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Denis St-Laurent, ing. M.Sc.Service des chaussées

3e Congrès bitume Québec, Montréal, 19-20 mars 2007

Dimensionnement des Dimensionnement des chausschausséées recycles recycléées avec es avec

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Plan de la prPlan de la préésentationsentation

Survol et nouveautSurvol et nouveautéés du logiciels du logicielMatMatéériaux recyclriaux recyclééssCoupes types par interventionCoupes types par interventionConclusionConclusion

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NouveautNouveautéés de CHAUSSs de CHAUSSÉÉE 2E 2Sauvegardes en fichiers distinctsSauvegardes en fichiers distinctsMatMatéériauxriaux

Coupes types par interventionCoupes types par interventionNotices dNotices d’’informationinformationAccAccèès direct aux params direct aux paramèètres avanctres avancéés (double clic)s (double clic)Ajouts Ajouts àà la bibliothla bibliothèèque de matque de matéériaux (BAF, ERF, riaux (BAF, ERF, rubblizingrubblizing, isolants, , isolants, infrainfra--amamééliorliorééee, sols avec IL>0,9, , sols avec IL>0,9, etc.)etc.)

StructuralStructuralFacteur de capacitFacteur de capacitéé portante variable pour chaque portante variable pour chaque couchecouchePrise en compte des pavages en parachPrise en compte des pavages en parachèèvementvement

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Effort principal

NouveautNouveautéés de CHAUSSs de CHAUSSÉÉE 2E 2ClimatClimat

Carte gCarte gééographique pour les stations ographique pour les stations mmééttééorologiquesorologiquesTraitement statistique des variations dTraitement statistique des variations d’’intensitintensitéé des des hivershivers

Gel 1994: Profondeur P pour transitionsGel 1994: Profondeur P pour transitionsEn parallEn parallèèle avec la courbe de protection partielle le avec la courbe de protection partielle contre le gelcontre le gel

Gel: pGel: péénnéétration et soultration et soulèèvementsvementsUne approche nouvelle et rationnelleUne approche nouvelle et rationnelleIndicateurs de performance vIndicateurs de performance véérifiablesrifiablesContrôle accru pour les dimensionnements contre Contrôle accru pour les dimensionnements contre le gel (sols avec IL > 0 9 isolants le gel (sols avec IL > 0 9 isolants infrainfra-amamééliorliorééee

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Choisir une station mChoisir une station mééttééorologiqueorologique

a) Sur la carte, ou

b) Sur le disque dur

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Gel Gel –– Protection partielle (1994)Protection partielle (1994)TrTrèès valable, bass valable, baséé sur lsur l’’expexpéériencerienceNe permet pas de traiter :Ne permet pas de traiter :–– Sols hSols hééttéérogrogèènesnes–– Sols argileux humides avec IL > 0,9Sols argileux humides avec IL > 0,9–– Argiles Argiles varvvarvééeses–– IsolantIsolant–– Strates de sols de gStrates de sols de géélivitlivitéé diffdifféérenterenteNN’’offre pas doffre pas d’’indicateur de performanceindicateur de performance–– Impossible de dImpossible de déécortiquer les variationscortiquer les variations

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Indicateur de performance au gelIndicateur de performance au gel

Été Hiver

Soulèvements différentiels

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Les soulèvements au gel :- Affectent le confort de roulement (et la sécurité)- Fissurent le revêtement- Diminuent la durée de vie de la chaussée- Augmentent les frais d’entretien- Coûtent cher à réparer

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Lentilles de glaceLentilles de glace

Konrad 1998

Axe Axe EstEst--OuestOuest

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Interventions de recyclageEn place et en centrale

Fondations recyclées- Décohésionnement (avec

ou sans stabilisation)- Rubblizing- Concasseur

Enrobé recyclé- à froid (ERF)- à chaud (BB)

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Matériaux recyclés (MR)

Granulats conventionnels

Béton deciment

Enrobébitumineux

0 %

0 %

0 %

100 %

100 %100 %

MR-2

MR-1

MR-3

MR-4

MR-5

MR-6MR-7

NORME BNQ 2560-600

MR de calibre MG 20

MR2 obtenu par rubblizingFabriqué avec MR7

0

200

400

600

800

1000

20 40 60 80 100 120 140 160 180

Contrainte de confinement totale - theta (kPa)

Mod

ule

réve

rsib

le (M

Pa)

MR5 émulsion

MG 20, MR1 et 2

MR5 émulsion + 0,8% de ciment

MG 112

MR5 (50% BB)MR5 (40%BB)MR 3 et 4

MR5 émulsion + 1,5% de ciment

Épaisseur (mm)250 +200150

Dalle concassée par résonance

Rigidité des matériaux de fondationMR = K1θK2

Décohésionnat

MG-20

Enrobé bitumineux

Fondation

Sol support

StabiliséNonstabilisé

Nonstabilisé20

0 à

300

mm

Var

iabl

eVariantes du procédé de

décohésionnement en placeDécohésionnement +

revêtementDécohésionnement

+ stabilisation

Décohésionnement+rechargement

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Exemple réfection et recyclage sur sol gélifRoute régionale, Trois rivières (6 MECAS)

Sol: Argile saturée peu plastique avec SP = 6e-10 σ

117250 mm

250 mm

Avantintervention

450 mm

Décohésionnementet rechargement

Requiert 425 mm de nouveau MG 20 pour

Δh = 60 mm

95175 mm

300 mm50 mm

100 mm

450 mm

60

1225 mm

200 mm175 mm

Surexcavation

33

150 mm

300 mm25 mm

300 mm

175 mm

Isolation

Δh :

Enrobés recyclés à froid

Non-fissuré (nf)

Fissuré (f)

Enrobé (neuf)

ERF

Enrobé (existant)

nf/f > 2

Ratio d’épaisseur minimum recommandécontre la remontée des fissures

Enrobés recyclés à froidCalculs structuraux

• Méthode AASHTO (Logiciel Chaussée 2)Mr ≈ 1400 MPa, a ≈ 0,3

• Méthode analytico-empirique (abaque dans le Guide)E ≈ 2400 MPa

• Travaux derecherche encours (Universitéde Sherbrooke)

Fatigue de l'enrobé avec un recyclage à froid de 100 mm(Théorie des couches élastiques, interfaces bien collés)

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

1 10 100

W18 (millions d'ECAS)

Enro

bé re

quis

au

dess

us d

e l'E

RF

(mm

)

0 mm d'enrobé fissuré laissé en place sous l'ERF20 mm d'enrobé fissuré laissé en place sous l'ERF50 mm d'enrobé fissuré laissé en place sous l'ERF75 mm d'enrobé fissuré laissé en place sous l'ERF100 mm d'enrobé fissuré laissé en place sous l'ERFLimite minimale du nf / f = 2

Note: Ce critère de fatigue doit être vérifié en supplément de la méthode du nombre structural SN

Structure de la chausséeH E v

1 axe y 5000 0.302 100 2400 0.303 courbes 1500 0.304 375 250 0.355 500 125 0.356 75 0.40

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ConclusionConclusionLes matLes matéériaux recyclriaux recycléés sont consids sont considéérréés depuis la s depuis la premipremièère version du logiciel CHAUSSre version du logiciel CHAUSSÉÉEELa version 2 propose quelques ajouts et La version 2 propose quelques ajouts et amamééliorations :liorations :

MatMatéériaux additionnels issus du recyclage : ERF, riaux additionnels issus du recyclage : ERF, rubblizingrubblizing, , infrainfra--amamééliorliorééeeCoupes types par interventionCoupes types par interventionCalcul du gel et des soulCalcul du gel et des soulèèvementsvements

Nouvel outil recommandNouvel outil recommandéé pour les routes pour les routes futuresfuturesLL’’ajout du potentiel de sajout du potentiel de séégrgréégation SP requiert gation SP requiert une meilleure caractune meilleure caractéérisation des solsrisation des sols

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DIAPOS EN DIAPOS EN SURPLUSSURPLUS

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Ch. 2+900 dir. nord

0

1

2

3

4

5

0+000 1+000 2+000 3+000 4+000 5+000 6+000 7+000 8+000Chaînage (contrat)

IRI

Après travauxHiver 2004

Autoroute 55, Estrie

Inauguration automne 2003

Application de la protection partielle contre le gel

IRI5

4

3

2

1

0

-1

0

1

2

3

4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

diff. IRI hiver

diff.

IRI é

té

Indicateur de performance – IRI, m/km

ΔΔIRIIRI hiverhiver--ééttéé

Taux

de

dTa

ux d

e d éé

tt éério

ratio

n an

nuel

rio

ratio

n an

nuel

ΔΔIR

IIR

Iéé tt

éé-- éé

tt ééChaussées neuves :Seuil reconnu de bonne performance (maximum 0,7 à 1)

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SoulSoulèèvement vs vement vs ΔΔIRIIRIhiverhiver--ééttéé

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090 0,100 0,110 0,120

diff. élévation

diff.

IRI

ΔIR

Ihiv

er-é

té

Soulèvement (Δh) (Arpentage en ligne de rive)

Mesures sur chaussées neuves (non-fissurées)

Zone de bonne performance

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ÉÉchelle de gchelle de géélivitlivitéé (SP)(SP)Mesurable en laboratoireMesurable en laboratoire

« Rares sont les sols dont le SP est supérieur à 16 »

Gélivité SPmm²/°C·heure

Négligeable < 0,5Faible 0,5 à 1,5Moyenne 1,5 à 3Élevée 3 à 8Très élevée > 8

dtTgradSPtSoulèvemen lentilles −= 09,1

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Sol

q+

qf qs

q-

q- = q+ + qf + qsoù:q- = kf grad T-q+ = ku grad T+qf = L dz0 / dtqs = Lw SP grad T-

Prévision terrain

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Jeu de validation (Prof de gel)Jeu de validation (Prof de gel)

y = 0.9808xR2 = 0.9537

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Profondeur de gel prédite (m)

Prof

onde

ur d

e ge

l mes

urée

(m)

Côté sécuritaire

fuseau à ± 150 mm

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Prévision des profondeur de gelHistogramme des erreurs absolues

0

100

200

300

400

500

0.050 0.100 0.150 0.200 0.300 ouplus...

Classes d'erreur (m)

Fréq

uenc

e

0%20%40%60%80%100%120%

Fréquence% cumulé

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Jeu de validation (SoulJeu de validation (Soulèèvement)vement)

0

20

40

60

80

100

120

140

0 20 40 60 80 100 120 140

Soulèvement au gel prédit (mm)

Soul

èvem

ent a

u ge

l mes

uré

(mm

)

Côté sécuritaire

fuseau à ± 20 mm

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Impact des conditions de solImpact des conditions de solHiver 1994Hiver 1994

Gel à 2,5 mSoulèvement négligeable

Silt et argile (30% d’eau)Gélivité élevéeGel à 1,6 mSoulèvement important

Sable bien drainSable bien drainéé (<10 % fines)(<10 % fines)GGéélivitlivitéé nullenulle

R 354, St-Alban Rang St-Alexis, St-Maurice

ML

CLSP-SM

ML et ML-OL

CHGM, GP-GM et GW-GM

GW

SP

SM, SP-SM et SW-SM

SC et SM-SC GCCL-OL

CL (IP<12)

ML-CL

GPSW

GW-GC

GM-GCCL (IP>12)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

1 10 100

Pourcentage de particules inférieures à 20µm

SPo,

mm

²/H°C

Adapté à partir de la charte du CRREL

Charte CRREL convertie pour SPCharte CRREL convertie pour SP00

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MR À chaudÀ froid

Enplace

Retraitement en place

Recyclage à froid

Encentrale

RECYCLAGE

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Propriétés mécaniques:Matériaux décohésionnés (non stabilisés)

Essai triaxial

0

50

150

200

250

300

350

10 100 1000

MG-20 fort

MG-20 faible

Non StabiliséMr

(MPa)

État de contrainte (kPa)

100

0

50

100

150

200

250

300

0 100 200 300 400 500 600Chainage (m)

Def

lexi

on (µ

m)

Aut

orou

te 5

5 O

mer

ville

Enrobé bitumineux

Décohésionné +Stabilisation

Décohésionné

Fondation

130

150

150

150

150

130

225

75

130

300

130

0,8% 1,5%1,5%

1,5%

0

50

100

150

200

250

300

0 100 200 300 400 500 600Chainage (m)

Déf

lexi

on (µ

m)

Aut

orou

te 5

0 G

atin

eau Enrobé bitumineux

Décohésionné +Stabilisation

Décohésionné

Fondation

160

150

150

150

131

225

75

3001,5% 1,5% 1,5%150

150

1%

112127

27,15$/m2 22,58 21,93 21,38

Travaux de recherche en cours

• Université de Sherbrooke (Claude Lupien)– Maîtrise de Jean-Sébastien Lacombe

• Montrer la courbe de module RFE avec et sans ciment