (%) 0.0 0.0 4.4 26.2 34.7 41.9 52.1 59.2 64.6 68.6 76.5 90.0 93.9 6.12

Aanbevolen temperatuursgebied bij het spreiden : 120 tot 160 °C.

De verantwoordingsnota 801/64 / 2003/31114 is verkrijgbaar op aanvraag bij de fabrikant. Stempel registratie : Enkel geldig met COPRO-stempel in het juiste vakje : blz. 1/1

Geldig tot : 021022

14/09/2006

167

Liste des abréviations

A&B Anneau et Bille AWV Agenschap Wegen en Verkeer (Flandre)B Bouwklasse (= classe de trafic) selon SB250BAU Bande d'arrêt d'urgenceBB Béton bitumineuxBBME Béton bitumineux à module élevéBBR Bending Beam RheometerBBTM Béton bitumineux très mince (anciennement RMD)CBR California Bearing RatioCCT Cahier des charges typeCKB Commissie voor de Kwaliteit van Bitumineuze Verhardingen CP Coefficient de planéitéCSC Cahier spécial des chargesDSR Dynamic Shear RheometerDTT Direct Tensile TestED Enrobé drainantEME Enrobé à module élévéEN Norme européenneEPFL Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (Suisse)FWD Falling Weight Deflectometer (Déflectomètre à masse tombante)GDB Granulat de débris bitumineuxIR Infra-rougeITS Indirect Tensile StrengthLAVOC Laboratoire des voies de circulation (Lausanne, Suisse)LCPC Laboratoire central des ponts et chaussées (France)MET Ministère wallon de l'équipement et des transportsMVA Masse volumique apparenteMVM Masse volumique maximaleNBN Norme Belge NF Norme FrançaiseNJ Note justificativeNR2C New Road Construction ConceptsPCG Presse à cisaillement giratoirePen PénétrationPI Penetration Index (Indice de pénétration)RCAT Rotating Cylinder Ageing TestRTFOT Rolling Thin-Film Oven TestSB StandaardbestekSMA SplittmastixasphaltZSV Zero Shear Viscosity

169

Liste des tableaux

1.1 Données concernant les liants transmises pas les fournisseurs 41.2 Données des fournisseurs: Etudes EME 51.3 Composition du mélange M400 71.4 Composition et caractéristiques de l’EME 0/14 et de l’enrobé classique BB-3B étudiées par la CKB 7

2.1 Présélection des variantes expérimentales 102.2 Choix des matériaux pour l’étude de faisabilité 122.3 Composition du mélange à squelette pierreux 132.4 Granularité du mélange à squelette pierreux (passant: % en masse) 132.5 Composition du mélange à squelette sableux 142.6 Granularité du mélange à squelette sableux (passant: % en masse) 142.7 Teneur en vides (%) à 60 et à 100 girations 152.8 Orniérage proportionnel PiLD (%) en fonction du nombre de cycles 162.9 Courbes granulométriques types selon la série européenne de tamis, suite à l’étude de faisabilité 172.10 Caractéristiques des matériaux pour l’étude approfondie 182.11 Caractéristiques des matériaux pour l’études des variantes expérimentales 192.12 Pénétration (pen) et température Anneau & Bille (A&B) des liants étudiés avant et après le

vieillissement RCAT à court terme et comparaison avec les valeurs du fournisseur 212.13 Valeurs du module de rigidité G* à différentes températures et fréquences pour les quatre liants

avant vieillissement (pour comparaison avec la figure 2.9: E* = 3 G*) 242.14 Valeurs du module de rigidité G* à différentes températures et fréquences pour les quatre liants

après vieillissement RCAT courte durée (pour comparaison avec la figure 2.10: E* = 3 G*) 242.15 Augmentation relative du module de cisaillement G* suite au vieillissement RCAT à court terme 252.16 Température d’équiviscosité EVT2 des quatre liants 252.17 Température à laquelle l’allongement à la rupture est de 1 % lors de l’essai DTT 262.18 Composition des variantes pour l’étude approfondie 302.19 Composition pour l’étude des variantes des planches expérimentales 322.20 Températures et temps de chauffe pour la préparation des enrobés en laboratoire 332.21 Aperçu des résultats au compacteur giratoire (étude approfondie) 352.22 Aperçu des résultats au compacteur giratoire (étude des variantes des planches expérimentales) 372.23 Influence du liant sur l’orniérage 422.24 Influence de l’utilisation de GDB sur l’orniérage 432.25 Variantes du mélange à squelette pierreux avec GDB 432.26 Variantes de teneur en liant pour le mélange à squelette pierreux 442.27 Variantes de teneur en liant pour le mélange à squelette sableux 442.28 Variantes de teneur en filler 452.29 Résultats des modules de rigidité à 15 °C et 30 °C et pour une fréquence de 10 Hz 472.30 Résultats des mesures de fatigue: inclinaison a, allongement pour 1 million de

cycles de chargement (ε6), et durée de vie pour un allongement de 120 microstrains (N) 512.31 Résultats des essais à l’eau bouillante 552.32 Aperçu de la sensibilité à l’eau des EME dans le cadre de l’étude approfondie 592.33 Aperçu de la sensibilité à l’eau des EME dans le cadre de l’étude des mélanges pour

planches expérimentales 622.34 Aperçu de la sensibilité à l’eau des EME correspondant aux planches expérimentales

(éprouvettes confectionnées par compactage Marshall) sur du matériau en vrac échantillonné lors de la mise en œuvre des planches expérimentales 63

2.35 Aperçu de la sensibilité à l’eau des EME sélectionnés correspondant aux planches expérimentales (éprouvettes obtenues par carottage sur chantier) 65

2.36 Choix définitif des variantes pour les planches expérimentales 66

170

3.1 Epaisseur moyenne (mm) des couches du revêtement bitumineux 703.2 Orniérage mesuré avec l’ARAN le 26/06/2003. Valeurs moyennes en mm 713.3 Caractéristiques des liants tels que repris au cahier spécial des charges 743.4 Fuseau granulométrique des mélanges EME 753.5 Epaisseur moyenne (extrême) des couches en mm 773.6 Températures (°C) recommandées par les fournisseurs 793.7 Etat du revêtement juste avant son fraisage 793.8 Implantation des sections expérimentales 803.9 Timing d’exécution des principales phases du chantier 813.10 Aperçu des données relatives aux températures 863.11 Températures mesurées (°C) lors de la mise en œuvre des couches de liaison 883.12 Nombres de passes de compactage lors de la pose des couches de liaison 893.13 Estimation des teneurs en vides des couches de liaison 903.14 Comparaison des MVM (g/cm3) 913.15 Observations de la surface des couches de liaison juste après leur achèvement 923.16 Planéité mesurée (règle de 3 m) 933.17 Valeurs moyennes de CP2,3 à la surface des EME 933.18 Aperçu des températures du SMA 943.19 Estimation des teneurs en vides du SMA 963.20 Caractéristiques des liants 973.21 Valeurs G* à 52 °C et 1,6 Hz 1013.22 Augmentation de G* (G*vieilli/G*non vieilli) à 52°C et 1,6 Hz 1013.23 Valeurs des angles de phase à 52 °C en 1,6 Hz 1013.24 ZSV à 60 °C des liants récupérés 1023.25 Résultats BBR sur les liants originels et sur les liants récupérés 1033.26 Aperçu de la composition des couches de liaison 1063.27 Teneur en vides lors de l’essai au compacteur giratoire après 100 girations 1073.28 Compacité relative des carottes de chantier, par rapport aux éprouvettes compactées à l’aide du

compacteur giratoire et de la dame Marshall 1093.29 Epaisseur moyenne (mm) 1093.30 Teneurs en vides mesurées sur les carottes proventant des planches expérimentales 1113.31 Compacités relatives (CR) (moyenne de 3 mesures, sauf section 10) 1123.32 Résultats des essais au simulateur de trafic effectués sur les carottes extraites des

sections expérimentales 1133.33 Composition du SMA 1133.34 Teneurs en vides de la couche de roulement en SMA (%) au droit des sections expérimentales

(estimation au départ des mesures au gammadensimètre) 114

4.1 Classes pour le comptage du trafic 1274.2 Nombre total et moyen de véhicules par jour sur la première voie de circulation

(avec couche de liaison en EME) 1274.3 Nombre total et moyen de véhicules par jour sur la deuxième voie de circulation 128

6.1 Exigences complémentaires concernant les liants 1426.2 Granularité des EME: passant aux tamis 1426.3 Performances des EME 143

171

Liste des photos

2.1 Orniéreur 382.2 Effet de l’action de l’eau sur l’adhésivité bitume-granulat, testé avec l’essai à l’eau bouillante 562.3 Dispositif d’essai pour la détermination de la résistance à la traction indirecte 582.4 Ruptures observées après la réalisation de l’essai de traction indirecte, respectivement avant

(gauche) et après (droite) conditionnement (EME à squelette sableux + 25 % de GDB) 60

3.1 Vue du carottage 703.2 La fissure est limitée aux 2 couches supérieures 713.3 Prélèvements de fraisats pour l’étude 783.4 Inspection visuelle préalable au chantier: fissures longitudinales 803.5 Fraisage de l’ancien revêtement 813.6 Restes de la première couche inférieure après fraisage: Section 1 823.7 Vue générale de la centrale d’enrobage 843.8 Epandage de l’EME 873.9 Compactage 883.10 Mesures au gammadensimètre 903.11 Pose de la couche de roulement 94

4.1 Le véhicule de mesure ARAN 1174.2 124

5.1 Mesures au déflectomètre à masse tombante à hauteur des planches expérimentales 1325.2 Collage des supports transversaux sur l’enrobé 136

173

Annexe

Annexes

Liste des figures

2.1 Courbes granulométriques types des variantes EME 112.2 Situation des variantes EME à squelette pierreux et sableux dans le triangle de Richardson 122.3 Granularité des granulats utilisés dans l’étude de faisabilité 132.4 Essais au compacteur giratoire sur le mélange à squelette pierreux 152.5 Essais au compacteur giratoire sur le mélange à squelette sableux 152.6 Orniérage proportionnel en fonction du nombre de cycles 162.7 Granularités des granulats pour l’étude approfondie 202.8 Granularités des granulats pour l’étude des variantes des planches expérimentales 202.9 Module de rigidité [E*] en fonction de la température des quatre liants à 10 Hz avant vieillissement 242.10 Module de rigidité [E*] en fonction de la température des quatre liants à 10 Hz après vieillissement

RCAT à court terme 252.11 Allongement à la rupture en fonction de la température du bitume 4 262.12 Teneur en vides en fonction du nombre de girations pour les variantes à squelette pierreux 342.13 Teneur en vides en fonction du nombre de girations pour les variantes à squelette sableux 352.14 Courbes du compacteur giratoire des mélanges à squelette pierreux 362.15 Courbes du compacteur giratoire des mélanges à squelette sableux 372.16 Profondeur proportionnelle d’ornière des variantes à squelette pierreux 392.17 Profondeur proportionnelle d’ornière des variantes à squelette sableux 392.18 Essais d’orniérage sur les mélanges à squelette pierreux 402.19 Essais d’orniérage sur les mélanges à squelette sableux 412.20 Corrélation entre l’EVT2 des quatre liants et la profondeur proportionnelle d’ornière des

mélanges à squelette pierreux confectionnés avec ces liants 422.21 Augmentation de l’orniérage en fonction de la teneur en liant (pour un même bitume)

pour le mélange à squelette sableux des variantes pour les planches expérimentales 442.22 Essai de flexion en deux points sur des éprouvettes trapézoïdales, pour la détermination

du module de rigidité 462.23 Module de rigidité des mélanges étudiés en fonction de la température,

pour une fréquence de 10 Hz. 482.24 Courbes de fatigue des EME étudiés 522.25 Comparaison des pourcentages de désenrobage pour les différentes combinaisons bitume-granulat 552.26 Influence de la méthode de compactage sur le rapport ITS des EME 64

3.1 Schéma global du site 683.2 Coupe de l’ornière au point kilométrique 28.150 déduite des mesures au transversoprofilomètre

et des carottes 723.3 MVA lors du compactage 903.4 Principe de la mesure BBR et paramètres S(60s) et m(60s) 993.5 Teneur en vides à 100 girations 108

4.1 Mesure de l’orniérage: frayée de droite 1194.2 Mesure de l’orniérage: frayée de gauche 1194.3 Mesure de la planéité: onde courte: CP2,5 1204.4 Mesure de la planéité: onde moyenne: CP10 1214.5 Mesure de la rugosité: frayée de droite 1224.6 Minima de températures par mois et par profondeur 1254.7 Maxima de températures par mois et par profondeur 1254.8 Température moyenne par mois et par profondeur 1254.9 Histogramme des températures pour la période de novembre 2006 à octobre 2007 126

174

5.1 Comparaison de la rigidité d’un BB-3B classique et d’un EME. Les rigidités ont été calculées à l’aide de la méthode de Van der Poel 129

5.2 Couches constituant la chaussée 1315.3 Epaisseur d’un revêtement bitumineux en fonction de la classe de trafic 1315.4 Déflexion maximale mesurée sous le déflectomètre à masse tombante (65 kN),

en fonction de la cumulée 1335.5 Modules E, établis par calcul inverse à partir des mesures de déflexion réalisées en 2003

sur la chaussée d’origine et en 2006 sur la chaussée renouvelée 1345.6 Module calculé E1 du revêtement bitumineux total, pour chaque planche expérimentale 1355.7 Différence relative de module du revêtement bitumineux total avant et après la pose des

planches expérimentales 1355.8 Passage d’un camion avec deux essieux simples et un essieu tandem

(niveau -3 cm)(fs = 1 000 Hz – filtré) 1375.9 Passage d’un camion avec deux essieux simples et un essieu tridem

(niveau -12 cm) (fs = 1 000 Hz – filtré à 50 Hz) 138

175

Note préliminaire: les documents «doc. EMExxx» et «doc. AVSxxx» mentionnés dans le texte sont des documentsinternes au CRR. Sauf si ces documents sont confidentiels, ils peuvent être obtenus sur demande au CRR(s'adresser à C. De Backer).

1. Enrobés hydrocarbonés – Couches d’assises: enrobés à module élevé (EME).Norme française NF P98-140, novembre 1999.

2. A. Vanelstraete,DSR results on the binders.NR2C Project, Innovation 1A, version of 12/06/2007.

3. Standaardbestek 250 voor de wegenbouw – Versie 2.1.Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, 2006.

4. A. Vanelstraete,Orniérage: un problème résolu (?).Journée du bitume, 19 mars 2003.

5. Centre de recherches routièresCode de bonne pratique pour la formulation des enrobés bitumineux.Recommandations CRR, R 69/97, 1997.

6. Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud.LCPC, CR 39, juillet 2006.

7. Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 31: Confection d'éprouvettes à lapresse à compactage giratoire.NBN EN 12697-31:2007.

8. Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 22: Essai d'orniérage.NBN EN 12697-22:2004/A1:2007.

9. Bitumes et liants bitumineux – Détermination de la pénétrabilité à l'aiguille.NBN EN 1426:2007.

10. Bitumes et liants bitumineux – Détermination du point de ramollissement – Méthode Bille et Anneau.NBN EN 1427:2007.

11. A. Verhasselt,Short- and Long-Term Ageing of Bituminous Binders – Simulation with RCAT Method.6th International Symposium on Performance Testing and Evaluation of Bituminous Materials ( PTEBM’03), April 2003,Zurich, paper 128.

12. Bitumes et liants bitumineux – Détermination de la résistance au durcissement sous l'effet de la chaleur et de l'air – Partie 1:Méthode RTFOT.NBN EN 12607-1:2007.

13. Détermination de la norme du module complexe en cisaillement (mode «AS») des liants bitumineux.Mode opératoire CRR MM-SPT-01.01.

Liste des références

176

14. Détermination de la norme du module complexe en traction-compression (mode «TC») des liants bitumineux.Mode opératoire CRR MM-SPT-01.02.

15. Bitumes et liants bitumineux – Détermination de la température d'équiviscosité basée sur la mesure de la viscosité à faibletaux de cisaillement utilisant un rhéomètre à cisaillement dynamique (DSR) en mode oscillatoire à basse fréquence.prEN-ZSV prCEN/TS 15324, version de novembre 2006.

16. Standard Test Method for Determining the Fracture Properties of Asphalt Binder in Direct Tension (DT).D6723-01 (DTT) ASTM D 6723-01.

17. Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 35: Malaxage en laboratoire.NBN EN 12697-35:2004/A1:2007.

18. Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 33: Confection d’éprouvettes aucompacteur de plaque.NBN EN 12697-33:2004/A1:2007.

19. Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 26: Rigidité.NBN EN12697-26:2004.

20. Détermination de la résistance à la fissuration par fatigue.Mode opératoire CRR/OCW IX-02.

21. Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 24: Résistance à la fatigue.NBN EN 12697-24:2004/A1:2007.

22. Test de désenrobage à l'eau bouillante de pierres enrobées par un liant hydrocarboné.Mode opératoire CRR – MF 65/91, 1991.

23. Mélanges bitumineux - Essais pour enrobés à chaud - Partie 11: Détermination de l'affinité granulat-bitume,Partie C: Méthode de désenrobage à l’eau bouillante.NBN EN 12697-11:2005.

24. F. Choquet, A.Verhasselt,La mesure objective de l’adhésion bitume-granulat – Test de désenrobage à l’eau bouillante.5e Congrès Eurobitume, Stockholm, 1993, vol. IA, p. 267-270.

25. Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 12: Détermination de la sensibilité àl'eau des éprouvettes bitumineuses.NBN EN 12697-12:2004.

26. Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour enrobés à chaud – Partie 23: Détermination de la résistance à la tractionindirecte des éprouvettes bitumineuses.NBN EN 12697-23:2003.

27. Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour enrobés à chaud – Partie 8: Détermination de la teneur en vides deséprouvettes bitumineuses.NBN EN 12697-8:2003.

28. Mélanges bitumineux – Méthodes dessai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 30: Confection d'éprouvettes parcompacteur à impact.NBN EN 12697-30:2004/A1:2007.

29. Bestek nr. 16DA/04/62: Uitvoeren van een proefvak in asfalt met verhoogde stijfheid (AVS) op de E19 te Kontich.Administratie Wegen en Verkeer; Afdeling Wegen en Verkeer Antwerpen

177

30. C. De Backer, L. Glorie,Comparaison de quatre appareils pour la mesure in situ de la densité des revêtements bitumineux.Compte rendu de recherche CRR – CR 44/07, 2007.

31. Bitumes et liants bitumineux – Détermination du module complexe en cisaillement et de l'angle de phase – Rhéomètre àcisaillement dynamique (DSR).NBN EN 14770:2006.

32. Bitumes et liants bitumineux – Détermination du module de rigidité en flexion – Rhéomètre à flexion du barreau (BBR).NBN EN 14771:2005.

33. F. Vervaecke,Vergelijking standaardstructuren klassieke mengsels met AVS mengsels door middel van de DimMet-software.OCW, 2007.

34. DimMET, logiciel pour le dimensionnement des chaussées.Développé par CRR et Febelcem pour MET, 2001-2005.

35. A. Vanelstraete, S. Vansteenkiste, J. De Visscher, N. Piérard, F. Vervaecke, J. Maeck,Prestatiegerichte proeven voor bitumineuze materialen: validatie van Europese proefmethodes voor bindmiddelen enontwikkeling van duurzaamheisproeven.Eindverslag periode 2004-2006.

36. Centre de recherches routièresCode de bonne pratique pour le choix du revêtement bitumineux lors de la conception ou de l’entretien des chaussées.Recommandations CRR R78/06.

37. C. De Backer,Les températures dans les structures routières.CRR – La Technique routière – N° 2/1980.

38. Standaardstructuren – Dimensionering en keuze van de verharding.Administratie Wegen en Verkeer, Agentschap Infrastructuur, Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap,http://wegen.vlaanderen.be/documenten/bouwklasse/, 2003.

39. F. Vervaecke, J. Maeck, A. Vanelstraete,Comparison of the Modulus of High-Modulus Asphalt Mixtures – Experimental Determination and Calculation.6th RILEM International Conference on Cracking in Pavements, Chicago, USA, 2008.

40. Mélanges bitumineux – Spécifications des matériaux – Partie 1: Enrobés bitumineux.NBN EN 13108-1:2006.

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42. FWD Project Level Guide.Final Report COST336, Chapter 4, to be published.

43. F. Van Cauwelaert,Pavement Design and Evaluation.Febelcem, 2004.

44. J. Verstraeten, V. Veverka, L. Francken,Rational and Practical Designs of Asphalt Pavements to Avoid Cracking and Rutting.5th International Conference on the Structural Design of Asphalt Pavements, Ann Arbor (Michigan, USA), 1982.

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45. VENCON 2.0, dimensioneringsprogramma voor betonwegen.CROW, cd-rom D925, Ede, 2004.

46. Carlbro Intelligent Solutions,User's Manual for RoSy Design Roads,September 2001.

47. Development, Assessment and Application of Innovations for Interurban Infrastructures – Innovation 2.1 A – Technical report« Development of High Performance Underlayers with Low Cost Materials and High Percentage of Re-Use».NR2C Report, Deliverable 2.2, 2007.

Compte rendu de recherche CRR – CR43/07 – 2007

Enrobés à module élevé (EME) : de la conception à la mise en œuvre / De Backer, C., Denolf, K.,De Visscher,J., [et al.]

- Bruxelles : Centre de recherches routières, 2007.

- 196 p.

- (Compte rendu de recherche ; 43).

Le présent compte rendu de recherche se situe dans le cadre de la recherche d’une solution auproblème de l’orniérage des routes belges fortement chargées. Selon les expériences à l’étranger, lesEME (enrobés à module élevé) constituent un excellent compromis pour la durée de vie globale(orniérage, fissuration, etc.) des couches de liaison des chaussées lourdement chargées. L’objectif de larecherche a été de démontrer la faisabilité de cette solution au niveau belge et d’acquérir lesconnaissances indispensables à une formulation, une fabrication et une mise en ouvre correctes.

Une importante étude en laboratoire a permis de sélectionner neuf variantes d’EME à mettre en ouvresur un chantier expérimental (autoroute E19 à Kontich). Après presque deux ans d’utilisation, cessections expérimentales se comportent parfaitement.

Les résultats engrangés tant au cours de l’étude de laboratoire que lors de la réalisation du chantierexpérimental ont permis de mettre au point des prescriptions prêtes à être insérées dans les CCT et ontservi de base à des recommandations destinées aux divers intervenants susceptibles d’utiliser cettetechnologie : les bureaux d’études, les entrepreneurs, les gestionnaires de voiries et les laboratoiresnotamment.

Classification ITRD

50 – Construction et contrôle d'exécution

Mots-clés ITRD

6136 – MESURE ; 6155 – APPAREIL DE MESURE ; 5908 – MASSE VOLUMIQUE ; 6706 – RAYON GAMMA ;6726 – RAYONNEMENT (NUCL) ; 6226 – IN SITU ; 6237 – LABORATOIRE ; 5700 – CAROTTE ;6253 – PRELEVEMENT ; 6216 – NON DESTRUCTIF ; 2778 – ROUTE EXPERIMENTALE ; 2980 – COUCHE DEROULEMENT ; 2990 – COUCHE DE LIAISON ; 4967 – ENROBE ; 5920 – TENEUR EN EAU ;6722 – TEMPERATURE

Termes additionnels

COMPARAISON ; DENSIMETRE ; GAMMADENSIMETRE ; CHAMP ELECTROMAGNETIQUE

Commande

Réf.: CR43/07 Prix: 25,00 € (excl. 6 % TVA) Fax: +32 2 766 17 87

E-mail: [email protected]

Dépôt légal: D/2007/0690/10ISSN: 1376 - 9359

C e n t r e d e r e c h e r c h e s r o u t i è r e s

Etablissement reconnu par application de l'Arrêté-loi du 30 janvier 1947

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1200 Bruxelles

Tél. : 02 775 82 20 - fax : 02 772 33 74

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enrobé à module élevé (EME)

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