Manuel LPC Daide A La Formulation Des en PDF [PDF]

Zitiervorschau

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés Groupe de travail RST « Formulation des enrobés »

Sous la direction de Jean-Luc DELORME, Chantal de la ROCHE, Louisette WENDLING

Septembre 2007

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées 58, bd Lefebvre, F 75732 Paris Cedex 15

Jean-Luc DELORME Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées de l’Est Parisien Chantal de la ROCHE Laboratoire Central des Ponts et Chaussées Louisette WENDLING Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées d’Autun

Ce rapport a été établi d’après les documents et avec la participation du groupe de travail « Formulation des enrobés à chaud », animé par Jean-Luc DELORME Yves BROSSEAUD, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées Yves GANGA, Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées de Clermont-Ferrand René HIERNAUX, Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées de Saint-Quentin Jean-François LAFON, Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées de Toulouse Francis MOUTIER, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées Claude ROGER, Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées de Strasbourg Patrick VAN GREVENYNGHE, Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées d’Aixen-Provence

Et la collaboration de Chantal DE LA ROCHE, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées Florence PERNOT-MOREAU, Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées de l’Est Parisien François TRAVERS, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées Nicole VERCHERE, Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées ce l’Est Parisien Louisette WENDLING, Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées d’Autun Préface de Jean-Michel PIAU, Directeur Technique Chaussées, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Préface –

Préface

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud Jean-Michel PIAU

Ce manuel est destiné à rassembler et expliciter les savoirs du Réseau Scientifique et Technique de l’Équipement (RST) en matière de formulation des enrobés bitumineux à chaud. Il décrit à la fois : ⎯ la méthode de formulation des enrobés utilisée par le Réseau ; ⎯ les règles et savoir-faire mis en œuvre dans les études de formulation, afin d’obtenir de façon efficace des matériaux répondant à un ensemble de spécifications prédéfinies. Ce document a été élaboré essentiellement dans un but pédagogique de transmission de connaissance et d’harmonisation des méthodes en vigueur dans les différents laboratoires des Ponts et Chaussées. Mais il est souhaitable qu’il puisse être enrichi à relativement court terme de la contribution des entreprises et servir de ferment à la rédaction d’une « Méthode française de formulation des matériaux routiers » couvrant l’ensemble des techniques mises en œuvre sur notre territoire et pouvant être partagée auprès de nos partenaires européens et internationaux. En guise d’introduction à ce manuel, il nous semble utile de rappeler les principaux objectifs des méthodes de formulation et d’en expliciter les principaux ingrédients sur la base d’un formalisme minimal. Il devient ainsi plus aisé d’appréhender les processus longs, complexes et souvent implicites d’élaboration de ces méthodes et de comprendre la diversité des méthodes développées de par le monde. La mise en évidence des enjeux et du large champ des possibles encore à explorer, justifie par ailleurs la permanence des efforts de recherche consentis pour l’amélioration et l’optimisation des méthodes de formulation. Dans le même esprit, on fait part plus loin de quelques considérations préalables sur l’autre facette de la « formulation », qui concerne les études de formulation à proprement parler.

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Les objectifs d’une méthode de formulation de matériaux routiers en laboratoire sont principalement de trois ordres. Il s’agit d’une part d’obtenir et proposer des matériaux : ⎯ aptes à être mis correctement en œuvre sur chantier ⎯ aptes à résister aux sollicitations liées au reste de la construction de l’ouvrage ⎯ aptes à satisfaire les exigences de durabilité structurelles ou de qualité d’usage des chaussées, spécifiées par les maîtres d’ouvrage. La qualité et la pertinence des méthodes de formulation conditionnent ainsi pour une grande part la sécurité d’usage des infrastructures, leur durabilité et leurs coûts d’entretien. Mais elles sont également des outils précieux pour l’innovation, en fournissant des guides à l’élaboration et à l’amélioration de matériaux expérimentaux et en fournissant des moyens d’évaluation, précoces et relativement peu coûteux, de leurs performances. L’élaboration d’une méthode de formulation résulte d’un processus long et complexe, qui nécessite de nombreux allers-retours inscrits dans la durée entre terrain et laboratoire et qui plus largement s’inscrit dans le contexte (culturel) des méthodes de dimensionnement des chaussées et de classification et normalisation des produits. Les méthodes de formulation s’appuient sur trois piliers principaux, fortement liés et interdépendants. Le premier concerne l’ensemble P de propriétés physiques, chimiques et mécaniques considéré comme nécessaire et suffisant à juger de l’aptitude des constituants et des mélanges à former des matériaux routiers. Le second est l’ensemble E des essais et méthodes d’essai, utilisées pour mesurer ces propriétés. Le troisième est l’ensemble V des valeurs seuils à atteindre ou à ne pas dépasser, en fonction des propriétés requises pour l’ensemble de l’ouvrage sur sa durée de vie, qui fait elle-même partie des spécifications des maîtres d’ouvrage. Parmi le premier ensemble, il est important de distinguer les grandeurs Pc s’appliquant aux constituants et celles Pm s’appliquant aux mélanges. Parmi ces dernières, on fera également la distinction entre les grandeurs Pv de type volumétrique, telles que module de richesse, teneurs en vide, etc, et les grandeurs mécaniques ou physiques performantielles, Pf , de types empirique ou intrinsèque, telles que résistance à l’orniérage, résistance à la fatigue, module de rigidité, etc. Historiquement, les méthodes se sont principalement appuyées à l’origine sur les propriétés de type Pc et Pv , les plus à même de fournir des règles directes et opérationnelles de formulation. Ces méthodes sont dites par « recette ». Les méthodes ont ensuite cherché sans se passer complètement des premières, à intégrer un nombre croissant de grandeurs performantielles, plus proches des propriétés directement représentatives du comportement des matériaux dans les ouvrages, mais plus difficiles et plus lourdes à évaluer et à prendre en compte dans les études de formulation. Aujourd’hui l’importance croissante des techniques de recyclage ou de ré-emploi des matériaux en construction et en entretien routiers, qui multiplie la diversité des -4-

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constituants, ne fait que renforcer le besoin en méthode de formulation performantielle opérant directement sur les mélanges. La sélection des essais et méthodes d’essais E associés à la mesure des paramètres P offre à nouveau un grand nombre de degrés de liberté dans la détermination des méthodes de formulation. Ceci d’autant plus que l’ensemble E inclut le choix des méthodes de préparation des corps d’épreuve, qui diffèrent souvent d’un pays à l’autre1. Il est à noter toutefois que pour les propriétés P relevant de la normalisation européenne, une étape importante a récemment été franchie en imposant des essais et méthodes d’essai uniques2. Le troisième volet de l’édifice est celui des fourchettes de valeurs admissibles V associées aux variables P , compte tenu des essais retenus E et de l’usage recherché des matériaux. Ce choix est une vaste question en elle-même. Il est en général issu de l’existence d’un référentiel acquis sur la durée et basé sur la confrontation entre observations de terrain et méthodes de dimensionnement. Pour les matériaux normalisés, l’ensemble V est structuré en classes de matériaux, qui regroupent de façon homogène et cohérente les spécifications souhaitées sur les différentes variables de l’ensemble P . L’emploi des normes produits correspondantes permet de simplifier les cahiers des charges des maîtres d’ouvrage. Signalons enfin ici que selon les besoins précis des études de formulation3, il est défini en général plusieurs niveaux d’application totale ou partielle des méthodes, correspondant à la mise en œuvre de sous-ensembles {P ' ,E ' ,V '} pris au sein du triplet {P,E,V } . Les études de formulation s’inscrivent à l’intérieur du cadre fourni par les méthodes de formulation. Elles visent généralement à obtenir des matériaux satisfaisant à un ensemble de spécifications requis par le maître d’ouvrage, en jouant sur les variables de formulation des mélanges, à disposition de l’entreprise en charge du chantier. Mais bien d’autres situations peuvent nécessiter le recours à des épreuves de formulation. Dans le cas de la formulation d’un nouvel enrobé bitumineux à chaud, l’ensemble F des degrés de liberté du formulateur porte typiquement sur : ⎯ le choix plus ou moins large de la phase minérale de l’enrobé (filler, fines, sables, granulats), en fonction des contraintes et du lieu du chantier ⎯ le choix du liant (nature, dureté) ⎯ l’introduction éventuelle d’additifs (exemple, dope) ⎯ le choix de la courbe granulaire ⎯ la teneur en liant du mélange.

1

2 3

Exemple : on peut distinguer suivant les pays quatre grandes méthodes de préparation de corps d’épreuve ; par compacteur de plaques, par compaction à la PCG, par compaction par impact (dame) ou par vibration. Hormis pour un certain nombre de propriétés pour lesquelles les essais correspondant sont jugés équivalents. Formulation d’un nouveau matériau, vérification périodique de formule,… -5-

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Symboliquement, un problème de formulation revient ainsi à résoudre le programme : Trouver F tel que P (F , E ) ∈ V

avec : F = E =

valeurs des paramètres de formulation essais et méthodes d’essais utilisés (y compris préparation des corps d’épreuve) V = intervalles (éventuellement semi-infinis) des performances requises P (F , E ) = réponses du matériau, formulées suivant les valeurs F , aux essais E L’art du formulateur consiste quant à lui à minimiser le nombre d’essais de laboratoire (c’est-à-dire le nombre de formules testées) permettant d’aboutir à une solution de ce problème. Son savoir-faire est souvent en grande partie implicite, basé sur une longue expérience personnelle et une connaissance approfondie des matériaux routiers et de leur sensibilité qualitative (et parfois aussi quantitative) aux paramètres de formulation. Mais la plupart de ces règles, dont certaines ont été établies à dessein sur la base de plans d’expérience multi-factoriels4, sont aujourd’hui explicitées et permettent un apprentissage accéléré du métier de formulateur. On trouvera précisément l’énoncé de ces règles dans le corps principal de ce document. En revanche, les techniques mêmes de résolution des problèmes de formulation, au sens de l’énoncé ci-dessus, mises en œuvre plus ou moins consciemment par les formulateurs restent à ce jour le plus souvent implicites. En reprenant le formalisme sommaire introduit ci-avant, on peut simplement stipuler qu’elles reposent plus ou moins sur des méthodes itératives de « gradient » basées sur la connaissance qualitative5, voire quantitative de la matrice de sensibilité ∂P (F , E ) , permettant à coup sûr de corriger les paramètres de formulation dans le ∂F sens d’une diminution de l’écart entre la valeur P (F , E ) actuelle et l’intervalle cible V . Au besoin, ce serait également l’une des voies à suivre pour le développement de logiciels d’aide à la formulation.

4

Exemple : Etude du RST dite « Plan pluriannuel sur la fatigue des enrobés bitumineux »

5

La connaissance qualitative de la matrice de sensibilité

∂P revêt avant tout celle du signe ∂F

algébrique de ses composantes. Elle peut s’étendre au-delà à la connaissance de leurs ordres de grandeur. -6-

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Sommaire

PRÉFACE.................................................................................................................. 3 TABLE DES ILLUSTRATIONS .............................................................................. 11 RÉSUMÉ ................................................................................................................. 14 ABSTRACT ............................................................................................................. 15

1

GENERALITES – FONDEMENTS DE LA MÉTHODE ............................ 17

1.1 1.1.1 1.1.2

Introduction ................................................................................................ 17 Les différentes approches de formulation ....................................................... 17 L’épreuve de formulation appliquée en France ............................................... 19

1.2

Présentation du document ............................................................................ 19

1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5

Les essais utilisés ........................................................................................ 20 La Presse à Cisaillement Giratoire................................................................. 20 La tenue à l'eau ........................................................................................... 21 L'essai d'orniérage ....................................................................................... 22 Les essais de module ................................................................................... 23 La résistance en fatigue ................................................................................ 25

1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3

Généralités sur les constituants des enrobés bitumineux .................................. 25 Les granulats .............................................................................................. 26 Le liant....................................................................................................... 27 Les additifs ................................................................................................. 30

1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3

Définitions et relations utiles pour une épreuve de formulation ........................ 33 Teneur en liant ............................................................................................ 33 Module de richesse K .................................................................................. 34 Pourcentage de vides ou Compacité .............................................................. 34

2

ÉPREUVE DE FORMULATION DES ENROBÉS..................................... 41

2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7

Prescription relative aux constituants............................................................. 42 Spécifications sur les fillers d’apport ............................................................. 42 Spécifications sur les fines du mélange .......................................................... 43 Spécifications sur les sables. ......................................................................... 43 Spécifications sur les gravillons .................................................................... 44 Spécifications sur les additifs........................................................................ 46 Spécifications sur les liants........................................................................... 47 Spécifications sur les agrégats ...................................................................... 48

2.2 2.2.1 2.2.2

Spécifications sur la composition du mélange................................................. 50 Courbes granulométriques ............................................................................ 50 Teneur en bitume et module de richesse ......................................................... 51

2.3

Préparation des corps d’épreuve .................................................................... 52 -7-

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2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7

Mesure des masses volumiques ..................................................................... 52 Procédure de réchauffage et d’incorporation des agrégats d’enrobés ................. 53 Malaxage.................................................................................................... 54 Compactage des corps d’épreuve .................................................................. 54 Sciage et collage des corps d'épreuve ............................................................ 54 Conservation des corps d’épreuve ................................................................. 54 Pourcentage de vides des corps d’épreuve ...................................................... 55

2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.6

Réalisation de l'épreuve de formulation ......................................................... 55 Choix du niveau de l’épreuve de formulation ................................................. 56 Niveau 1..................................................................................................... 56 Niveau 2..................................................................................................... 58 Niveau 3..................................................................................................... 59 Niveau 4..................................................................................................... 59 Essais complémentaires ............................................................................... 60

2.5

Vérification de formule ................................................................................ 60

2.6

Durée d’une épreuve de formulation et quantité de matériaux nécessaire. .......... 61

2.7 2.7.1 2.7.2 2.7.3 2.7.4 2.7.5 2.7.6

Résumé des caractéristiques et des méthodes d'essai ....................................... 62 Enrobés bitumineux ..................................................................................... 62 Bétons bitumineux très minces ..................................................................... 65 Bétons bitumineux mous ............................................................................. 67 Hot Rolled Asphalt ...................................................................................... 67 Stone Mastic Asphalt ................................................................................... 68 Bétons bitumineux drainants......................................................................... 71

3

MISE AU POINT DES MÉLANGES ......................................................... 72

3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3

Sélection des composants ............................................................................. 72 Granulats .................................................................................................... 72 Liant .......................................................................................................... 78 Additifs ...................................................................................................... 80

3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3

Relations entre propriétés des liants et propriétés des enrobés .......................... 81 Pénétrabilité et température bille-anneau ....................................................... 81 Critères SHRP ............................................................................................ 82 Origine du bitume ....................................................................................... 82

3.3 3.3.1 3.3.2

3.3.4 3.3.5

Composition initiale par type de mélange....................................................... 83 Graves-bitumes et enrobés à module élevé – EB-GB et EB-EME ..................... 83 Enrobés épais pour couches de roulement ou de liaison– EB-BBSG, EB-BBS, EBBBME........................................................................................................ 87 Enrobés drainants – BBDr ............................................................................ 89 Enrobés minces – EB-BBM, BBTM, BBUM (UTLAC) .................................. 91 Stone Mastic Asphalt - SMA ........................................................................ 95

3.4 3.4.1 3.4.2

Ajustement de composition .......................................................................... 96 Effet des variables (généralités) .................................................................... 96 Effet de la dimension D................................................................................ 96

3.3.3

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3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.4.6 3.4.7

Effet des proportions granulaires ................................................................... 97 Discontinuité .............................................................................................. 97 Incorporation de matériau roulé .................................................................... 97 Pourcentage de fines .................................................................................... 98 Pourcentage de bitume ................................................................................. 98

3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.5.6 3.5.7 3.5.8 3.5.9

Etude de la compactibilité à la PCG .............................................................. 98 Généralités ................................................................................................. 98 Pourcentage de vides en fonction du nombre de girations ................................ 99 Pourcentage de vides à un nombre de giration donné....................................... 99 Pourcentage de vides à 10 girations : v10 ...................................................... 100 Pourcentage de vides à 1 girations : v1 ......................................................... 100 Pente K1 .................................................................................................. 101 Pseudo contrainte de cisaillement τ ............................................................. 101 Exactitude de l'essai................................................................................... 102 Correction de composition du mélange ........................................................ 103

3.6 3.6.1 3.6.2 3.6.3 3.6.4 3.6.5 3.6.6

Performances du mélange........................................................................... 107 Résistance aux déformations permanentes à l’Orniéreur LPC ......................... 107 Essai Duriez (Méthode B de NF EN 12697-12, compactage en compression) .. 111 Module .................................................................................................... 113 Fatigue ..................................................................................................... 119 Texture .................................................................................................... 121 Essais annexes .......................................................................................... 121

3.7 3.7.1 3.7.2

Avis des praticiens .................................................................................... 122 Effet des facteurs de formulation – Synthèse ................................................ 122 Astuces pratiques du formulateur ................................................................ 124

4 RELATIONS ENTRE RÉSULTATS DE LABORATOIRE ET RÉSULTATS DE CHANTIER ..................................................................................................... 126 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3

Pourcentage de vides mesuré à la Presse à Cisaillement Giratoire ................... 126 Objectif de l'expérience.............................................................................. 126 Résultats .................................................................................................. 127 Commentaires ........................................................................................... 130

4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3

Essai à l’orniéreur LPC .............................................................................. 131 Les études réalisées en France .................................................................... 131 Étude au Colorado ..................................................................................... 133 Classement du comportement à l’orniérage des enrobés ................................ 134

4.3 4.3.1 4.3.2

Essai de module ........................................................................................ 134 Objectif et modalités de réalisation de l'expérience ....................................... 134 Résultats .................................................................................................. 135

4.4 4.4.1 4.4.2

Essai de Fatigue ........................................................................................ 138 Objectif et modalités de réalisation de l'expérience ....................................... 138 Résultats obtenus ...................................................................................... 139

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4.5

Synthèse des résultats sur les relations laboratoire-chantier ............................ 141

5 CONCLUSION ....................................................................................... 142 Bibliographie ........................................................................................................... 143 Annexe A Liste des références normatives nécessaires à une épreuve de formulation ...... 147 Annexe B Normes d’essai NF EN « Enrobés »de la série EN 12697 Recommandations d’utilisation .............................................................................................. 152 Annexe C Tableau des équivalences entre TLext et tlint ................................................. 158 Annexe D Principales incertitudes de mesure des essais ............................................... 159 Annexe E Tableau de synthèse – spécifications et recommandations par type de matériau 161 ANNEXE F ............................................................................................................. 163 Annexe G Glossaire ................................................................................................. 174 ................................................................................................................ 197 Index

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Table des illustrations

Figure 1 : Presse à cisaillement giratoire mlpc type 2. .................................................... 21 Figure 2 : Presse à cisaillement giratoire mlpc type 3. .................................................... 21 Figure 3 : Orniéreur grand modèle ............................................................................... 23 Figure 4 : Détail de la mesure de profondeur d’ornière ................................................... 23 Figure 5 : Machine d’essai de module complexe mlpc 3MC............................................ 24 Figure 6 : Réglage du capteur de déplacement. .............................................................. 24 Figure 7 : Machine Asservie d’Essais Rhéologiques (MAER). ........................................ 24 Figure 8 : Montage de l’éprouvette. .............................................................................. 24 Figure 9 : Essai de fatigue en flexion 2 points sur éprouvettes trapézoïdales. .................... 25 Figure 10 : Vue du front de taille. ................................................................................. 26 Figure 11 : Criblage – concassage. ................................................................................ 26 Figure 12 : Essai de pénétrabilité. ................................................................................. 30 Figure 13 : Essai de Température Bille et Anneau........................................................... 30 Figure 14 : Exemple d’extraction sur le lac de Trinidad (Venezuela). ............................... 32 Figure 15 : Exemples d’enrobés colorés......................................................................... 33 Figure 16 : Approche volumétrique d'un mélange. .......................................................... 36 Figure 17 : Vides communicants, non communicants, occlus. .......................................... 36 Figure 18 : Résumé des niveaux de l’épreuve de formulation. .......................................... 56 Figure 19 : Orniéreur petit modèle dans l’air. ................................................................. 70 Figure 20 : Coupe d’une Grave-Bitume. ........................................................................ 83 Figure 21 : Coupe d’un Béton Bitumineux Semi-Grenu (EB-BBSG). .............................. 87 Figure 22 : Aspect de surface d’un Béton Bitumineux Semi-Grenu (EB-BBSG). .............. 87 Figure 23 : Coupe d’un Béton Bitumineux Drainant (BBDR)........................................... 89 Figure 24 : Aspect de surface d’un Béton Bitumineux Drainant (BBDR). ......................... 89 Figure 25 : Coupe d’un Béton Bitumineux Mince (EB-BBM). ......................................... 91 Figure 26 : Aspect de surface d’un Béton Bitumineux Mince (EB-BBM). ......................... 91 Figure 27 : Coupe d’un Stone Mastic Asphalt (SMA)..................................................... 95 Figure 28 : Aspect de surface d’un Stone Mastic Asphalt (SMA). .................................... 95 Figure 29 : Nomogramme de calcul du module de rigidité des mélanges. ........................ 117 Figure 30 : Exemple de variabilité de pourcentage de vides PCG obtenue sur chantier ..... 128 Figure 31 : Manège de fatigue du LCPC. ..................................................................... 131 Figure 32 : Résultats à l’orniéreur LPC - Étude d’orniérage en laboratoire. ..................... 132 Figure 33 : Résultats à l’orniéreur LPC - Etude d’orniérage sur enrobés fabriqués en centrale . ........................................................................................................................ 132 Figure 34 : Comportement des enrobés sur le manège d’essais du LCPC, évolution des ornières sous une roue simple large (F=42,5kN V=40 km/h). .................................. 133 Figure 35 : Carottage in situ. ...................................................................................... 135 Figure 36 : Sciage in situ. ........................................................................................... 135 Figure 37 : Variabilité du module sur prélèvement in situ (chantier 1). ........................... 136 Figure 38 : Variabilité du module sur prélèvement in situ (chantier 2) ............................ 136 Figure 39 : Relation Laboratoire – Chantier – Module à 15 °C (0,02 s ou 10 Hz). ............ 138 Figure 40 :Synthèse des résultats de fatigue selon les différentes modalités de préparation des échantillons (étude préalable, vérification en labo, prélèvements sur site). ............... 139

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Tableau 1 – Caractéristiques usuelles des fillers pour enrobés .......................................... 43 Tableau 2 – Spécification sur les fines du sable ou à défaut sur les fines du mélange .......... 43 Tableau 3 – Caractéristiques minimales des gravillons, résistance mécanique caractéristiques de fabrication. .................................................................... 45 Tableau 4 – Valeur de D admise en fonction du type de mélange. .................................... 46 Tableau 5 – Caractéristiques des agrégats en fonction du réemploi ................................... 50 Tableau 6 – Spécifications au tamis de 2 mm ................................................................. 51 Tableau 7 – Valeurs minimales de teneurs en bitume - Module de richesse ...................... 52 Tableau 8 – Caractéristiques des corps d’épreuve ........................................................... 55 Tableau 9 – Spécifications relatives au pourcentage de vides ........................................... 57 Tableau 10 – Spécifications relatives à la tenue à l'eau. ................................................... 58 Tableau 11 – Spécifications relatives à l'essai d'orniérage (appareillage grand modèle)....... 58 Tableau 12 – Spécifications relatives au module ............................................................. 59 Tableau 13 – Spécifications relatives à la résistance à la fatigue. ...................................... 60 Tableau 14 – Épreuve de formulation Quantités de matériaux nécessaires – Durée approximative des essais. .......................................................................... 62 Tableau 15 – Type d’essais pour les enrobés bitumineux. ................................................ 63 Tableau 16 – Type d’essais pour les bétons bitumineux très minces.................................. 66 Tableau 17 – Type d’essais pour les bétons bitumineux souples. ...................................... 67 Tableau 18 – Type d’essais pour le Hot Rolled Asphalt. .................................................. 68 Tableau 19 – Type d’essais pour le Stone Mastic Asphalt ................................................ 69 Tableau 20 – Type d’essais pour le béton bitumineux drainant. ........................................ 71 Tableau 21 – Grade de bitume conseillé par type d'enrobé. .............................................. 78 Tableau 22 – Courbe granulométrique de départ EB-GB et EB-EME EB20 ou EB14. ........ 85 Tableau 23 – Courbe granulométrique de départ EB10-EME. .......................................... 85 Tableau 24 – Teneur en liant de départ (Module de richesse) pour EB-GB et EB-EME . .... 85 Tableau 25 – Courbe granulométrique de départ EB-BBSG, EB-BBS, EB-BBME ............. 88 Tableau 26 – Teneur en liant de départ (Module de richesse) EB-BBSG, EB-BBME, EB-BBS ............................................................................... 89 Tableau 27 – Courbe granulométrique de départ BBDr ................................................... 90 Tableau 28 – Teneur en liant (module de richesse) de départ pour les BBDr . ................... 91 Tableau 29 – Courbe granulométrique de départ EB-BBM, BBTM. ................................. 93 Tableau 30 – Teneur en liant de départ EB-BBM, BBTM, BBUM ................................... 94 Tableau 31 – Courbe granulométrique de départ SMA .................................................... 95 Tableau 32 – Teneur en liant de départ SMA.................................................................. 96 Tableau 33 – Effet de la composition sur les résultats d'essai à la Presse à Cisaillement Giratoire. ........................................................................ 106 Tableau 34 – Ajustement de composition pour corriger les résultats à la Presse à Cisaillement Giratoire............................................................................ 107 Tableau 35 – Effets des facteurs de formulation sur le % d’ornière. ................................ 110 Tableau 36 – Avis des praticiens – Amélioration de la résistance à l'orniérage. ................ 110 Tableau 37 – Valeurs usuelles de R (MPa). .................................................................. 112 Tableau 38 – Avis des praticiens – Ajustement des résultats d'essai Duriez. .................... 112 Tableau 39 – Relation fatigue-perte de linéarité. ........................................................... 119 Tableau 40 – Ajustement de la profondeur moyenne de texture. ..................................... 121 Tableau 41 – Avis de praticiens – Mise au point des mélanges [pour un type d’enrobé donné] – Résumé de l’effet des facteurs de formulation......................................... 123 - 12 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Sommaire –

Tableau 42 – Conditions de chantier............................................................................ 127 Tableau 43 – Pourcentage de vides – Comparaison laboratoire PCG (étude, vérification) chantier (PCG, mesure MVA par gamma densimètre). ............ 129 Tableau 44 – Comparaison entre comportement terrain des enrobés et critère d’acceptation ou de refus selon les spécifications françaises. ..................... 134 Tableau 45 – Valeurs de répétabilité et de reproductibilité des essais .............................. 159

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Manuel LPC d'aide à la formulation des enrobés à chaud - Résumé/Abstract -

Résumé

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés Jean-Luc DELORME Chantal de la ROCHE Louisette WENDLING

Le manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés est destiné aux laboratoires qui mettent au point des mélanges hydrocarbonés. La méthode de formulation fait appel aux caractéristiques des constituants, à la tenue à l’eau, au pourcentage de vides à la Presse à Cisaillement Giratoire, à la résistance à l’orniérage, au module de rigidité et à la résistance en fatigue. Les exigences normatives nécessaires à la réalisation d’une épreuve de formulation sont synthétisées dans la deuxième partie. Elles tiennent compte de l’expérience française et de l’application des normes européennes. La partie consacrée à la mise au point des mélanges est fondée sur l’expérience du réseau LPC, exprimée à partir des résultats d’un groupe de travail, elle comporte des recommandations pour optimiser les caractéristiques du matériau. Ces recommandations s’appuient sur des cas concrets, sur des plans d’expérience spécifiques ou font appel à des références bibliographiques. Les relations entre les caractéristiques de laboratoire et celles obtenues sur chantier proviennent de travaux de recherche LPC réalisés sur les matériaux structurants. Ils permettent de faire la relation entre une population de résultats de laboratoire et une population de résultats de chantier sur les pourcentages de vides à la Presse à Cisaillement Giratoire, l’orniérage, le module et la résistance en fatigue des enrobés.

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Manuel LPC d'aide à la formulation des enrobés à chaud - Résumé/Abstract -

Abstract

LPC Mixture Design Guide Jean-Luc DELORME Chantal de la ROCHE Louisette WENDLING

The LPC mix design guide is meant to road laboratories in charge of designing bituminous mixtures. The mix design methodology is based on components characteristics, watersensitivity test, void content assessment using gyratory compaction, resistance to permanent deformation, stiffness and fatigue resistance. Normative requirements for the type testing are summarized in the second part. The French experience and the European standardization are taken into account. The part devoted to the mix design itself is based on the experience of a working group from the LPC network; it includes recommendations for optimizing material characteristics. These recommendations are based on practical cases, specific experiments or on bibliography. Relationships between laboratory characteristics and jobsite characteristics have been established from LPC research studies regarding structural materials. They make it possible to correlate a dataset of results obtained in the laboratory and a dataset obtained on the jobsite, as regards the void content using the gyratory compaction, rutting resistance, stiffness and fatigue resistance.

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1.1

GENERALITES – FONDEMENTS DE LA MÉTHODE

Introduction

1.1.1 Les différentes approches de formulation

Les méthodes de formulation des enrobés bitumineux se sont développées au cours des quarante dernières années pour répondre à l'évolution des exigences des donneurs d'ordre. En effet, l'augmentation des sollicitations dues au trafic croissant, la prise en compte de la sécurité, du confort, de la durabilité, de la maintenance, de la gêne à l'usager, dans des conditions climatiques et dans un contexte technique (conception et dimensionnement des couches de chaussées) donnés a conduit à rendre la formulation des matériaux de plus en plus complexe. La formulation des mélanges est d'autant plus délicate que souvent, pour les enrobés bitumineux, l'amélioration d'une caractéristique lors d'un changement de composition va influer défavorablement sur une autre caractéristique. Il est bien connu par exemple que l'augmentation de la teneur en liant est bénéfique pour la résistance en fatigue, mais néfaste à l'égard de la résistance à l'orniérage. Les propriétés recherchées pour un matériau bitumineux dépendent de la couche dans laquelle il est employé. Ainsi pour les couches d'assise, dont le rôle est de répartir les charges sur le sol support sans déformation excessive, l'enrobé doit être plutôt rigide, résistant en fatigue, résistant aux déformations permanentes et relativement compact. Pour une couche de roulement, directement en contact avec le trafic et les agressions climatiques, l'accent est mis sur la durabilité avec une bonne résistance à l'action de l'eau, sur la résistance aux déformations permanentes mais surtout sur la recherche de caractéristiques de surface (rugosité, bruit de roulement, photométrie, etc). En outre, selon les cas, l'enrobé de couche de roulement doit être suffisamment compact pour protéger les couches inférieures des infiltrations d'eau, ou bien suffisamment ouvert pour permettre le drainage de l'eau. Les caractéristiques recherchées sont multiples et parfois contradictoires. La manière d'aborder cette question est variée et dépend fortement du contexte local. Un état de l'art de la formulation dans les divers pays, a été établi dans le cadre du comité technique RILEM [Rilem report 17, 1998] et a permis de distinguer six méthodes de formulation : 1. 2. 3. 4. 5. 6.

par recette, par des essais empiriques, par des calculs analytiques, volumétriques, par des essais reliés aux propriétés, par des essais fondamentaux.

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La méthode par recette s'appuie sur l'expérience locale. Une composition connue, qui a donné satisfaction dans des conditions d'utilisation données sur des longues périodes est reproduite. L'application de ces recettes est parfois complétée par quelques essais provenant des méthodes empiriques. La méthode utilisant des essais empiriques la plus répandue est la méthode Marshall [ASTM DI-559-60T]. Les éprouvettes sont compactées selon des modes opératoires fixés et des résultats d'essais mécaniques sont mis en relation avec des comportements observés en place. La méthode analytique se fonde sur les propriétés des constituants et la modélisation du mélange pour calculer le pourcentage de vides et estimer les performances du matériau. Cette méthode est principalement développée en Belgique. La méthode volumétrique consiste à déduire des proportions respectives, exprimées en volume, du squelette granulaire, du bitume et du volume disponible (pourcentage de vide) d'une éprouvette compactée dans des conditions fixées, le comportement de l'enrobé sans réaliser nécessairement des essais mécaniques complémentaires. La méthode par essais reliés aux propriétés fait appel à des essais de simulation, en relation directe avec la propriété recherchée, c'est le cas par exemple de l'essai d'orniérage réalisé comme une simulation du trafic. La méthode dite "fondamentale" comprend des essais dont les résultats sont directement utilisables comme donnée d'entrée dans des modèles de dimensionnement. Il s'agit en particulier des valeurs de module dynamique ou de résistance en fatigue. La normalisation européenne des enrobés à chaud a formalisé et synthétisé les principes de cette classification en distinguant deux approches : l'approche "empirique" et l'approche "fondamentale". L'approche empirique comprend la phase "recette" ou " prescription " (plus ou moins développée), la phase "volumétrique", la phase "essais empiriques" et le cas échéant des essais "reliés". L'approche fondamentale comporte une phase "recette" (" prescription ") réduite, une phase "volumétrique", des essais "reliés" et des essais "fondamentaux". Les deux approches ne peuvent s'affranchir d'une partie descriptive des caractéristiques des constituants, notamment des granulats, les propriétés couvertes par les essais fondamentaux n'étant pas toujours suffisantes pour satisfaire les exigences recherchées. La formulation est réalisée sur des matériaux reconstitués en laboratoire ou directement prélevés après fabrication en centrale. Sous le terme formulation des matériaux, deux phases peuvent être en fait distinguées : l'épreuve de formulation et la mise au point ou l'optimisation de la formule. L'épreuve de formulation est en général formalisée car elle sert souvent de base aux relations contractuelles, tandis que la mise au point de formule relève de l'expérience du formulateur. La normalisation européenne distingue clairement l'épreuve de formulation qui appartient au domaine réglementaire pour le marquage CE, de la mise au point de formule non codifiée. - 18 -

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Certaines méthodes de formulation comportent à la fois la partie épreuve et une partie mise au point. C'est le cas par exemple de la méthode Marshall qui prévoit une optimisation possible sur le pourcentage de vides, la stabilité, le fluage et également de la méthode Superpave (optimisation du pourcentage de vides et de la teneur en liant, en fonction du trafic attendu). 1.1.2 L’épreuve de formulation appliquée en France

L'épreuve de formulation des enrobés appliquée en France est définie par les normes. Elle se caractérise par une approche fondée le plus possible sur les performances du mélange. Pour les matériaux à vocation structurelle, elle peut être classée dans l'approche "fondamentale". Pour les autres types de matériaux, l'approche est qualifiée d'empirique au sens de la normalisation européenne bien qu'elle fasse intervenir des essais "reliés" aux performances. La méthode par recette n'est pas employée. En revanche les considérations volumétriques sont prises en compte au moyen de la presse à cisaillement giratoire. Cet essai est le pivot de la méthode car il est utilisé pour tous les types d'enrobés à chaud (à l'exception des enrobés coulés routiers qui sont hors du domaine d'application de ce document). L'épreuve de formulation se déroule avec des matériaux préparés en laboratoire, représentatifs du chantier projeté. Elle porte sur des seuils de performance. L'épreuve de formulation impose des spécifications sur les composants, notamment sur les granulats. Elle fait appel à l'essai de presse à cisaillement giratoire, à l'essai de tenue à l'eau, à la résistance à l'orniérage, au module de rigidité et à la résistance en fatigue. La méthode de mise au point du mélange est complètement dissociée de l'épreuve de formulation. Elle n'est pas codifiée. La démarche fondée sur ce principe est en vigueur depuis une trentaine d’années, elle a été formalisée au début, dans des documents techniques SÉTRA-LCPC puis dans les normes françaises NF P. Les normes EN, qui remplacent les normes françaises NF P, ne remettent pas en cause ce principe. 1.2

Présentation du document

Ce manuel d'aide à la formulation des enrobés a été rédigé d'après les conclusions du groupe de travail cité en préambule. Ce travail a été complété en particulier pour la partie 4 par des résultats de travaux de recherche menés dans le cadre des programmes de recherche du LCPC (Thème de recherche CH15 : Formulation des enrobés à chaud). Dans la partie 1, introductive, il est fait un bref rappel du principe des essais retenus ainsi que des définitions et relations nécessaires pour la réalisation des épreuves de formulation ou la mise au point des mélanges. D'autres définitions figurent dans le glossaire en annexe G. La partie 2 est consacrée à l'épreuve de formulation. L’épreuve de formulation est complètement définie dans le référentiel normatif. La liste des normes d'essais du référentiel applicable, figure en annexe A. La liste des normes en vigueur est donnée pour les constituants – granulats, bitumes-, les essais préparatoires, les essais proprement dits, les références méthodologiques provenant des normes produits ou de normes générales. Les familles de produits, EB-BBSG, EB-BBME, EB-BBS, EB- 19 -

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BBM, EB-GB, EB-EME, BBTM, BBDr sont décrites avec leurs principales performances en annexe F. Selon le niveau exigé, l’épreuve comporte plus ou moins d’essais avec des seuils plus ou moins sévères qui sont fonction de l’usage du matériau et de sa nature. Mais ces résultats d’essai sont toujours accompagnés d’exigences sur les constituants et en particulier sur les granulats. La partie 2 est une synthèse des exigences existantes, réparties parfois dans des documents variés. Les normes européennes sont également prises en considération. La liste des normes européennes avec leur correspondance française est en annexe B, avec des recommandations d’application et des commentaires. Lorsque les normes EN conduisent à des modifications, cellesci sont signalées dans les chapitres concernés. L’objet de la partie 3 est d'indiquer les méthodes de mise au point et d'ajustement de formule en pratique dans le réseau LPC. Des indications sont données sur le choix des constituants, sur les interprétations des résultats d’essai, en particulier ceux de la presse à cisaillement giratoire, pour parvenir à élaborer un mélange répondant aux caractéristiques recherchées. Des recommandations sont faites pour ajuster la composition des mélanges lorsqu’un résultat d’essai sur un mélange étudié n'est pas satisfaisant. Cette partie a été élaborée avec des résultats d’expériences spécifiques ou en transcrivant les pratiques communiquées par les experts du réseau des laboratoires ou à partir de références bibliographiques. La partie 4 traite des relations laboratoire-chantier. L’épreuve de formulation, spécifiée dans les marchés, étant entièrement réalisée en laboratoire, il est nécessaire de s’assurer que la réalisation « industrielle » de l’enrobé sur chantier permet d’obtenir des caractéristiques équivalentes sur chantier. Ce chapitre rapporte en particulier les résultats obtenus dans le cadre du thème de recherche CH15 « Formulation des enrobés à chaud », pour le pourcentage de vides à la presse à cisaillement giratoire, le module de rigidité et la résistance en fatigue. 1.3

Les essais utilisés

Les principaux essais utilisés pour la réalisation de l'épreuve de formulation sont résumés ci-dessous. Les référentiels normatifs français et européen sont donnés en annexe A et B. Les essais ont fait l'objet d'expériences d'exactitude pour en déterminer la répétabilité r et la reproductibilité R. Répétabilité r et reproductibilité R sont récapitulés à l'annexe D. 1.3.1 La Presse à Cisaillement Giratoire

Principe: le mélange hydrocarboné préparé en laboratoire, est placé, foisonné et à la température d'essai (130 °C à 160 °C environ) dans un moule cylindrique de 150 mm ou 160 mm de diamètre. On applique sur le sommet de l'éprouvette une pression, verticale de 0,6 MPa. En même temps, l'éprouvette est inclinée d'un angle faible de l'ordre de 1° (externe) ou 0,82° (interne) et soumise à un mouvement circulaire. Ces différentes actions exercent un compactage par pétrissage. On observe l'augmentation de compacité ( diminution du pourcentage de vides) en fonction du nombre de tours.

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Interprétation: pour un nombre de girations donné, fonction du type d'enrobés, de la nature des granulats et de l'épaisseur de mise en oeuvre, le formulateur peut prévoir le pourcentage de vides sur le chantier. Dans le cas de couches de roulement très minces, il s'agit plutôt d'approcher la macro-texture que la compacité.

Figure 1 : Presse à cisaillement giratoire mlpc Figure 2 : Presse à cisaillement giratoire mlpc type 2. type 3.

L'essai est très sensible aux facteurs de formulation, comme le "frottement" du squelette granulaire (angularité), la teneur en liant. A partir de cet essai, les risques d'orniérage peuvent être aussi détectés. Grâce à la rapidité de l'essai, la Presse à Cisaillement Giratoire est un instrument précieux pour le formulateur. Cet essai permet également de déceler les changements imperceptibles par les essais courants sur les granulats. Aussi, la Presse à Cisaillement Giratoire sert à vérifier la constance des formules dans le temps. Les spécifications s'appliquent à tous types d'enrobés. Elles portent sur une fenêtre de pourcentage de vides à respecter pour un nombre de girations donné. 1.3.2 La tenue à l'eau

La tenue à l'eau est habituellement mesurée au moyen de l'essai Duriez dans le cadre de la normalisation française. La normalisation européenne a retenu deux modalités d’essai, la compression diamétrale et la compression simple qui est dérivée de l'essai Duriez. Ces deux modalités sont sensées donner des résultats équivalents, cependant la répétabilité et la reproductibilité de l’essai en compression

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simple (Essai Duriez) sont pratiquement deux fois meilleures que celles de l’essai en compression diamétrale. 1.3.2.1

Compression simple (Essai Duriez)

Principe: le mélange hydrocarboné est compacté dans un moule cylindrique par une pression statique à double effet. Une partie des éprouvettes est conservée sans immersion à température (18 °C) et hygrométrie contrôlées, l'autre partie est conservée immergée. Chaque groupe d'éprouvettes est écrasé en compression simple. Interprétation: Le rapport de la résistance après immersion à la résistance à sec donne la tenue à l'eau du mélange. La résistance à sec est une approche des caractéristiques mécaniques, et la compacité constitue un indicateur complémentaire à l'essai de compactage à la Presse à Cisaillement Giratoire. 1.3.2.2

Essai de compression diamétrale

Principe: Les corps d'épreuve cylindriques sont des éprouvettes confectionnées à la Presse à Cisaillement Giratoire ou des carottes extraites de plaques. Une partie des éprouvettes est conservée sans immersion à température ambiante, l'autre partie est conservée immergée après un dégazage poussé pendant 70 h à 40 °C. Chaque groupe d'éprouvettes est écrasé en compression diamétrale à une température de 15 °C. Interprétation: Le rapport de la résistance après immersion à la résistance à sec donne la tenue à l'eau du mélange. 1.3.3 L'essai d'orniérage

Principe: Le corps d'épreuve est une plaque parallélépipédique de 5 cm ou de 10 cm d'épaisseur, selon que l'épaisseur de mise en oeuvre de l'enrobé est inférieure ou supérieure à 5 cm. Cette plaque est soumise au trafic d'une roue équipée d'un pneumatique (fréquence: 1 Hz, charge: 5 kN, pression: 6 bars), dans des conditions sévères de température (60 °C). Interprétation: La profondeur de la déformation produite dans le passage de roue, est notée en fonction du nombre de cycles. Les spécifications portent sur un pourcentage d'ornière à un nombre de cycles donné, qui dépend du type de matériau, et de sa classe.

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Figure 3 : Orniéreur grand modèle

Figure 4 : Détail de la mesure de profondeur d’ornière

1.3.4 Les essais de module

Principe: La rigidité du mélange est déterminée soit par un essai de module complexe (sollicitation sinusoïdale sur éprouvette trapézoïdale ou parallélépipédique) soit par un essai de traction uni-axial (sur éprouvette cylindrique ou parallélépipédique). La charge est appliquée dans un domaine de petites déformations, en contrôlant le temps ou la fréquence, la température, la loi de chargement. Interprétation: Le module (rapport de la contrainte à la déformation) est calculé pour chaque essai élémentaire. Grâce à l'équivalence temps-température, on trace la courbe maîtresse du module à une température donnée. Cette représentation permet de connaître le comportement du mélange sur un large spectre de temps de charge ou de fréquences. La spécification porte sur le module à 15 °C et une fréquence de 10 Hz ou un temps de charge de 0,02 s.

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Figure 5 : Machine d’essai de module complexe mlpc 3MC.

Figure 6 : Réglage du capteur de déplacement.

Figure 7 : Machine Asservie d’Essais Rhéologiques (MAER).

Figure 8 : Montage de l’éprouvette.

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1.3.5 La résistance en fatigue

Principe: Une éprouvette trapézoïdale est soumise, à une température et pour une fréquence de chargement fixées, à une déformation imposée. Lorsque la contrainte appliquée pour maintenir la déformation constante est diminuée de moitié, l'éprouvette est considérée comme endommagée au nombre de cycles considéré. Interprétation: sur un graphique lg/lg, les différents couples (niveau de chargement, nombre de cycles jusqu'à l'endommagement), se placent sur une droite de fatigue. 6 A 10 cycles, le seuil de chargement relevé sur la droite est la valeur caractéristique de la résistance en fatigue : ε6.

Figure 9 : Essai de fatigue en flexion 2 points sur éprouvettes trapézoïdales.

1.4

Généralités sur les constituants des enrobés bitumineux

Les enrobés bitumineux sont constitués d’un mélange granulaire dont la taille varie entre 0 et D (mm) et d’un liant hydrocarboné. Des additifs peuvent être ajoutés à ce mélange pour en améliorer les performances. Le mélange final compacté et refroidi possède une teneur en vides non nulle qui participe aux performances du produit.

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1.4.1 Les granulats

Figure 10 : Vue du front de taille.

1.4.1.1

Figure 11 : Criblage – concassage.

Les fines

Les fines (passant < à 63 µm) d’un mélange hydrocarboné sont généralement un mélange de fines d’apport en faible proportion et de fines du sable majoritaires. Les fines d’apport peuvent être issues de roches massives : le filler calcaire est utilisé majoritairement. On rencontre également d’autres matériaux tels que le ciment, la chaud vive, le filler activé (mélange de fines calcaires et de chaux éteinte), la chaux éteinte, les cendres volantes, les fillers de cimenterie et les ardoises. 1.4.1.2

Les sables

Les sables pour enrobés sont des sables concassés 0/2 ou 0/4 (graves) souvent fillérisés à 18 % (0/2) ou de 10 % à 14 % (0/4). La courbe granulométrique d’un mélange avec un sable et des gravillons de provenances différentes peut alors présenter des anomalies (discontinuité ou bosse). Des sables roulés sont aussi utilisés pour améliorer la maniabilité des mélanges. 1.4.1.3

Les gravillons

Les gravillons (d/D) constituent « l’ossature » du mélange hydrocarboné. A ce titre, leur nature, leur angularité, leur forme conditionnent pour partie la stabilité des mélanges et les caractéristiques de surface des couches de roulement. De plus, la nature minéralogique influe directement sur la formulation du mélange : certains matériaux (basaltes, granites, gneiss) sont plus difficiles à compacter, d’autres présentent un caractère absorbant (basaltes, laitiers, calcaires dolomitiques) dont il faut tenir compte pour le dosage en liant. Le nature minéralogique et la propreté influent également sur l’adhésivité bitume-granulat.

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1.4.1.4

Les courbes granulométriques

Le matériau granulaire final est obtenu par mélange des différentes fractions granulaires (d/D) entrant dans sa composition. Chaque fraction est caractérisée par une courbe granulométrique indiquant les passants aux différents tamis normalisés6. La courbe granulométrique de mélange est caractéristique du matériau final. 1.4.2 Le liant

Le liant peut être un bitume pur, un bitume modifié ou un bitume spécial (bitumes durs, pigmentables, colorés, liants de régénération) ou un liant de synthèse. A défaut d’autre donnée, la masse volumique du bitume est prise égale à 1,03 t/m3. 1.4.2.1

Bitumes purs

Ils comprennent les bitumes purs normalisés (norme NF EN 12591) et les bitumes spéciaux divisés en bitumes de grade « dur » (NF EN 13924) et en bitumes à susceptibilité améliorée. 1.4.2.2

Bitumes modifiés

Les bitumes modifiés sont des liants bitumineux dont les propriétés ont été modifiées par l’emploi d’un agent chimique, qui, introduit dans le bitume de base, en modifie la structure chimique et les propriétés physiques et mécaniques. Ils sont codifiés dans la norme NF EN 14023. La norme est plutôt une description qu’une véritable classification en fonction de performances. Ils sont préparés avant emploi dans une unité spécialisée. Les agents chimiques comprennent le caoutchouc naturel, les polymères synthétiques, le soufre et certains composés organométalliques. Les principaux agents chimiques utilisés dans la modification des bitumes sont : •

Polymères thermoplastiques élastomères

SBS (Styrène Butadiène Styrène) SIS (Styrène Isoprène Styrène) SB (Styrène Butadiène) SBR (Copolymère statistique) •

Polymères thermoplastiques plastomères

EVA (Ethylène acétate de vinyle) EMA (Ethylène acrylate de méthyle) EBA (Ethylène acrylate de butyle) PIB (Polyisobutylène) •

Latex

Polychloroprène Caoutchouc SBR Caoutchouc naturel 6

La série de base des tamis se compose des éléments suivants (mm) : 0,063 ; 0,125 ; 0,250 ; 0,500 ; 1 ; 2 ; 4 ; 8 ;16 ; 31,5. - 27 -

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•

Poudrette de caoutchouc

Les liants modifiés élastomères :

On distingue les mélanges physiques et les bitumes élastomères obtenus par réticulation. Les mélanges physiques sont généralement hétérogènes à une échelle de quelques micromètres. La finesse de la structure des bitumes élastomères va directement intervenir sur la stabilité du mélange à chaud et sur ses propriétés physiques sur toute la gamme de températures. Les bitumes élastomères réticulés ont une structure résultant d’une double forme de liaisons extrêmement fine, de l’ordre du micromètre. Cette réaction est irréversible. Les bitumes élastomères réticulés ont par rapport au liant initial, des résistances en traction plus élevées, ainsi que des raideurs et des ductilités augmentées. La modification du bitume par des élastomères induit des différences de comportement rhéologique. Par rapport au bitume pur, le BmP SBS présente, à basse température, des modules plus faibles, donc une meilleure flexibilité. La situation s’inverse à hautes températures. Pour un bitume donné, cette modification du comportement rhéologique, dépend de la nature et de la teneur en polymères. Les liants modifiés plastomères :

Les bitumes copolymères d’éthylène (EVA, EMA et EBA) : Aux faibles teneurs en polymères (< 5 %), la modification des propriétés est due essentiellement à l’augmentation de la teneur en asphaltènes de la phase bitume. Dans ce cas, le choix du bitume d’origine est prépondérant. Aux fortes teneurs en polymères, on a affaire à un polymère plastifié par une fraction des maltènes du bitume et c’est le choix du polymère qui conditionne les propriétés du liant. On constate une diminution de la pénétrabilité et une forte augmentation de la température bille-anneau. Les bitumes copolymères d’éthylène – polybutylène (PIB) : L’addition de PIB aux bitumes routiers en diminue la fragilité à froid. L’utilisation conjointe de PIB et d’EVA permet d’améliorer simultanément le comportement à haute et basse température. A l’exception des liants PIB-EVA, les mélanges bitumes copolymères sont rarement stables au stockage. (Sauf pour des teneurs < 3 % EVA et pour des liants à faible teneur en asphaltènes). Il est nécessaire d’agiter ou de recirculer le liant. Les bitumes caoutchouc :

Les bitumes caoutchouc non stockables : Fabriqué à partir de poudrette de caoutchouc obtenue par rapage de caoutchouc naturel et synthétique, le bitume caoutchouc présente un caractère élastomérique, une haute viscosité à haute température et une bonne flexibilité à basse température.

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Les bitumes caoutchouc stockables : Fabriqué à partir de déchets broyés de pneumatiques de camions et de voitures, d’une huile lourde et d’un élastomère synthétique, le bitume caoutchouc présente un très fort allongement à la rupture à basse température. 1.4.2.3

Bitumes pigmentables

Ils sont obtenus à partir de bruts sélectionnés et sont caractérisés par une très faible teneur en asphaltènes. Les grades sont les mêmes que pour les bitumes routiers classiques. La coloration se fait à l’aide d’oxydes métalliques à raison de 2,5 % à 6 % environ en masse par rapport à l’enrobé. 1.4.2.4

Liants de synthèse

Ces liants sont obtenus par mélange de coupes pétrolières et pétrochimiques sans asphaltènes. Ils se présentent sous un aspect transparent en film mince qui permet de garder la teinte naturelle du granulat. Ils peuvent être colorés par l’addition de 2 % de pigments. 1.4.2.5

Liants bitumineux avec charges minérales

Ces liants prêts à l'emploi sont obtenus par mélange en usine, de bitume pur et de charges minérales, par exemple de la chaux. La teneur en liant est différente de la teneur en bitume. 1.4.2.6

Liants d’origine agrochimique

Ce sont des liants fabriqués à partir de matières végétales sans matériau dérivé de la pétrochimie. Le produit est transparent et peut être coloré. Son utilisation est en cours d'évaluation. 1.4.2.7

Bitume antikérozène

Ce sont des bitumes spécialement formulés pour résister au risque de dissolution par les pertes de kérosène sur les parkings et voies de circulation des aéroports. Ils peuvent être utilisés dans la composition des Bétons Bitumineux Aéronautiques (BBA). 1.4.2.8

Règle des mélanges des bitumes

Il peut être utile de faire certains essais à partir de bitumes recomposés dont on maîtrise la pénétrabilité ou la température bille-anneau. (Par exemple, pour un essai d’orniérage avec un bitume dont la valeur de température bille-anneau est fixée). Pénétrabilité 100 x log P = a log P1 + b log P2

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a et b sont les proportions respectives de 2 bitumes de pénétrabilité P1 et P2. Température bille-anneau 100 T = a T1 + b T2 a et b sont les proportions respectives de 2 bitumes de température bille-anneau (en °C) T1 et T2.

Figure 12 : Essai de pénétrabilité.

Figure 13 : Essai de Température Bille et Anneau.

1.4.3 Les additifs

Les additifs sont destinés à améliorer les propriétés de l’enrobé. Ils peuvent être introduits soit dans le mélange au moment du malaxage soit directement dans la cuve bitume. 1.4.3.1

Dopes d’adhésivité

Pour améliorer l’affinité réciproque entre le liant et les granulats et en assurer la pérennité, des dopes d’adhésivité peuvent être utilisés. Il s’agit principalement de composés tensioactifs azotés dérivés des acides gras (amines, polyamines…) dosés à environ 0,3 à 0,6% du bitume. La chaux ou les fines calcaires, dosées jusqu’à 1% du bitume, peuvent également être utilisées comme agents dopants. 1.4.3.2

Polyéthylène

Provenance : déchets de câble, broyage de bouteilles de lait, de films polyéthylène, polyéthylène neuf. Les déchets de polyéthylène sont souvent un mélange de polyéthylène haute et basse densité. Lors de la fusion voisine de 130 °C le polyéthylène se combine en partie avec le bitume. Le dosage est habituellement compris entre 0,4 % et 1 %, par - 30 -

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rapport aux granulats. La proportion de polyéthylène par rapport au bitume, peut ainsi varier entre 20 % et 66 %. 1.4.3.3

Polymères :

Ils se présentent sous forme de granulés incorporés lors du malaxage du mélange. 1.4.3.4

Poudrette de caoutchouc et granulats de caoutchouc 2/6 :

Incorporés au moment du malaxage, le caoutchouc se combine partiellement avec le bitume. La température de fabrication est supérieure à celle du bitume pur. La masse volumique du caoutchouc est de 1,15 g/cm3. 1.4.3.5

Fibres neuves et de recyclage :

Les fibres peuvent être mélangées au liant préalablement ou introduites dans le mélange à sec ou encore après incorporation du bitume. Selon le type de fibres, le mode de préparation en laboratoire doit être adapté tout en restant fidèle au mode d’incorporation industrielle. Différentes natures de fibres sont utilisées : Verre Ce sont des fibres inorganiques de longueur comprise entre 100 µm et 10 mm, d’un diamètre de l’ordre de 5 µm à 6 µm. Le traitement de surface conditionne les propriétés induites. Le dosage habituel est de 0,8 % par rapport aux granulats. Leur masse volumique est de 2,5 g/cm3 et leur surface spécifique théorique est de 0,3 m2/g. Cellulose Ce sont des fibres naturelles de longueur comprise entre 900 µm et 1,1 mm, d’un diamètre de l’ordre de 15 µm à 50µm. Elles peuvent être pré-enrobées sous forme de granulés. Leur dosage est de 0,3 % au maximum par rapport aux granulats. Leur masse volumique est de 0,9 g/cm3 et leur surface spécifique théorique est de 0,16 m2/g. Roche Ce sont des fibres minérales de longueur comprise entre 200 µm et 2 mm, d’un diamètre de l’ordre de 3 µm à 5 µm. Leur masse volumique est de 2,7 g/cm3 et leur surface spécifique théorique est de 0,6 m2/g. Polyester Ce sont des fibres synthétiques de longueur comprise entre 600 µm et 1,2 mm, voire 6 mm. Elles résistent à une température de 220°C. Le dosage est de l’ordre de 0,6 % par rapport aux granulats. Composite Ce sont des fibres issues de produits de recyclage par exemple de pièces automobiles 1.4.3.6

Bitumes et asphaltes naturels

Bitume de Trinidad épuré : Le bitume épuré est extrait par raffinage, il contient une partie minérale, sa masse volumique est voisine de 1,40 g/cm3, la pénétration à 25 °C est comprise entre - 31 -

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1 1/10 mm et 4 1/10 mm, et la température bille-anneau supérieure à 90 °C. (Le bitume « soluble » a une pénétration standard de 3 à 12 1/10 mm et une température bille-anneau comprise entre 68 et 78 °C).

Figure 14 : Exemple d’extraction sur le lac de Trinidad (Venezuela).

Poudre de Trinidad 50/50 C’est un mélange composé de 50 % de bitume de Trinidad épuré et de 50 % de filler calcaire. Gilsonite® : La Gilsonite est un hydrocarbure naturel, qui se présente sous forme de 0/2. La masse volumique est de 1,05 g/cm3, la pénétration standard est voisine de 0 (1/10 mm) et la température bille-anneau supérieure à 150°C. Le dosage va de quelques pour-cent à 10 % des granulats secs. 1.4.3.7

Colorants

Les colorants utilisés en technique routière sont des pigments minéraux qui ont fait preuve de stabilité à la température d'enrobage ainsi qu'à la lumière. Les plus courants sont les oxydes métalliques suivants : - Les oxydes de fer de couleur rouge, jaune ou grise - Le chromate de plomb jaune clair - L'oxyde de chrome de couleur verte - L'oxyde de cobalt de couleur bleue - L'oxyde de titane de couleur blanche

- 32 -

Manuel LPC d'aide à la formulation des enrobés à chaud - Généralités -

-

Figure 15 : Exemples d’enrobés colorés.

1.5

Définitions et relations utiles pour une épreuve de formulation

La plupart des définitions figurent dans le glossaire de l’annexe F. Seules sont mentionnées ci-dessous les notions essentielles à l’épreuve de formulation ainsi que les relations utiles entre les paramètres. Si besoin, les appellations européennes correspondant aux grandeurs développées ci après, sont mentionnées pour chaque définition en annexe F. 1.5.1 Teneur en liant

Dans les normes de la série NF P 98-130 à 98-141, la teneur en liant TLext est le rapport de la masse de liant à la masse de granulats secs, exprimé en pour-cent extérieur. TLext = 100 ×

Masse de bitume Masse de granulats secs

Les normes "produits" enrobés européennes de la série NF EN 13108 imposent la valeur tlint qui est le rapport de la masse de liant à la masse de mélange total, exprimé en pour-cent intérieur. tl int = 100 ×

Masse de bitume Masse de granulats secs + Masse de bitume

A l'étranger, les teneurs en liant sont exprimées soit en TLext, soit en tlint. tlint et TLext sont reliées par les équations suivantes : TLext =

100 × tl int 100 − tl int

tlint =

100 × TLext 100 + TLext

L'annexe C comporte un tableau d'équivalences entre les teneurs en liants.

- 33 -

Manuel LPC d'aide à la formulation des enrobés à chaud - Généralités -

1.5.2 Module de richesse K

Le module de richesse K [Duriez, 1950] est une grandeur proportionnelle à l'épaisseur conventionnelle du film de liant hydrocarboné enrobant le granulat. K est indépendant de la masse volumique du mélange granulaire. Il est relié à la teneur en liant externe par l'équation suivante : TLext = K × α

5

Σ

où Σ est la surface spécifique, exprimée en mètres carrés par kilogramme, déterminée par la relation : 100 Σ = 0,25 G + 2,3 S + 12 s + 150 f avec : G proportion d'éléments supérieur à 6,3 mm S

proportion d'éléments compris entre 6,3 mm et 0,250 mm

s

proportion d'éléments compris entre 0,250 mm et 0,063 mm

f

proportion des éléments inférieurs à 0,063 mm

α

un coefficient correcteur relatif à la masse volumique des granulats

α = 2,65 / ρG avec ρG masse volumique des granulats en grammes par centimètre cube.

Il est toujours possible d’utiliser la notion de module de richesse avec la teneur en liant interne tlint à l’aide des équations suivantes : tlint =

100 × K × α 5 Σ 100 + K × α 5 Σ

(

)

et ⎛ 100× tlint ⎞ ⎟ ⎜⎜ 100 − tlint ⎟⎠ ⎝ K= α5Σ NOTE Ce calcul n’est pas applicable lorsque le mélange contient des fines spéciales ou des additifs tels que des fibres.

1.5.3 Pourcentage de vides ou Compacité 1.5.3.1

Définitions

Pourcentage de vides Le pourcentage de vides ou la compacité des mélanges hydrocarbonés sont des paramètres très importants dans le domaine de la formulation des enrobés. En effet, les propriétés des matériaux sont dépendantes des volumes respectifs du squelette granulaire, de celui du liant (y compris éventuellement celui des additifs) et du volume d'air "libre", appelé par la suite pourcentage de vides.

Le pourcentage de vides (ou la compacité ) sous des conditions de compactage imposées – en général avec la Presse à Cisaillement Giratoire – est la première exigence requise pour un mélange. Cette exigence est en relation avec les - 34 -

Manuel LPC d'aide à la formulation des enrobés à chaud - Généralités -

caractéristiques recherchées sur le site : texture, durabilité (tenue à l'eau, résistance en fatigue, résistance à l'orniérage), etc, c'est pourquoi la réalisation des corps d'épreuve est assortie d'exigences sur les pourcentages de vides. Pour vérifier in situ que les caractéristiques attendues correspondent bien aux propriétés observées en laboratoire, la mesure du pourcentage de vides est l’un des points essentiels à vérifier. Composition volumétrique La composition volumétrique d'un mélange est représentée sur le schéma de la Figure 1 avec les notations suivantes :

Volume apparent VT C’est le volume total du corps d’épreuve. Ce volume dépend de la méthode de mesure, en particulier de la prise en compte des irrégularités de surface du corps d’épreuve. Volume des vides Vm C’est le volume des pores et interstices du mélange. Volume de matière solide Vr C’est le volume du mélange de granulat, de bitume, d’additifs à l’exclusion des vides, pores et interstices. Il est généralement exprimé en pour-cent par rapport au volume apparent. Volume de vides dans le squelette minéral VMA (Voids in Mineral Aggregates) C’est l’espace disponible dans le mélange granulaire. Il représente la somme du volume occupé par le bitume libre et du volume des vides. Il est exprimé en pourcent par rapport au volume apparent. Volume de bitume Vb C’est le volume total de bitume dans le mélange enrobé. Volume de bitume absorbé par les granulats vba C’est le volume de bitume qui pénètre dans les pores des granulats. Cette absorption dépend de la porosité des granulats. Il peut être apprécié à partir de l’écart entre la masse volumique réelle calculée du mélange et la masse volumique réelle mesurée sur le mélange (voir 1.5.3.2). Volume de bitume libre vbl C’est le volume de bitume qui ne pénètre pas dans les pores des granulats. Vb = vba + vbl Pourcentage de vides comblés par le liant VFB (Voids Filled with Bitumen) C’est le volume de liant rapporté au volume de vides du squelette granulaire, exprimé en pour-cent. Ce paramètre est pris en considération dans certaines méthodes de formulation pour assurer un volume suffisant au mastic (liant+filler) dans le squelette minéral.

- 35 -

Manuel LPC d'aide à la formulation des enrobés à chaud - Généralités Volume de vides dans le squelette minéral VMA

volume des vides Vm

volume de bitume libre vbl

volume de bitume Vb

volume bitume absorbé par les granulats vba

volume de granulats Vg

volume apparent VT

volume de matière solide Vr

Figure 16 : Approche volumétrique d'un mélange.

La répartition des vides dans le mélange permet de distinguer sur la Figure 2, les vides dont la géométrie permet de faire communiquer deux faces d'une couche de chaussée ou d'un corps d'épreuve. Ce type de vides est recherché dans le cas d'enrobés drainants. La complexité de la géométrie de ces vides, en relation avec la possibilité d'écoulement des fluides à l'intérieur est qualifiée de "tortuosité". Les vides non communicants débouchent sur une face, mais sont obturés à l'autre extrémité. Lors de la mesure de masse volumique apparente, selon la méthode utilisée, ils sont pris en compte ou non, ou pour partie, dans le volume retenu pour le calcul. Les vides occlus ne sont pas accessibles. Vides non communicants Vides communicants Vides occlus

Figure 17 : Vides communicants, non communicants, occlus.

- 36 -

Manuel LPC d'aide à la formulation des enrobés à chaud - Généralités -

Masse volumique réelle

La masse volumique réelle peut être déterminée directement sur le mélange selon la norme NF EN 12697-5 par la méthode A à l'eau, elle est alors notée MVR. Elle peut être calculée à partir des masses volumiques des composants obtenues par diverses méthodes (eau, solvant, huile de paraffine) et est alors notée MVRc, à partir des formules suivantes :

MVRc =

Masse de granulats + Masse de bitume Vg + Vb

Cas d'une teneur en liant extérieure TLext MVRc =

100+TLext %G1 %G2 %Gn TLext + + .... + +

ρg 1

ρg 2

ρgn

ρb

Cas d'une teneur en liant intérieure tlint MVRc =

100 %G1

ρg 1

+

%G2

ρg 2

+ .... +

%Gn

ρgn

+

tl int

ρb

où % Gi sont les pourcentages des fractions granulaires et ρgi leurs masses volumiques respectives. Il convient de noter que dans la formule correspondant au cas TLext, % G1+% G2 +….+ % Gn= 100, tandis que dans la formule correspondant au cas tlint, % G1+% G2 +….+ % Gn= 100 - tlint.

ρb est la masse volumique du bitume. La valeur de MVRc dépend de la méthode utilisée pour mesurer la masse volumique des composants et en particulier des granulats. Si les masses volumiques des granulats sont mesurées par des méthodes avec des fluides dont la viscosité permet de pénétrer dans les porosités des grains (eau solvant), la MVRc peut être surestimée. Cette méthode est aussi utilisée pour déterminer la quantité de bitume absorbée. Lorsque les masses volumiques des granulats sont déterminées avec de l'huile de paraffine, dont la viscosité est proche de celle du bitume, la méthode par calcul et la mesure directe donnent des résultats voisins. Masse volumique apparente

La masse volumique apparente est déterminée par le rapport entre la masse de l’échantillon et son volume apparent. Ce volume apparent peut être déterminé par mesure géométrique (MVA) ou pesée hydrostatique paraffinée ou non (NF EN 12697-6) en fonction de la teneur en vides du matériau (MVa). La masse volumique apparente peut également être déterminée par mesure au banc Gamma : MVaγ (NF EN 12697-7).

- 37 -

Manuel LPC d'aide à la formulation des enrobés à chaud - Généralités -

Pourcentage de vides et compacité

La compacité et le pourcentage de vides sont déterminés à partir des mesures de masse volumique réelle MVR et de masse volumique apparente MVA (ou MVa ou MVaγ) et par les relations suivantes : C% = 100 x (MVa ou MVA ou MVaγ ) / MVR v% = 100 [1 - (MVa ou MVA ou MVaγ) / MVR] 1.5.3.2

Relations entre les paramètres

Teneur en vides et compacité

Compacité C % et pourcentage de vides v% sont reliés par l'équation suivante : 100 = C% + v% Volume de vides dans le squelette minéral VMA

Cas d'une teneur en liant extérieure TLext ⎛ 100 × ( MVR × ( 100 − v )) ⎞ ⎟⎟ VMA%(ou vides air et bitume libre)= ⎜⎜100 − ρ 100 g ( + TL ) ext ⎠ ⎝

TLext ⎛ ( 100 − v ) × MVR ⎞ ⎛⎜ ⎟ × ⎜1 − 100 ⎠ ⎝ 100 − TLext ⎝ ρg

ρg − ⎜ VMA% =

⎞ ⎟⎟ ⎠

Cas d'une teneur en liant intérieure tlint VMA% = v +

tl int

ρb

× MVA

Volume de bitume absorbé par les granulats vba

⎛⎛ 1 ⎞ ⎛ 1 ⎞⎞ vba = 100 × MVa ⎜⎜ ⎜ ⎟ ⎟⎟ ⎟−⎜ ⎝ ⎝ MVR ⎠ ⎝ MVRc ⎠ ⎠ MVRc est la MVR calculée sur le mélange. Si la mesure de masse volumique des granulats est faite selon la norme P 18-559 (mesure à l’huile de paraffine), le volume de bitume absorbé est nul, vba =0. Pourcentage de vides comblés par le liant VFB

VFB = 100

Vb% VMA%

où Vb est le volume de liant exprimé en pour-cent Cas d'une teneur en liant extérieure TLext:

- 38 -

Manuel LPC d'aide à la formulation des enrobés à chaud - Généralités -

Vb% =

TLext × MVR × ( 100 − v ) × 100 ( 100 + TLext ) × ρb

Cas d'une teneur en liant intérieure tlint tl int × VFB =

VFB =

MVA

ρb

VMA

× 100

tlint × MVA

ρb

v + ⎛⎜ tlint × MVA ⎞⎟ ρb ⎠ ⎝

avec : tlint

teneur en liant "intérieure"

TLext

teneur en liant "extérieure"

MVA

masse volumique apparente du corps d'épreuve

ρb

masse volumique du bitume

v

pourcentage de vides

ρg

masse

- 39 -

volumique

du

squelette

minéral

Méthode LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Épreuve de formulation des enrobés –

2

ÉPREUVE DE FORMULATION DES ENROBÉS

A partir de constituants (granulats, fines, liants hydrocarbonés, additifs minéraux ou organiques), identifiés et représentatifs des matériaux à utiliser dans le projet, une séquence d'essais de laboratoire est réalisée pour décrire le comportement d'un mélange hydrocarboné. La séquence d'essais est choisie en fonction du niveau d’épreuve (1 à 4) requis par le donneur d’ordre et éventuellement des essais complémentaires. Le niveau dépend généralement du type de mélange, de la position de la couche de mélange hydrocarboné dans la chaussée, de son épaisseur, du trafic prévu, des sollicitations particulières (rampes, carrefour, température), de l'objectif recherché par l'application de cette couche et de la nature des couches inférieures et de la taille du chantier. L’épreuve comportant une étude de sensibilité peut être exigée pour vérifier que malgré des variations de composition du mélange, les caractéristiques spécifiées sont obtenues. L’épreuve de formulation fait l’objet de prescriptions normatives qui figuraient dans les anciennes normes produits NF P 98-130 à NF P 98-141, dans la norme générale NF P 98-150, devenue NF P 98-150-1. La plupart de ces prescriptions sont compatibles avec les normes En produits (NF EN 13108-1 à 7 et NF EN 13108-20) et ont été introduites dans l’avant-propos national des versions françaises. Pour tirer parti de l’expérience acquise sur les mélanges bitumineux français, tout en tenant compte de la normalisation EN, la désignation du type de mélange considérée dans ce guide, possède le sigle conforme à la norme EN suivi du sigle français. L’annexe E donne un tableau résumé de l’ensemble de ces caractéristiques et dénominations par type de mélange, selon l’expérience française. Les produits les plus utilisés sont listés et décrits en annexe F. Par exemple pour les Enrobés Bitumineux selon la norme NF EN13108-1 (EB dans la version française, AC dans la version européenne) les matériaux suivants sont considérés : •

EB-BBSG (Béton Bitumineux Semi-Grenu),

•

EB-BBME (Béton Bitumineux à Module Élevé),

•

EB-BBS (Béton Bitumineux pour chaussée Souple à faible trafic),

•

EB-BBM (Béton Bitumineux Mince),

•

EB-BBA (Béton Bitumineux Aéronautique),

•

EB-GB (Grave-Bitume) Empirique,

•

EB-GB (Grave-Bitume) Fondamentale,

•

EB-EME (Enrobé à Module Élevé).

Et de la même façon pour les autres types de matériaux : • BBTM (Béton Bitumineux Très Mince) • BBDr (Béton Bitumineux Drainant) (Porous Asphalt- sigle PA en version européenne)

-41 -

Méthode LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Épreuve de formulation des enrobés –

À noter que nombre de ces prescriptions étaient normatives dans le cadre des normes NF P, et qu’elles deviennent informatives comme choix français dans les normes EN. L’objectif de cette partie est de réunir l’ensemble des prescriptions, y compris les choix informatifs français sur les constituants, Elle fait également intervenir des prescriptions des normes sur les constituants, la composition des mélanges, la préparation des corps d’épreuve et les principales performances des matériaux. Les références sont les suivantes : •

Les granulats selon NF EN 13043 et la norme expérimentale XP P18545, qui constitue un guide d’application français de la NF EN 13043,

•

Les agrégats d’enrobés selon NF EN 13108-8,

•

Les bitumes selon NF EN 12591, NF EN 13924 et NF EN 14023,

•

L’épreuve de formulation-type selon NF EN 13108-20,

•

Les dispositions concernant la préparation des corps d’épreuve données dans les normes d’essai de la série NF EN 12697.

En fin de chapitre, les exigences des normes européennes pour les épreuves de formulation type sont présentées sous forme de tableaux synthétiques. 2.1

Prescription relative aux constituants

Pour certaines propriétés du produit à qualifier, faute de méthode suffisamment fiable pour les appréhender sur le mélange, des prescriptions sur les constituants sont spécifiées. C’est le cas notamment des propriétés de durabilité sous trafic, au cours des phases de fabrication et de mise en œuvre ainsi que pour les propriétés de surface. 2.1.1 Spécifications sur les fillers d’apport

Les spécifications sur les fillers sont définies dans la norme NF EN 13043. Parmi celles-ci sont à noter : -

Granularité :limite inférieure et étendue maximale aux tamis de 0,125 mm et 0,063 mm

-

Propreté MBF (essai au bleu [EN 933-9])

-

Compactabilité IVR (indice des vides Rigden [NF EN 1097-4])

-

Pouvoir rigidifiant ∆TBA [NF EN 13179-1].

-

Une prescription supplémentaire porte sur la surface Blaine [NF EN 196-6], mais il s’agit de caractériser seulement la régularité du produit.

Les 2 classes de fillers habituelles sont résumées dans le Tableau 1.

-42 -

Méthode LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Épreuve de formulation des enrobés – Tableau 1 – Caractéristiques usuelles des fillers pour enrobés Critères granulométriques Tamis (mm) 2

0,125

Passant ≥ 100

Passant 85 à 100

Fines nocives 0,063

Etendue ≤ 10

Passant ≥ 70

MBF g/kg

Caractéristiques rigidifiantes IVR %

∆TBA °C

Etendue ≤ 10

≤ 10 MBF10

28 à 38 V28/38

8 à 16 noté ∆R&B8/16

2.1.2 Spécifications sur les fines du mélange

Les normes produit comportent des spécifications qui se rapportent soit aux fines du sable, soit aux fines du mélange (fines du sable et filler d’apport). Les fines du sable ou du mélange sont extraites par tamisage à sec au tamis de 0,125 mm. Les spécifications sont rappelées dans le tableau 2. Dans les enrobés sortis de la centrale, les fines proviennent du sable fillérisé pour une grande part, mais aussi des éléments fins en surface des gravillons et de ceux produits par l’attrition des granulats dans les phases de séchage et de malaxage. En conséquence les fines du sable devront être conformes à la norme NF EN 13043 ; spécifications reprises au tableau 2 (seconde ligne). Une restriction supplémentaire concerne l’utilisation de filler contenant de la chaux vive. La teneur en chaux vive dans le mélange ne doit pas excéder 1 %. Tableau 2 – Spécification sur les fines du sable ou à défaut sur les fines du mélange Caractéristique

MBF g pour 1000g

IVR %

Spécification

≤ 10 MBF10

28 à 38 V28/38

NF EN 13043

∆TBA °C 8 à 16

∆R&B8/16

2.1.3 Spécifications sur les sables.

Les sables utilisés sont des 0/2 (définition de la norme NF EN 13043) ou des graves 0/4 pour la majorité des enrobés. Pour les graves bitumes (EB-GB), les enrobés à module élevé (EB-EME) et les bétons bitumineux pour chaussées souples à faible trafic (EB-BBS), la fraction 0/6,3 est admise. Les sables 0/2 sont classés en catégorie GF85 selon la norme NF EN 13043. Ils présentent 100 % de passant au tamis de 4 mm et 85 % à 99 % au tamis de 2 mm. Cet ensemble de spécifications correspond au code « a » défini dans la norme expérimentale XP P18-545.

-43 -

Méthode LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Épreuve de formulation des enrobés –

Les graves 0/4 et 0/6,3 sont de catégorie GA85 (100 % à 2 D, 98 % à 100 % à 1,4 D et 85% à 99% à D). Les tolérances sur la granularité des sables et graves doivent respecter les spécifications de la catégorie GTC10 (± 5 % à D, ± 10 % à D/2, ± 3 % à 0,063 mm). La propreté des sables et graves doit être MBF10 (mesurée sur les fines du sable) ou MB2 (mesurée sur le 0/2). La teneur en fines des sables est généralement comprise entre 12 et 22%. Les sables de catégorie f16 ou f22 peuvent ainsi être utilisés, mais dans tous les cas, la teneur en fines du sable doit être précisée par une valeur déclarée. L’angularité minimale des sables ( NF EN 933-6) est spécifiée lorsque le mélange est destiné aux couches de roulement. Il s'agit en général des catégories ECS35 ou 38, sauf pour les EB-BBS pour lesquels il est admis ECS30 Pour les autres enrobés (utilisés en couche de base de liaison ou de fondation), l’angularité n’est pas spécifiée dans le cas où un essai d’orniérage est prévu dans l’épreuve de formulation. L’incorporation limitée à 10 % de sable roulé (ECS déclarée < 30) est admise pour les EB-BBSG, EB-BBA, EB-BBS, EB-BBME. Pour les bétons bitumineux, une valeur maximale de friabilité des sables (NF EN 932-3) est fixée à 40 pour un 0/4 et 45 pour un 0/2. Ces spécifications ne figurent pas dans les normes produits, cependant elles peuvent rester pertinentes et peuvent être vérifiées. 2.1.4 Spécifications sur les gravillons 2.1.4.1

Résistance mécanique et caractéristiques de fabrication

Les résistances mécaniques minimales et les caractéristiques minimales de fabrication des gravillons sont fonction de la position de la couche à laquelle est destiné le mélange et de son épaisseur pour les couches de roulement. Les gravillons sont caractérisés par la résistance à l’usure (Coefficient micro-Deval), par le coefficient Los Angeles et pour les couches de roulement, par la résistance au polissage PSV. Les caractéristiques de fabrication portent sur la granularité, l’aplatissement et la propreté. Concernant la granularité, la catégorie généralement retenue est GC85/20 [passant à D compris entre 85 % et 99 %, passant à d compris entre 0 % et 20 %, 100 % à 2 D, 0 % à 5 % à d/2]. Dans le cas de formules discontinues, la catégorie GC85/15 [passant à d compris entre 0 % et 15 %, au lieu de 20 % et pour les granularités serrées, ce qui le cas pour les formules discontinues pour couches de roulement, le passant à D est compris entre 90 % et 99 % ] est au minimum nécessaire. Le passant au tamis intermédiaire [D/1,4], doit être compris entre 25 % et 80 % pour les matériaux de couches d’assises, et entre 20% et 70% pour les couches de roulement et de liaison, avec dans les deux cas une régularité de ± 15 % sur la granularité type déclarée par le fournisseur, soit respectivement G25/15 et G20/15.

-44 -

Méthode LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Épreuve de formulation des enrobés –

La forme des gravillons est appréhendée par le coefficient d’aplatissement FI. La catégorie généralement retenue est FI25. Pour les couches très minces, la catégorie FI20 peut être nécessaire. La propreté des gravillons est mesurée par le passant au tamis de 0,063 mm. La catégorie retenue est f1 [≤ 1 % au tamis de 0,063 mm], pour les utilisations courantes et f0,5 pour les couches de roulement très minces. L’ensemble de ces caractéristiques est récapitulé au tableau 3. Tableau 3 – Caractéristiques minimales des gravillons, résistance mécanique - caractéristiques de fabrication. Caractéristiques minimales, extraites de la norme NF EN 13043, transposées des anciennes normes « produit ». Les valeurs en italique correspondent à des applications spécifiques selon la norme française expérimentale XP P18-545.

Type d’utilisation

Résistance mécanique NF EN 13043 XP P 18-545

Couche de fondation

Couche de base

Couche de liaison épaisse

Couche de liaison mince BBM Couche de roulement épaisse et chaussées légères aéronautiques Couche de roulement BBTM et BBDr et chaussées aéronautiques lourdes (1)

Caractéristiques de fabrication GC85/20 G25/15 f1 FI25

LA40 MDE35 LA40 MDE35

(1)

GC85/20 G25/15 FI25 f1

LA30 MDE 25 LA30 MDE25

(1)

GC85/20 G20/15 f1 FI25

LA30 MDE 25 LA30 MDE25

(1)

GC85/20 G20/15 FI25 f1

LA25 MDE 20 LA25 MDE20

(1)

GC85/20 G20/15 FI25 f1

LA25 MDE 20 PSV50

LA25 MDE20 (1)

LA20 MDE 15 PSV50 (2) LA20 MDE15

GC85/15 (formules discontinues) GC85/20 G20/15 FI20 f0,5

Avec application possible, lorsque c’est justifié et sous réserve d’une justification explicite dans les pièces du marché, d’une compensation maximale de 5 points entre les caractéristiques LA et MDE (Voir XP P 18-545). Par exemple : ⎯ un granulat de LA = 25 est jugé conforme à [LA20, ⎯ ⎯

(2)

MDE15] s’il possède un MDE = 10 un granulat de MDE = 20 est jugé conforme à [LA20, MDE15] s’il possède un LA = 15 un granulat de MDE = 18 est jugé conforme à [LA20, MDE15] s’il possède un LA = 17

Pour certains points singuliers, il est nécessaire de prévoir PSV53 (valeur déclarée) voire PSV56.

2.1.4.2

Granularité

Pour les gravillons, les fractions granulaires habituellement utilisées sont : 2/4, 2/6, 4/6, 4/10, 6/10, 10/14.

-45 -

Méthode LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Épreuve de formulation des enrobés –

Pour les enrobés destinés aux couches d’assises les fractions 2/10, 6/14, 6/20, 10/20, 14/20 sont également utilisables. Les valeurs D possibles pour chaque type de mélange sont données dans le Tableau 4. La norme NF EN 13043 impose l'utilisation des tamis de la série de base + la série 2 ou série de base +série 1. Il est d’usage d’utiliser la série de base+ série2. Tableau 4 – Valeur de D admise en fonction du type de mélange. Enrobé

D en mm

Béton Bitumineux Semi-Grenu (EB-BBSG) Béton Bitumineux à Module Elevé (EB-BBME) Béton Bitumineux aéronautique (EB-BBA) Béton Bitumineux Mince (EB-BBMAor EB-BBMB)

10 – 14

Grave-Bitume (EB-GB)

14 – 20 (2)

Enrobé à Module Élevé (EB-EME)

10 – 14 – 20 (2)

Béton Bitumineux Mince (EB-BBMC)

10

Béton Bitumineux Très Mince (BBTM), Béton Bitumineux Drainant (BBDr)

6 – 10 (1)

(1)

Il est possible d'utiliser le tamis de 8 mm (Norme européenne).

(2)

Il est possible d'utiliser le tamis de 16 mm (Norme européenne).

Les bétons bitumineux minces EB-BBM de type A se caractérisent par une discontinuité entre 2 mm et 6 mm, ceux de type B se caractérisent par une discontinuité entre 4 mm et 6 mm. Les formules EB-BBMC sont de granulométrie continue. 2.1.4.3

Angularité

L’angularité des gravillons joue un rôle important en couche de roulement à l’égard de la texture. C’est pourquoi, cette caractéristique doit toujours être prise en considération pour les enrobés destinés à cet usage. L’angularité des gravillons est mesurée selon la norme EN 933-5. Les granulats provenant de roche massive sont considérés comme étant de catégorie C100/0. Les gravillons d’extraction alluvionnaire pour couche de roulement doivent être de la catégorie C95/1. Pour certains BBS, sous faible trafic, des gravillons de catégorie C50/10 peuvent être utilisés. 2.1.5 Spécifications sur les additifs

Aucune spécification particulière n’est prise en compte dans les normes. Les additifs comprennent les dopes d’adhésivité – pour lesquels il est signalé [NF P 98-150-1] qu’ils peuvent se dégrader à la température – et les additifs organiques ou minéraux destinés à modifier les caractéristiques physiques et mécaniques des enrobés.

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Il est à noter que selon la série de normes NF EN 13108, seuls les matériaux dont la conformité est avérée doivent être utilisés. La reconnaissance de la conformité doit s’appuyer sur une Norme européenne, un Agrément Technique européen, des spécifications pour les matériaux pour lesquels l’expérience démontre qu’ils ont donné satisfaction comme constituants pour enrobés. La preuve de leur adéquation doit être apportée. Cette preuve peut être fondée sur la recherche et sur l’expérience acquise. Il est de pratique courante dans l’industrie européenne des enrobés d’utiliser des additifs tels que des fibres minérales ou organiques, des pigments, des cires, etc., qui ne sont pas couverts par une Norme européenne ou un Agrément Technique européen. Les normes produits EN permettent l’utilisation de ces matériaux. A noter que la teneur en dope d’adhésivité est la masse de dope rapportée à la masse de liant, exprimée en pour-cent ou en pour-mille extérieur. La teneur en additif (autre qu’un dope) est la masse d’additif rapportée à la masse de granulats secs, exprimée en pour-cent extérieur ou rapportée à la masse d’enrobés en pour-cent intérieur. L’additif est incorporé à l’occasion de l’opération d’enrobage. 2.1.6 Spécifications sur les liants

Pour tous les enrobés, le choix est laissé entre les bitumes purs conformes à NF EN 12591, les bitumes modifiés et les bitumes spéciaux, l’objectif étant d’obtenir les performances prescrites sur le mélange. Dans le cas de prescription de bitumes modifiés par des polymères, il n’existe pas de spécification codifiée. La norme NF EN 14023 se limite à une classification. Deux types de bitumes modifiés par des polymères sont habituellement spécifiés selon un intervalle minimal de plasticité correspondant à la différence entre la température de ramollissement bille-anneau et la température Fraass et le niveau maximum de température Fraass. Le premier critère est en relation avec le degré de modification, la classe 4 > 75°C correspond à un niveau élevé de modification, et la classe 6 > à 65°C à un niveau faible. Le second critère dépend des conditions climatiques locales, la classe 5 correspond à une température Fraass < -10 °C et la classe 7 à une température Fraass < -15 °C. Concernant les bitumes routiers de grades durs, ils sont spécifiés dans la norme NF EN 13924. Les recommandations françaises, données dans l’annexe nationale, sont les suivantes : le grade 10/20 avec une fourchette de température bille-anneau de 60°C à 76°C et le grade 15/25 avec une fourchette de température bille-anneau de 55°C à 71°C. Le fournisseur déclare un intervalle réduit de température bille-anneau de ± 5°C autour d’une valeur centrale. La résistance au durcissement à l’essai RTFOT doit être de classe 2 (variation de masse 55%) Dans le cas des enrobés recyclés et pour un taux de recyclage supérieur à 10 % pour des couches de roulement et supérieur à 20% pour les couches de liaison ou d’assises, il est précisé dans la série de normes NF EN 13108, que le liant d’ajout est un bitume pur tel que la pénétrabilité P résultante du liant combiné soit adaptée à l’usage recherché. On peut appliquer la règle des mélanges sur la pénétrabilité :

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lg(P) = a lg (P1) +b lg (P2) où a et b sont les proportions respectives de liant de pénétrabilité P1 et P2. TBAmix = a TBA1 +b TBA2 où a et b sont les proportions respectives des liants, TBA1 étant la température billeanneau du liant récupéré dans l’agrégat et TBA2 celle du liant d’ajout. Lorsque des bitumes naturels sont utilisés, ils doivent répondre à l’Annexe B de NF EN 13108-4. Deux catégories sont définies : à haute teneur en cendre et à faible teneur en cendre. Pour la première catégorie, la pénétration à 25°C, doit être comprise entre 0 et 4 1/10 mm, la température bille-anneau entre 93 et 99 °C, la solubilité entre 52 et 55%, la teneur massique en cendre entre 35 et 39% et la masse volumique entre 1,39 et 1,42 g/ml. Pour la seconde catégorie, la pénétration à 25°C, doit être comprise entre 0 et 1 1/10 mm, la température bille-anneau entre 160 et 182 °C, la solubilité supérieure à 95%, la teneur massique en cendre entre 0 et 2% et la masse volumique entre 1,01 et 1,09 g/ml. 2.1.7 Spécifications sur les agrégats

Les spécifications sont décrites dans la norme NF EN 13108-8. Les agrégats d’enrobé sont désignés par le symbole AE (RA en version EN), précédé de la dimension U apparente de l’agrégat et suivi de la dimension d/D des granulats dans l’agrégat en mm. U est le plus petit tamis en mm au travers duquel 100% des agrégats passent. Pour des agrégats d’enrobés d est égal à 0. D est la plus grande valeur de : •

Du tamis M/1,4, où M est le plus petit tamis avec 100% de passant,

•

Le plus petit tamis à 85% de passant.

Les agrégats sont classés en terme de matières étrangères présentes. Habituellement, c’est la catégorie F1 qui est choisie, elle correspond aux matériaux contenant moins de 1% de matières étrangères du groupe 1 (béton de ciment, briques, mortier de ciment, métal..) et moins de 0,1% du groupe 2 (matériaux synthétiques, bois, matières plastiques). Les agrégats réutilisables ont une dimension U apparente inférieure ou égale à 35 mm. Le D du granulat des agrégats ne doit pas excéder le D de l’enrobé à fabriquer. Les caractéristiques des granulats de l’enrobé recyclé doivent répondre aux exigences des granulats du mélange (des données par historique sont acceptables). Lorsque l’on utilise plus de 10% par rapport au mélange total d’agrégats provenant d’enrobés à base uniquement de bitume routier pour des couches de roulement et plus de 20% pour les autres couches, et lorsque le bitume d’ajout est aussi un bitume routier, si le grade du bitume du mélange est spécifié, le liant doit satisfaire les exigences suivantes : La pénétrabilité ou la température bille-anneau du mélange final, calculée à partir des valeurs de pénétrabilité ou de température bille-anneau du liant d’ajout et du liant extrait des agrégats doit satisfaire aux valeurs requises pour la pénétrabilité ou la

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Méthode LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Épreuve de formulation des enrobés –

température bille-anneau. Le calcul est décrit dans les annexes A de la série NF EN 13108 et au paragraphe 2.1.6 de ce manuel. Lorsque le lot contient principalement des agrégats d’enrobé à base uniquement de bitume de grade routier, les agrégats d’enrobés sont de classe P15 si la pénétrabilité de chaque échantillon est au moins de 10 1/10 mm et si la pénétrabilité moyenne de l’ensemble des échantillons est au moins de 15 1/10 mm ou les agrégats d’enrobés sont de la classe S70 si la température bille-anneau d’aucun échantillon ne dépasse 77°C et si la température bille-anneau moyenne des échantillons ne dépasse pas 70°C. Dans les autres cas les valeurs sont déclarées Pdec ,Sdec. Il convient de distinguer les agrégats de provenances diverses et les agrégats qui font l’objet d’une identification (par essai ou par historique) plus ou moins complète concernant la teneur en liant et sa dispersion, les propriétés résiduelles du liant récupéré, les caractéristiques des granulats. Il est admis que les agrégats de la première catégorie peuvent être utilisés à raison de 10 % dans les enrobés hors couche de roulement. Les agrégats appartenant à l’autre catégorie peuvent être recyclés en couche de roulement et selon les cas à des taux de recyclage plus élevés. Toutefois, pour les enrobés drainants BBDr et les bétons bitumineux très minces BBTM, l’incorporation d’agrégats n’est pas du domaine d’application de la norme. Pour les bétons bitumineux minces EB-BBM, de type A ou B, par défaut ils ne sont pas autorisés. Le Guide d’Utilisation des Normes propose des taux de recyclage en fonction du degré de connaissance des caractéristiques des agrégats. Ces données proviennent de l’ancienne norme XP P 98-135, elles sont récapitulées dans le Tableau 5 :

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Usage dans la chaussée

Tableau 5 – Caractéristiques des agrégats en fonction du réemploi Type de couche Couche de roulement

0

0

10 sous (1) condition

Couche de liaison

10

20

30

40

Couche d’assise

10

20

30

40

≤2%

≤1%

≥5

≥5

–

≤ 15

TBA °C

≤ 77

≤ 77

TBA étendue

–

≤8

Passant à D

80 à 99

85 à 99

Étendue

≤ 15

≤ 10

≤ 20

≤ 15

≤6

≤4

Informations sur les composants des agrégats

Teneur en liant

(1)

2.2

Taux de réemploi (%)

Étendue

Non spécifiée

Pénétrabilité 1/10 mm Liant bitumineux

Caractéristiques résiduelles (pénétrabilité ou TBA)

Granularité

Pénétrabilité étendue

Étendue du passant 2 mm

Non spécifiées

Non spécifiée

Étendue du passant à 0,08 mm (0,063 mm)

Granulats

Caractéristiques intrinsèques

30

40

Catégorie

Non spécifiées

Par exemple [LA20,MDE20]

Angularité

–

C90/1 (RC2)

Si la teneur en liant moyenne de l’agrégat est supérieure à 5,2 %, on considère que l’enrobé est un béton bitumineux dont les granulats ont été choisis selon des critères minimaux voisins de ceux qui sont recherchés pour le matériau recyclé. Néanmoins, il convient de veiller à ce que le mélange ne contienne pas de granulats calcaire pour être utilisé en couche de roulement.

Spécifications sur la composition du mélange

2.2.1 Courbes granulométriques

La courbe granulométrique n’est pas indiquée dans les normes. Une prescription est cependant donnée concernant l’enveloppe de granularité de la formule. Ces spécifications figurent au Tableau 6.

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Tableau 6 – Spécifications au tamis de 2 mm

Enrobés

Passant au tamis de 0,063 mm

EB10

2,0 à 12,0

Passant au tamis de 2mm i % 10 à 60

D %

1,4 D %

90 à 100

100

90 à 100

100

EB14

0,0 à 12,0

10 à 50 10 à 60 pour aéroport

EB20

0,0 à 11,0

10 à 50 10 à 60 pour aéroport

90 à 100

100

BBTM6A

7,0 à 9,0 (11)

25 à 35

90 à 100

100

BBTM6B

4,0 à 6,0

15 à 25

90 à 100

100

BBTM10A

7,0 à 9,0

25 à 35

90 à 100

100

BBTM10B

4,0 à 6,0

15 à 25

90 à 100

100

BBDr

2,0 à 10,0

5 à 25

90 à 100

100

2.2.2 Teneur en bitume et module de richesse

Dans l’ancienne série de normes NF P, la teneur en bitume était fondée sur une valeur minimale du module de richesse spécifiée pour chaque type d’enrobé ; le module de richesse présente l’avantage de représenter l’épaisseur du film de liant de manière indépendante de la courbe granulométrique. Mais la série des normes EN 13108 spécifie les teneurs en bitume et les modules de richesse ont été transcrits en teneur en liant. Néanmoins pour conserver la référence à cette approche le module de richesse est mentionné en parallèle avec la teneur en liant minimale dans le tableau 7. Pour les produits relevant de l’approche fondamentale, la norme NF EN 13108-1 donne une teneur en liant plancher de 3,0%.

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Tableau 7 – Valeurs minimales de teneurs en bitume - Module de richesse Teneur en liant minimale % Mélange bitumineux

Module de richesse minimal K

Empirique

Fondamentale

TLmin5,2

3,0%

3,4

TLmin5,0

3,0%

3,2

TLmin5,4

3,0%

3,6

TLmin5,2

3,0%

3,5

TLmin5,2

3,0%

3,4

TLmin5,0

3,0%

3,2

EB10-BBM

TLmin5,0

-

3,3

EB14-BBM

TLmin5,0

-

3,2

BBDr6 type 1

TLmin4,0

-

3,4

BBDr6 type2

TLmin4,0

-

3,2

BBDr10 type1

TLmin4,0

-

3,3

BBDr10 type2

TLmin4,0

-

3,1

BBTM6

TLmin5,0

-

3,5

TLmin5,0

-

3,4

(TLmin3,4)

-

--

TLmin3,8

3,0%

2,5

TLmin4,2

3,0%

2,8

EB10-BBSG

2

EB14-BBSG

2

EB10-BBAC (Continu)

2

EB14-BBAC (Continu)

2

EB10-BBAD (Discontinu)

2

EB14-BBAD (Discontinu)

2

BBTM10 1

EB-GB1

2

EB-GB2

2

EB-GB3

2

-

3,0%

2,9

EB-EME1

2

-

3,0%

2,5

EB-EME2

2

-

3,0%

3,4

EB-GB4

EB10-BBME

2

-

3,0%

3,5

EB14-BBME

2

-

3,0%

3,3

Note 1: GB1 n’est plus définie dans le cadre de la normalisation française. Note 2: L’approche fondamentale selon EN 13108-1 impose une valeur minimale de 3% quel que soit le type de formule.

2.3

Préparation des corps d’épreuve

2.3.1 Mesure des masses volumiques

La masse volumique réelle MVR (masse volumique maximale ρmv dans la version EN) est mesurée directement sur le mélange bitumineux (malaxage à chaud de 1,5 kg conforme à la formule) avec la méthode A « à l’eau » décrite dans NF EN 12697-5 (moyenne de 3 répliques). Cette méthode est la méthode de

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Méthode LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Épreuve de formulation des enrobés –

référence imposée par NF EN 13108-20 pour la détermination du pourcentage de vides des éprouvettes et pour l’essai à la presse à cisaillement giratoire. Cette méthode présente l'avantage d'être pratiquée sur le mélange total, ce qui diminue le nombre d'essais à réaliser par rapport à la méthode par calcul à partir des masses volumiques de chaque fraction granulaire. Dans le cas d'une mise au point de formule, avec la perspective de faire varier les proportions des composants, la méthode peut être pratiquée sur chacune des fractions granulaires, après enrobage avec du bitume à un dosage connu. La masse volumique ρg de la fraction granulaire, enrobée à une teneur en bitume TLext ou tlint est alors donnée par les relations suivantes :

ρg =

MVR TL ⎛ MVR ⎞ ⎟ 1 + ext ⎜⎜1 − 100 ⎝ ρb ⎟⎠ où ρb est la masse volumique du liant.

ρg =

MVR(100 − tlint ) tl 100 − MVR int

ρb

En outre, en se référant à une méthode unique de détermination de la MVR, les mesures ultérieures de pourcentage de vides sont plus facilement comparables. La MVR déterminée de cette manière sert de base au calcul des pourcentages de vides des éprouvettes soumises aux essais dans le cadre de l’épreuve de formulation, mais aussi pour les mesures in situ. Dans le système normatif précédent, la masse volumique des granulats était mesurée selon la norme P 18-559 en utilisant de l’huile de paraffine, dont la viscosité est proche de celle du bitume lors de l’opération d’enrobage. La masse volumique MVR du mélange est ensuite calculée avec la formule suivante : MVR =

100+TLext %G1 %G2 %Gn TLext + + .... + +

ρg 1

ρg 2

ρgn

ρb

où % Gi sont les pourcentages des fractions granulaires et ρi leurs masses volumiques respectives. Cette méthode, qui était imposée dans les anciennes normes « produit », permet de s’affranchir pour des granulats présentant une certaine porosité de la notion de bitume absorbé. Dans le cadre de la normalisation européenne, la méthode à l’huile de paraffine ne figure pas dans les références normatives. Il n’est plus possible de l’imposer. Il a été démontré par un groupe de travail USIRF / Administration, que la méthode décrite dans la norme NF EN 12697-5, mesure de la masse volumique réelle, il existait une très bonne corrélation entre la MVR mesurée directement sur le mélange et celle calculée à partir de la méthode à l’huile de paraffine. 2.3.2 Procédure de réchauffage et d’incorporation des agrégats d’enrobés

La norme européenne traite de l’incorporation d’agrégats d’enrobés : après avoir été émiettés, ils sont pesés à 0,1 % près, aux dosages prévus, ⎯

Cas des agrégats réchauffés avant incorporation en centrale : ils sont réchauffés à la température de consigne ± 5°C, au moyen d’une trémie équipée

-53 -

Méthode LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Épreuve de formulation des enrobés –

d’une aération et placée en étuve à la température de préparation pendant (2,5 ± 0,5) h. La trémie doit être agitée périodiquement pour éviter des surpressions. ⎯

Cas des agrégats non réchauffés avant incorporation en centrale : ils sont réchauffés à (110 ± 5) °C, au moyen d’une étuve ventilée pendant (2,5 ± 0,5) h. Il est possible de surchauffer les granulats vierges par rapport à la température habituelle en fonction du dosage d'agrégats;

Dans le cas de l’utilisation de bitume de grade routier, le temps de malaxage est alors majoré de 1 min. 2.3.3 Malaxage

Les mélanges sont fabriqués selon NF EN 12697-35. Dans la norme EN, le filler d’apport est incorporé soit avec les granulats, soit après introduction du bitume. Il est d’usage d’utiliser le premier cas. Contrairement aux spécifications de l’ancienne norme française, il n’est pas prévu, dans la norme européenne de surchauffe des granulats si le malaxeur n’est pas équipé d’une cuve thermo-régulée. 2.3.4 Compactage des corps d’épreuve

Pour les essais de tenue à l’eau, les corps d'épreuve sont soit des éprouvettes compactées à l'aide de la Presse à Cisaillement Giratoire, soit des carottes extraites de plaques confectionnées au compacteur de plaques. Cependant, pour déterminer la tenue à l’eau selon NF EN 12697-12, il est nécessaire de compacter les éprouvettes selon le processus par compression statique à double effet, décrit dans la partie B, pour retrouver le mode opératoire Duriez de l’ancienne NF P 98-251-1. Pour les essais mécaniques, les plaques sont confectionnées au compacteur de plaques, selon NF P 98-250-2 ou NF EN 12697-33, à compacité visée. L'utilisation d’une plaque ou d’une planche en fin de compactage pour améliorer l'état de surface de la plaque n'est pas autorisée car des effets sur le résultat à l'essai d'orniérage ont été mis en évidence. 2.3.5 Sciage et collage des corps d'épreuve

Les corps d'épreuve cylindriques ou trapézoïdaux sont sciés et collés selon les indications de la norme NF P 98-250-3. Ce point n'est pas traité par les normes européennes. 2.3.6 Conservation des corps d’épreuve

Pour l'essai de tenue à l'eau ITSR, les éprouvettes doivent subir un mûrissement minimal de 16h entre la confection et la mise en conservation. Pour un essai d’orniérage, il est nécessaire d’avoir au moins 2 jours entre la fin du compactage et la mise en condition sur l'orniéreur (NF EN 12697-22). Pour un essai de fatigue ou de module, le délai entre le carottage ou le sciage et le début de l’essai est de 15 jours à 2 mois.

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2.3.7 Pourcentage de vides des corps d’épreuve

Les corps d’épreuve destinés à la réalisation d’essais d’orniérage ou d’essais mécaniques (module ou fatigue) doivent répondre à des spécifications concernant les pourcentages de vides. Le pourcentage de vides peut être déterminé au moyen du banc gamma selon EN 12697-7 (ou NF P 98-250-5) en opérant sur trois niveaux. A défaut les pourcentages de vide sont mesurés par méthode géométrique. Les principales valeurs sont répertoriées dans le Tableau 8 : Tableau 8 – Caractéristiques des corps d’épreuve Orniéreur

Fatigue / module

Épaisseur de la plaque mm

Pourcentage de vides %

Épaisseur de la plaque mm

Pourcentage de vides %

EB-BBSG et EB-BBME

100

5à8

120

5à8

EB-BBMA

50

7 à 10

EB-BBA (sauf EB10-BBA D)

100

4à7

120

4à7

Niveau 1EB10-BBA D

50

4à7

120

4à7

EB-BBMB et EB-BBMC

50

8 à 11

EB-GB2

100

8 à 11

120

7 à 10

EB-GB3

100

7 à 10

120

7 à 10

EB-GB4

100

5à8

120

5à8

EB-EME 1

100

7 à 10

120

7 à 10

EB-EME 2

100

3à6

120

3à6

BBTM10

50

9 à 16

BBTM6

50

16 à 22

La masse volumique apparente des deux plaques utilisées pour déterminer la profondeur d’ornière d’un matériau ne doit pas s’écarter de plus de ± 1% par rapport à la masse volumique moyenne

2.4

Réalisation de l'épreuve de formulation

En fonction de l’utilisation projetée, du type d’enrobé et des sollicitations, les exigences peuvent être différentes. C’est pourquoi l’épreuve de formulation a été divisée en plusieurs niveaux allant de 1 à 4, complétés pour certains matériaux ou certaines utilisations, par des essais complémentaires. Un niveau 0 a été introduit dans l’avant-propos français des normes EN ainsi que dans la norme générale NF P 98-150-1. Ce niveau correspond à une description de la formule avec la granularité et la teneur en bitume.

-55 -

Méthode LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Épreuve de formulation des enrobés –

2.4.1 Choix du niveau de l’épreuve de formulation

Fatigue

Niveau 4 Niveau 3

Module

Niveau 2

Général + Fondamental

Le niveau 0 (sans essais) correspond aux enrobés destinés aux zones non circulées. Les autres différents niveaux de l’épreuve varient du plus simple (niveau 1) au plus complet (niveau 4), les niveaux supérieurs englobant les exigences des niveaux inférieurs. La description du contenu de chaque niveau et les raisons de son choix font l’objet des paragraphes suivants 2.4.2. à 2.4.5.

Niveau 1 PCG, Tenue à l’eau

Général + Empirique

Orniérage

Niveau 0 Figure 18 : Résumé des niveaux de l’épreuve de formulation.

2.4.2 Niveau 1

Le mélange doit satisfaire une fenêtre de pourcentages de vides à l'essai de Presse à Cisaillement Giratoire (§1.3.1) ainsi que le seuil de tenue à l'eau (§1.3.2). À l’exception du niveau 0, ce niveau est commun à toutes les épreuves. Dans le cas d'applications à faible niveau de sollicitation, le niveau 1 peut être suffisant sans essai complémentaire. La tenue à l’eau est mesurée selon NF EN 12697-12, méthode B en compression. Remarque : pour certains matériaux, il existe une exigence sur le pourcentage de vides à 10 girations pour l’essai PCG. Cette exigence est reprise dans les normes européennes, mais en tant que spécification « empirique » relative à la résistance à l’orniérage. Il n’est donc pas possible de spécifier à la fois une exigence avec l’essai d’orniérage et le pourcentage de vides à 10 girations, il s’agit d’une sur-spécification.

-56 -

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Tableau 9 – Spécifications relatives au pourcentage de vides Spécifications PCG à n girations Type d'enrobés

Nombre de girations n

EB10-BBSG

60

5 à 10

Vmin5- Vmax10

EB14-BBSG

80

4à9

Vmin4- Vmax9

EB10-BBME

60

5 à 10

Vmin5- Vmax10

EB14-BBME

80

4à9

Vmin4- Vmax9

12 à 20

Vmin12- Vmax20

21 à 25

Vmin12- Vmax25

10 à 18

Vmin10- Vmax18

BBTM10 B

19 à 25

Vmin19- Vmax25

EB-BBMA

6 à 11

Vmin6- Vmax11

7 à 12

Vmin7- Vmax12

8 à 13

Vmin8- Vmax13

40

20 à 25

Vmin20- Vmax25

200

>15

Vmin15

40

25 à 30

Vmin25- Vmax30

200

>20

Vmin20

2,2 kPa (liant après RTFOT). Cette relation n’est pas toujours vérifiée avec l’orniéreur LPC. En revanche, le critère G*/sin δ > 3,8 kPa conduit à des taux d’ornière faibles [RGRA 730]. Le critère SHRP relié à la tenue en fatigue est: G*sin δ < 5 kPa (RTFOT + PAV). Une vérification sur BBSG 0/10 confirme la tendance, mais la corrélation n’est pas très bonne. Sin δ n’apporte rien de plus que G*. ε6 n’est pas directement corrélé. La pente de la droite de fatigue intervient. Tenue à froid : les critères SHRP sont: S(60) < 300 MPa et m > 0,3 (doute si un critère sur les deux est respecté : on fait alors un essai de traction déformation à la rupture > 1%). Les critères retenus en France sont: température isomodule I G*I = 300 MPa pour un temps de chargement de 1000 s et la pente m. La corrélation avec la température théorique de fragilité est bonne.

3.2.3 Origine du bitume

L’origine et le mode d’élaboration des bitumes peuvent exercer une forte influence sur les caractéristiques de l’enrobé. Certains résultats d’essai dépendent fortement de ces paramètres, quelques exemples sont donnés ci-dessous

ε6 et origine du bitume La résistance en fatigue ε6 mesurée par l’essai à déformation imposée sur des enrobés avec des bitumes de mêmes caractéristiques mais d’origines différentes varie de 88 µdef à 150 µdef, toutes choses égales par ailleurs. [Etude statistique de l’effet de la composition des enrobés bitumineux sur leur comportement en fatigue. F. Moutier BL n°172 p 40]

Relations entre le module du liant et le module de l’enrobé Sur un mélange donné, des relations entre le module du liant et le module de l’enrobé (liants modifiés) du type lg (E*) = 0,71 *lg (G*) + 3,04 ont été établies. [RGRA 739 p22]

- 82 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Mise au point des mélanges –

3.3

Composition initiale par type de mélange

En fonction des exigences, des matériaux disponibles, le formulateur détermine une composition correspondant à une courbe granulométrique initiale qu'il vise, il détermine une teneur en bitume et éventuellement des proportions d'additifs. Cette composition initiale est établie d'après la connaissance de mélanges étudiés antérieurement, de courbes de départ de formulation, de fuseaux par famille et des teneurs en bitume minimales ( ou les valeurs de module de richesse), en tenant compte éventuellement des effets des ajouts et du pouvoir absorbant des fines sur la teneur en liant. Les compositions initiales (courbe granulométrique, teneur en liant) par type de mélange sont présentées dans les paragraphes suivants. Elles sont reprises dans le tableau de synthèse de l’annexe E. 3.3.1 Graves-bitumes et enrobés à module élevé – EB-GB et EB-EME

Figure 20 : Coupe d’une Grave-Bitume.

3.3.1.1

Remarques particulières sur les constituants

Granulats Pour certains sables basaltiques, les laitiers concassés, certains granits très acides, il faut utiliser des fillers activés ou de la chaux hydratée. La plupart des sables calcaires durs conduisent à une maniabilité importante: le passant à 2 mm des courbes granulométriques de EB-GB doit être ramené à environ 30 % ou bien il faut prendre en compte l’essai d’orniérage. Certaines fines naturelles de sable sont nocives même si les spécifications de propreté sont satisfaites. Par exemple : La dolomie conduit à des problèmes de tenue à l'eau, de même, pour certains Tuffs, même si la valeur de bleu semble correcte.

- 83 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Mise au point des mélanges –

Les amphibolites-gneiss, et certains porphyres donnent des rapports I/C (r/R) faibles (les amphibolites-diorite en donnent de très bons). Pour les EB-EME et les EB-GB, il est possible de corriger l’effet de l'angularité avec la dureté du bitume et son dosage. L'équivalence de la tenue à long terme n'est cependant pas établie. Les matériaux calcaires durs permettent d’obtenir des compacités fortes, même avec des teneurs en liant modestes. La forte compacité et la teneur en liant relativement faible conduisent à des valeurs de module élevées. Pour certains granits, la tenue à l’eau doit être vérifiée. Bitumes et additifs Pour graves-bitume : En général, on utilise du bitume pur de classe 35/50. Le grade 50/70 est également employé par commodité sur centrales fixes par exemple. Dans les zones montagneuses ou dans le cas de sollicitations faibles (au sens Guide d’Application des Normes Enrobés), l'utilisation de 50/70 est possible. Par contre il ne faut pas utiliser de grade > 70/100. Dans les zones particulières (Trafic > T0 [plus de 750 poids lourds par jour], circulation canalisée, vitesse lente < 40km/h, rampe de plus de 5 %), il convient de choisir le grade 20/30 ou des bitumes spéciaux à faible susceptibilité, si le résultat n’est pas atteint avec un 35/50. L'ajout de Polyéthylène dans les graves-bitume ne semble pas intéressant (il est rarement justifiable avec les formules actuelles). Pour enrobés à module élevé : Ils sont le plus souvent fabriqués avec un bitume de grade dur conforme à EN 13924 avec les grades 10/20 ou 15/25. Les caractéristiques indicatives de ce type de liant sont les suivantes: pénétration standard : 10 à 25 1/10ème de mm température bille-anneau entre 62°C et 72°C, voire 80°C Les 20/30 peuvent convenir ainsi que d’autres grades (35/50 notamment) combinés avec des additifs (par exemple des bitumes naturels) ou des polyéthylènes. Les bitumes modifiés par des polymères permettent d’augmenter les valeurs de ε6 . L’ajout de 0,7 % de polyéthylène dans un mélange à base de 35/50 permet d’espérer un gain d’environ 20 % sur la valeur du module. Les fibres ont peu d’effet sur les modules. 3.3.1.2

Composition du mélange granulaire

Les courbes granulométriques sont généralement continues. Il est possible d’introduire des discontinuités dans la courbe granulométrique [4/6] ou [6/10]. Les discontinuités ont en général peu d’effet sur les caractéristiques du matériau. Si la courbe est assez grenue (passant à 2 mm de l’ordre 28 %), il convient de remonter la teneur en fines à environ 7,7 %. Le tableau 22 présente les courbes granulométriques de départ des graves bitumes et Enrobés à Module Elevé EB20 ou EB14. L’avant-propos français de la norme NF EN 13108-1 prévoit également la possibilité de réaliser des EB10-EME, dont la courbe granulométrique de départ est présentée au tableau 23.

- 84 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Mise au point des mélanges – Tableau 22 – Courbe granulométrique de départ EB-GB et EB-EME EB20 ou EB14.

D = 20 mm ou 14 mm Plage habituelle de variations

Passant tamis en mm

Mini

Visée

Maxi

6.3

45 (50 pour 0/14)

53

65(70 pour 0/14)

4

40

47

60

2

25

33

38

0,063

5,4

6,7

7,7

Tableau 23 – Courbe granulométrique de départ EB10-EME. D = 10 mm Plage habituelle de variations

Passant tamis en mm 6,3

Mini

Visée

Maxi

45

55

65

52

4

3.3.1.3

2

28

33

38

0,063

6,3

6,7

7,2

Teneur en bitume

La teneur en bitume pour débuter l'étude est donnée dans le tableau 24 ou bien elle est calculée à partir de la surface spécifique du mélange, de la MVR, et du module de richesse minimal. Pour information, la teneur en bitume « extérieure » est également indiquée. Tableau 24 – Teneur en liant de départ (Module de richesse) pour EB-GB et EB-EME . EB-GB2

EB-GB3

EB-GB4

EB-EME1 10 ou 20 14

EB-EME2 10 ou 20 14

D en mm

14

20

14

20

14

20

Teneur en liant Tlmin pour ρ = 2,65 g/cm3

4,0

4,0

4,5

4,4

4,7

4,6

4,0

4,0

5,4

5,3

Teneur en liant Tlmin pour ρ = 2,75 g/cm3

3,9

3,9

4,3

4,2

4,5

4,4

3,9

3,9

5,2

5,1

Module de richesse visé K Teneur en liant extérieure TLext pour ρ = 2,75 g/cm3

2,5

4,0

2,8

4,0

4,5

2,9

4,4

- 85 -

4,7

2,5

4,6

4,0

3,4

4,0

5,5

5,4

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Mise au point des mélanges –

3.3.1.4

Résultats d’expérience

Quelques résultats d'expérience, pouvant influencer le formulateur sont donnés dans l'étude suivante : Influence de la nature des granulats et de la rhéologie des bitumes durs sur les propriétés des enrobés à chaud utilisés en couche de base et de fondation de chaussée P. Bauer - S. Glita - P. Chaverot - JM. Michou - P. Perdereau - Y. Vincent Eurasphalt & Eurobitume 1996. 4.050 Caractéristiques des bitumes Unités

Pénétrabilité à 25°C Température Bille-Anneau

Mixelf Avant Après RTFOT RTFOT

10/20 Avant Après RTFOT RTFOT

15/25 Avant Après RTFOT RTFOT

1/10 mm

15

10

13

10

21

13

°C

68

73,5

69

75

62

72

Module de richesse constant: 3,65 ; EB14-EME type 2 courbe granulométrique ~ constante. Caractéristique des granulats: 4 provenances: D; Q; C; SC (SC est un alluvionnaire). Résultats essai Presse à Cisaillement Giratoire Pente K Pourcentage de vides calculé à 1 giration V1 Pourcentage de vide à 100 girations V100

Granulat D 3,65 22

Granulat Q 3,44 21

Granulat C 4,12 23,9

Granulat SC 3,27 19,4

5

5,1

4,8

4,2

Résultats d’essai d’orniérage 60°C, 30 000 cycles : profondeur d’ornière inférieure à 5 mm quelque soit le liant et le granulat, excepté pour le granulat SC (6 à 8 mm). Essai de module en traction directe 10°C, 0,02 s : Le module est supérieur à 20 000 MPa. L’origine des granulats conduit à une variation de 20 % (Bitume Mixelf). (sens croissant C -> SC -> Q ->D) L’origine du bitume conduit à un écart de 10 % pour le granulat C (15/25 -> {10/20 & Mixelf}) et de 18 % pour le granulat D (15/25 -> {10/20 & Mixelf}). Essai de module complexe 15°C, 10 Hz L’origine du granulat conduit à un écart de 18 % (Bitume Mixelf) (C=SC=Q->D) Essai de fatigue Pas d’effet « granulat »

- 86 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Mise au point des mélanges –

3.3.2 Enrobés épais pour couches de roulement ou de liaison– EB-BBSG, EBBBS, EB-BBME

Figure 21 : Coupe d’un Béton Bitumineux Semi-Grenu (EB-BBSG).

3.3.2.1

Figure 22 : Aspect de surface d’un Béton Bitumineux Semi-Grenu (EB-BBSG).

Remarques particulières sur les constituants

Granulats Pour certains sables basaltiques, les laitiers concassés, certains granits très acides, il faut utiliser des fillers activés ou de la chaux. La plupart des sables calcaires durs conduisent à une maniabilité importante: le passant à 2 mm des courbes granulométriques des BBSG ou BBME doit être ramené à environ 30 % (voire moins). Certaines fines naturelles de sable sont nocives même si les spécifications de propreté sont satisfaites. Par exemple, la dolomie (propreté des sables à l’équivalent de sable PS ≥ 70, valeur de bleu à la tâche Vbta ≥ 2 g (soit approximativement MBF≥ 2000 g/kg)) conduit à des problèmes de tenue à l'eau, de même avec certains Tuffs malgré une Vbta de l’ordre de 0,8 g. Les amphibolites-gneiss donnent, à l’essai de tenue à l’eau, de mauvais rapports I/C (r/R), les amphibolites diorite en donnent de très bons. La friabilité des sables serait un indicateur de la contribution du sable à la résistance à l’orniérage. L’angularité des sables conditionne la stabilité du mélange. Il convient d’être attentif aux sables broyés et aux sables issus de concasseurs à sole tournante. La forme des grains peut rendre le mélange sensible à l’orniérage. - Granit : tenue à l'eau à vérifier. - Basalte : adapter la teneur en liant pour tenir compte d’une éventuelle absorption. - Calcaire : les gravillons calcaires ne sont pas autorisés en couche de roulement (Réseau routier national).

- 87 -

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- Angularité et forme : l’angularité des gravillons conditionne la texture. La forme des gravillons a un effet sur la texture. Une trop bonne forme est néfaste. Le coefficient d’aplatissement FI doit être préférentiellement compris entre 10 et 15. Pour un EB14-BBSG Un passant de 34 % à 2 mm conduit à une texture PMT = 0,4 mm in situ. Un passant de 28 % à 2 mm conduit à une texture PMT = 0,7 mm in situ. Liants et additifs Pour un EB-BBSG, on utilise - du bitume pur de grade 35/50 en cas de sollicitations forte et pour des altitudes < 500 m ou un 50/70 dans les cas courants et éventuellement 70/100 en zone montagneuse avec climat rigoureux (classes conseillées par le Guide d'Application des Normes). - du bitume spécial à susceptibilité améliorée ou bitume modifié pour des sollicitations particulières (rampes, carrefours, voies de bus). L’ajout de 0,5 % à 0,8 % de polyéthylène permet d’améliorer la résistance à l’orniérage (pour obtenir la Classe 3 en particulier). Pour un EB-BBS on utilisera: -du bitume pur 50/70 ou 70/100. Pour un EB-BBME, on utilisera => des bitumes 35/50, éventuellement avec des additifs. => des bitumes « durs » modifiés ou non par polymères. 3.3.2.2

Composition du mélange granulaire

Les courbes granulométriques de départ pour les EB-BBSG, EB-BBS et EB-BBME sont données dans le tableau 25. Il est à noter que le EB-BBS possède une gamme d’épaisseur d’utilisation (4 à 12 cm) plus large que celle des EB-BBSG et EB-BBME. Cette différence peut conduire à viser une valeur de passant à 2 mm plus importante (pouvant aller jusqu’ 40%). Tableau 25 – Courbe granulométrique de départ EB-BBSG, EB-BBS, EB-BBME Passant tamis en mm

Valeurs habituelles D = 14 mm Mini

Maxi

Mini

78

10 47

6.3

Visée

Maxi

97

52

58

45

47

4

3.3.2.3

Visée

Valeurs habituelles D = 10 mm

57

68

52

2

25

31

35

27

34

39

0,063

6,3

6,8

7,2

6,3

6,7

7,2

Teneur en bitume

La teneur en bitume pour débuter l'étude est donnée dans le tableau 26 avec une masse volumique réelle des granulats de 2,65 g/cm3, avec une masse volumique

- 88 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Mise au point des mélanges –

réelle des granulats de 2,75 g/cm3 , caractéristique d’une valeur moyenne française ou bien elle est calculée à partir de la surface spécifique du mélange, de la MVR, et du module de richesse minimal. Pour information, la teneur en bitume « extérieure » est également indiquée. Tableau 26 – Teneur en liant de départ (Module de richesse) EB-BBSG, EB-BBME, EB-BBS EB10BBSG, EB10BBME

EB14BBSG, EB14BBME

EB10BBS1

EB10BBS2

EB14BBS3

EB14BBS4

Teneur en liant Tlmin pour ρ = 2,65 g/cm3

5,5

5,2

5,3

5,7

5,2

5,0

Teneur en liant Tlmin pour ρ = 2,75 g/cm3

5,3

5,0

5,1

5,5

5,0

4,8

Module de richesse visé K

3,5

3,3

3,4

3,7

3,4

3,1

Teneur en liant extérieure TLext pour ρ = 2,75 g/cm3

5,6

5,3

5,4

5,8

5,3

5,0

3.3.3 Enrobés drainants – BBDr

Figure 23 : Coupe d’un Béton Bitumineux Drainant (BBDR).

- 89 -

Figure 24 : Aspect de surface d’un Béton Bitumineux Drainant (BBDR).

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Mise au point des mélanges –

3.3.3.1

Remarques particulières sur les constituants

Granulats Les granulats sont plutôt de roche massive. En cas d’utilisation de granit, vérifier la tenue à l’eau. La valeur Los Angeles est très importante pour éviter des fragmentations au compactage. La résistance au polissage, PSV joue un rôle important pour l’adhérence. Les gravillons plats sont également exposés à la fragmentation. Pour chacune des fractions d/D, la maîtrise des queues de courbe à d est déterminante pour obtenir le pourcentage de vides recherché. Certains préconisent 1 % de chaux vive pour favoriser l’adhésivité. L’emploi de chaux éteinte vise à rigidifier le mortier pour éviter l’égouttage. Liants et additifs Le liant peut être un bitume pur 50/70 ou 35/50 ou un bitume modifié par des polymères. Avec des bitumes modifiés par des polymères, il convient de sur-doser de 0,4 %. L’avis sur le dopage est partagé. Certains le préconisent systématiquement (0,3 %). Pour la tenue à l’eau, le rapport I/C (r/R) n’est pas toujours un bon indicateur (à cause du risque de fragmentation des granulats lors de la fabrication des éprouvettes en compression type essai Duriez). Les additifs sont destinés principalement, à diminuer les risques d’égouttage. On utilise des fibres (cellulose, verre ou roche) à raison de 0,3 %. 3.3.3.2

Composition du mélange granulaire

Les courbes granulométriques de départ pour les BBDr sont données dans le tableau 27. La drainabilité du mélange est conditionnée par le pourcentage de passant au tamis de 2 mm. Tableau 27 – Courbe granulométrique de départ BBDr TAMIS BBDr Classe 1 Classe 2

3.3.3.3

D en mm

Discontinuité

6,3 mm %

0/10

2/6

13

0/6

2/4

0/10

2/6

6/10

2/4

10 mm %

10 8 5

2 mm %

0,063 mm %

13 ± 2

3,5

10 à 13

3,5

8±1

3,5

5±1

3,5

Teneur en bitume

La teneur en bitume pour débuter l'étude est donnée dans le tableau 28 avec une masse volumique réelle des granulats de 2,65 g/cm3, avec une masse volumique réelle des granulats de 2,75 g/cm3 , caractéristique d’une valeur moyenne française ou bien elle est calculée à partir de la surface spécifique du mélange, de la MVR, et

- 90 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Mise au point des mélanges –

du module de richesse minimal. Pour information, la teneur en bitume « extérieure » est également indiquée. En complément, on trouvera en annexe C la correspondance entre la teneur en liant extérieure et intérieure, calculée pour une masse volumique identique de 2,65 g/cm3. Tableau 28 – Teneur en liant (module de richesse) de départ pour les BBDr . Classe 1 BBDr 10 classe 1 (%)

BBDr6 classe 1 (%)

Teneur en bitume Tlnt pour une masse volumique du mélange granulaire ρ = 2,65 g/cm3

Bitume grade routier: 4,4 à 4,8 Fibres: 5,1 à 5,5 Caoutchouc: 5,6 à 6,0

Bitume grade routier : 4,6 à 4,9 Fibres: 5,2 à 5,8 Caoutchouc: 5,9 à 6,15

Teneur en bitume Tlint pour une masse volumique du mélange granulaire ρ = 2,75 g/cm3

Bitume grade routier : 4,2 à 4,6 Fibres: 4,9 à 5,2 Caoutchouc: 5,3 à 5,7

Bitume grade routier : 4,4 à 4,7 Fibres: 4,9 à 5,5 Caoutchouc: 5,6 à 5,8

Module de richesse K

3,3

3,4

Teneur en liant TLext pour une masse volumique du mélange granulaire ρ=2,75 g/cm3

Bitume grade routier : 4,4 à 4,8 Fibres: 5,1 à 5,6 Caoutchouc: 5,7 à 6,1

Bitume grade routier : 4,6 à 5 Fibres: 5,3 à 5,9 Caoutchouc: 6 à 6,3

Classe 2 BBDr10 classe 2 (%)

BBDr6 Classe 2 (%)

Teneur en bitume Tlnt pour une masse volumique du mélange granulaire ρ = 2,65 g/cm3

Bitume grade routier : 4,2 à 4,6 Fibres: 4,9 à 5,2 Caoutchouc: 5,3 à 5,7

Bitume grade routier : 4,4 à 4,7 Fibres: 5,2 à 5,8 Caoutchouc: 5,9 à 6,15

Module de richesse K

3,2

3,1

3.3.4 Enrobés minces – EB-BBM, BBTM, BBUM (UTLAC)

Figure 25 : Coupe d’un Béton Bitumineux Mince (EB-BBM).

Figure 26 : Aspect de surface d’un Béton Bitumineux Mince (EB-BBM).

- 91 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Mise au point des mélanges –

3.3.4.1

Remarques particulières sur les constituants

Granulats Les observations formulées ci avant pour les mélanges BBDr s’appliquent aussi aux EB-BBM, BBTM et BBUM. En abaissant le passant à 2 mm, la porosité croît ainsi que la profondeur moyenne de texture (PMT). Liants et additifs Le liant peut être un bitume pur 50/70 ou 35/50 ou un bitume modifié par des polymères. Les BBM sont souvent au bitume pur. Lorsqu’une résistance à l’orniérage est recherchée, il convient de choisir des bitumes à susceptibilité améliorée, d’ajouter des polyéthylènes ou d’utiliser un liant modifié. Les BBTM sont au bitume pur ou modifiés, sans que l’on puisse donner des critères objectifs de choix (l’essai de perte de texture, qui figurait dans la précédente version de la norme, ne s'est pas montré discriminant sur ce point). L’emploi de fibres de cellulose ou de verre dans les BBTM est destiné à améliorer la qualité du mortier (empirique). 3.3.4.2

Composition du mélange granulaire

Les courbes granulométriques de départ pour les EB-BBM, BBTM sont données dans le tableau 29. La texture et l’aspect ouvert de ces mélanges sont conditionnés par les passants au tamis de 2 mm. Les BBM de type B et BBM de type C sont d’application peu fréquente par contre ils sont bien adaptées aux chaussées souples sous faible trafic.

- 92 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Mise au point des mélanges –

Tableau 29 – Courbe granulométrique de départ EB-BBM, BBTM. TAMIS Passant

Discontinuité

14

D

10

6,3

97

35

EB-BBM type A

10

2/6

Déconseillé ⇒

14

2/10

97

35

14

4/10

97

35

14

2/6

97

67

35

10

continue

97

53

14

continue

75

EB-BBM type C

10

continue

97

BBTM Classe D

10

2/6

BBTM Classe A

6

2/4

10

2/6

6

2/4

EB-BBM type B

BBTM Classe B

97

continue

6

continue

BBTM Classe B

10

continue

6

continue

3.3.4.3

0,063

30 - 32

6,5 à 7,2

35

7,2 7,2

34

7,2

53

38

10

50

50

35

10

53

53

38

7,2

25 - 35

5,5 à 6,5

28 - 35

7,0 à 8,0

18 - 25

5,0 à 6,0

20 - 25

5,0 à 6,0

30 25 25

TAMIS Passant 14

10

2

35

30

Discontinuité

BBTM Classe A

4

10

6,3

4

30 30 25 25

2

0,063

25 - 35

7,0 à 7,5

30 - 35

7,0 à 8,0

18 - 25

5,0 à 6,0

20 - 25

5,0 à 6,0

Teneur en bitume

La teneur en bitume pour débuter l'étude est donnée dans le tableau 30 avec une masse volumique réelle des granulats de 2,65 g/cm3. Pour information, la teneur en bitume « extérieure » est également indiquée. En complément, on trouvera en annexe C la correspondance entre la teneur en liant extérieure et intérieure, calculée pour une masse volumique identique de 2,65 g/cm3.

- 93 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Mise au point des mélanges –

Tableau 30 – Teneur en liant de départ EB-BBM, BBTM, BBUM . EB10- EB14BBTM10 BBM A BBM A classe A ouD Teneur en liant tlint pour une masse volumique du mélange granulaire

BBTM6 classe A

BBTM10 classe B

BBTM6 classe B

5,4

5,2

5,6 – 6,05

6,05 – 6,5

4,5 – 5,4

5,4

5,5

5,3

5,7 – 6,2

6,2 – 6,7

4,5 – 5,5

5,5

ρ = 2,65 g/cm3 Teneur en liant TLext pour une masse volumique du mélange granulaire ρ = 2,75 g/cm3

Teneur en liant tlint pour une masse volumique du mélange granulaire

BBUM 0/10 (UTLAC)

BBUM 0/6 (UTLAC)

4,95 – 5,7

5,7 – 6,2

5 – 5,8

5,8 – 6,4

ρ = 2,65 g/cm3 Teneur en liant TLext pour une masse volumique du mélange granulaire ρ = 2,75 g/cm3

- 94 -

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3.3.5 Stone Mastic Asphalt - SMA

Figure 27 : Coupe d’un Stone Mastic Asphalt (SMA).

3.3.5.1

Figure 28 : Aspect de surface d’un Stone Mastic Asphalt (SMA).

Remarques particulières sur les constituants

Liants et additifs Les SMA contiennent généralement des fibres. Il est noter, qu’avec des fibres la formule donnant la teneur en bitume à partir du module de richesse n’est pas valable. 3.3.5.2

Composition du mélange granulaire

La courbe granulométrique de départ pour les SMA est donnée dans le tableau 31. Tableau 31 – Courbe granulométrique de départ SMA D

10

8

6,3

4

2

0,063

10

92

57 – 62

39 – 44

30 – 34

25 (20 à 35)

11 (5 à 13)

8

100

96

73

40

27 (20 à 40)

12 (5 à 14)

SMA

3.3.5.3

Teneur en liant et teneur en fibres

La teneur en bitume pour débuter l'étude est indiquée dans le tableau 32 ci dessous calculée de deux façons :

- 95 -

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-

teneur en liant intérieure (selon les normes EN) avec une masse volumique réelle des granulats de 2,65 g/cm3 ; et pour information, la teneur en liant extérieure (usage des anciennes normes françaises) avec une masse volumique réelle théorique des granulats de 2,75 g/cm3 caractéristique d’une valeur moyenne française.

En complément, on trouvera en annexe C la correspondance entre la teneur en liant extérieure et intérieure, calculée pour une masse volumique identique de 2,65 g/cm3. Tableau 32 – Teneur en liant de départ SMA.

Teneur en liant tlint pour une masse volumique du mélange granulaire

SMA 10

SMA 8

6,8 % avec 0,3 % de fibres de cellulose

7,2 % avec 0,3 % de fibres de cellulose

7% avec 0,3 % de fibres de cellulose

7,55 % avec 0,3 % de fibres de cellulose

ρ = 2,65 g/cm3

Teneur en liant TLext pour une masse volumique du mélange granulaire ρ = 2,75 g/cm3

3.4

Ajustement de composition

A partir des courbes types définies pour chaque matériau, le formulateur tente d’obtenir le pourcentage de vides spécifié pour chaque produit (tableau 9). Pour ce faire, le mélange est généralement soumis à l'essai de Presse à Cisaillement Giratoire (ou à un essai spécifique). Si le résultat escompté n'est pas obtenu, le formulateur doit modifier la composition. Il doit pour cela connaître l'effet des variables de composition. 3.4.1 Effet des variables (généralités)

Les caractéristiques mécaniques du mélange, sont le résultat de l’effet combiné du frottement interne du squelette granulaire, de la teneur en liant et des caractéristiques du liant (y compris les éventuels additifs). 3.4.2 Effet de la dimension D

Si on augmente D, le module de richesse (et donc la teneur en liant) doit être abaissé. Tous autres paramètres étant bloqués, si on augmente D, le pourcentage de vides du mélange diminue. Plus le D du mélange est élevé, plus il sera facile d’obtenir un matériau stable, mais, il faudra alors tenir compte du risque de ségrégation lors de la mise en œuvre.

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– Exemple – Un EB10-BBSG avec 5,6 % de bitume est équivalent à un EB14-BBSG avec 5,4 % de bitume. Un EB10-BBSG avec 5,6 % de bitume conduit à un pourcentage de vides à 60 girations V60 = 9 %, et un EB14-BBSG avec 5,4 % conduit à un pourcentage de vides caractéristique à 80 girations V80 = 4 %.

3.4.3 Effet des proportions granulaires

Plus il y a de fractions granulaires, plus le calage de la formule est facilité. Pour un mélange 0/D avec 10 mm < D < 20 mm, les passants à 2 mm, peuvent présenter l’un des 4 cas suivants : • > 35 % de passant à 2 mm courbe très haute : le mortier est en excès dans le squelette granulaire, la stabilité repose uniquement sur le mortier. •

30 à 35 % de passant à 2 mm courbe haute: le mortier remplit la presque totalité de l'espace inter-gravillons. Le mortier joue un rôle important dans les caractéristiques du mélange.

•

25 à 30 % de passant à 2 mm courbe moyenne, formule grenue. Le mortier voit son influence atténuée par l’effet du squelette granulaire.

•

< 25 % de passant à 2 mm courbe basse, le mortier est minoritaire, la stabilité est obtenue par un calage inter-gravillons.

3.4.4 Discontinuité

Une discontinuité dans la courbe granulométrique entraîne une augmentation de maniabilité et une diminution du pourcentage de vides, mais le risque d'orniérage augmente. – Exemple – Un EB14-BBSG ou un EB14-BBM avec une courbe continue conduit à une profondeur d’ornière de 3 mm à 30 000 cycles. L’ornière passe à 4 mm avec une discontinuité 2/6 et à 10 mm avec une discontinuité 2/10.

Dans le cas d’une utilisation du matériau en couche épaisse, il est préférable d’utiliser une courbe discontinue avec un palier assez bas, par exemple, 25 % à 2 mm. 3.4.5 Incorporation de matériau roulé

L’incorporation de sable roulé, en général limitée à 10 % pour les couches de roulement, permet d’augmenter la maniabilité du mélange, de diminuer le pourcentage de vides. Le risque d’orniérage est alors très important. Ce type d’enrobé ne doit pas être utilisé sous fort trafic.

- 97 -

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Cependant pour des EB-EME ou EB-BBME, des matériaux peu anguleux, en particulier des sables roulés peuvent être utilisés pour augmenter la compacité, la rigidité du liant permet alors de diminuer les risques d’orniérage. Cependant, pour les matériaux de surface, la pérennité dans le temps risque de ne pas être assurée. 3.4.6 Pourcentage de fines

Les fines, combinées au bitume, permettent de remplir les vides inter granulaires. Lorsque le pourcentage de fines totales augmente, le pourcentage de vides du mélange diminue, mais le mastic durcit. La valeur optimale se situe entre 6,5 % et 7,5 % pour des courbes moyennes et les teneurs en bitume habituelles. 3.4.7 Pourcentage de bitume

Le bitume, combiné aux fines, joue le rôle de lubrifiant du squelette granulaire et permet donc de compacter le matériau. Au delà d’une teneur optimale, il viendra uniquement combler les vides du squelette granulaire. Ainsi, lorsque le pourcentage de bitume augmente, pour de faibles teneurs en bitume, le module de rigidité augmente, pour de fortes teneurs en bitume, il a tendance à diminuer. Lorsque le pourcentage de bitume augmente, le film de mastic intergranulaire devient plus riche et voit son épaisseur augmenter, ainsi la tenue en fatigue augmente et la tenue à l’eau est améliorée, par contre la résistance à l’orniérage diminue. Ces tendances sont à caractère très général. En pratique, certaines caractéristiques des composants du mélange peuvent modifier le comportement attendu. Par exemple, il convient de tenir compte de l’effet des matériaux absorbants (granulats poreux, fibres). 3.5

Etude de la compactibilité à la PCG

3.5.1 Généralités

L'essai est réalisé sur une composition (essai interprété isolément) ou sur un plan d'expérience (2 ou 3 compositions granulaires différentes) comportant par exemple un écart de 5 % sur le dosage de sable. L'interprétation de l'essai est double. Elle vise à vérifier d'une part les critères de l'épreuve de formulation (v % à 60, 80, 100... girations spécifié en fonction de l’épaisseur de la couche considérée) par rapport à la norme si elle existe. D'autre part, il s'agit d'exploiter l'ensemble des données disponibles pour prévoir tel ou tel aspect du comportement du mélange. L'essai de Presse à Cisaillement Giratoire est sensible à la composition granulaire, y compris les fines, à l'angularité du squelette minéral et à la teneur en liant. A l'issue des essais de Presse à Cisaillement Giratoire, le formulateur doit disposer de suffisamment d’éléments pour établir la courbe granulométrique et la teneur en liant. Les principaux paramètres à interpréter sont les suivants : Le pourcentage de vides en fonction du nombre de girations : Le pourcentage de vides à un nombre de girations donné ;

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Le pourcentage de vides à 10 girations ; Le pourcentage de vides à 1 giration ; La pente K1 ; La pseudo-contrainte de cisaillement maximale. 3.5.2 Pourcentage de vides en fonction du nombre de girations

L’évolution du compactage à la presse à cisaillement giratoire, v % = f(ng) a été étudiée en parallèle sur un banc de compactage à échelle 1 [MOUTIER,1977 ; Bulletin de liaison LPC, Spécial V,p173-180]. Ce banc de compactage comportait un essieu pouvant être chargé jusqu’à 50 kN par roue et la pression des pneumatiques variait de 0,3 MPa à 0,9 MPa. La fabrication était assurée par une centrale d’enrobage à échelle réduite et la mise en oeuvre par un petit finisseur. Le plan d’expérience a porté sur trois domaines d’épaisseur : 4 cm, 8 cm et 12 cm. Pour chacun des domaines d’épaisseur, 3 formules différentes ont été employées: –

en 4 cm : EB10-BBM avec sable roulé, EB14-BBM (discontinuité 2/10 et 4/6) (granulats de roche massive N) ;

–

en 8 cm : EB14-BBSG « grenu » ; EB14-BBSG « semi-grenu » ; EB14-BBSG discontinu (granulats de roche massive N) ;

–

en 12 cm : EB20-GB 0/20 classe 2 avec des granulats de trois origines différentes Carrières de roche massive : microdiorite , quartzite, et alluvionnaires.

L’expérience a montré que les courbes d’évolution du pourcentage de vides en fonction du nombre de giration et celles en fonction du nombre de passes de compacteur étaient semblables. Sur des graphiques v%= f(ng), v%=f(np), avec une échelle semi-logarithmique pour le nombre de girations ou de passes de compacteur, l’évolution est pratiquement linéaire. Un modèle sygmoïdal (en forme de S) a été appliqué à la courbe v%=f(ng) pour en déduire les comportements de serrage extrême, à un nombre très élevé de girations (asymptote). Le modèle est pertinent pour les matériaux testés (EB-BBSG, HRA, EB-BBM). La compacité du squelette granulaire soumis à de hautes énergies tend vers une limite notée C∞. Cette compacité est supérieure aux valeurs obtenues aux seuils de girations habituels ( 23 %

+4%

+ 10 % sable roulé

- 1,5 à - 2

- 106 -

Attention à l'orniérage

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Tableau 34 – Ajustement de composition pour corriger les résultats à la Presse à Cisaillement Giratoire Ajustements sur la composition pour que les vides PCG soient situés dans la fenêtre visée Très inférieurs au % visé (> 5 %)

inférieurs au % visé (3 %)

supérieurs au % visé (3 %)

Très supérieurs au % visé (> 5 %) augmenter le passant à 2 mm de ~ 5 points et diminuer la fraction 2/6,3

diminuer le passant à 2 mm de ~ 5 points et augmenter la fraction 2/6,3

diminuer le % de bitume et diminuer le % de fines totales de 1,5 % à 2,5 %

apport d'un sable broyé à raison de 10 ou 15 % diminuer la fraction (attention à la 2/6,3 de l'ordre de 10 % résistance à et augmenter le 6,3/10 l'orniérage) ou sable roulé à raison de 10 % (attention à la résistance à l'orniérage)

3.6

Performances du mélange

3.6.1 Résistance aux déformations permanentes à l’Orniéreur LPC

3.6.1.1

Objet

L'objectif est de vérifier que le mélange a bien le comportement espéré lors de la phase d’étude de compactibilité. L'effet de la nature du liant, et des additifs est alors prise en compte. L'essai est réalisé sur 2 plaques à un niveau de compacité requis. Soit le niveau de compacité spécifié est atteint et le résultat est interprété directement, soit il convient de refaire une série de 2 plaques à une compacité telle que les deux valeurs obtenues encadrent la valeur visée. Si la nouvelle série est conforme à la fourchette prescrite, la profondeur d'ornière peut être interprétée directement. Si le pourcentage de vides est à l'extérieur de la fourchette, le résultat de l'essai d'orniérage à la valeur visée est alors obtenu par interpolation linéaire. Exemple : pour un EB-BBSG l'intervalle spécifié par la norme est de 5 % à 8 % de vides. Si la première tentative a conduit à un pourcentage de vides de 3 %, la deuxième tentative visera à se situer autour de 7 %. Si on obtient effectivement moins de 8 %, le résultat peut être déterminé directement. Sinon avec un pourcentage de vides de 10 %, par exemple, on effectue l'opération suivante :

- 107 -

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Interpolation linéaire entre la profondeur d'ornière à 10 % de vides (soit 7 %) et la profondeur mesurée à 3 % de vides soit 12 %. Le résultat interpolé à 6,5 % de vides est 9,5 %. Profondeur d'ornière % Courbe d'évolution estimée de la profondeur d'ornière

Valeur interpolée 12

9,5 7 5

% vides plaque

Étendue spécifiée 10

8

6,5

5

3

La valeur interpolée obtenue par cette méthode est "pessimiste" dans le sens de la sécurité par rapport à la valeur expérimentale, proche de 5 % dans l'exemple cidessus Le résultat doit respecter un seuil de profondeur d'ornière (par rapport à l’épaisseur de la plaque), 5 %, 7,5 % ou 10 % à un nombre de cycles donné : 3 000, 10 000, 30 000. Remarques : Pour préserver une marge de sécurité, l’essai peut être réalisé pour une teneur en liant augmentée de 0,25 % ou avec un bitume d’un grade plus « mou » que celui du bitume prévu.

Généralement, le pourcentage de vides estimé d’une plaque correspond : pour le compactage faible au pourcentage de vides à la Presse à Cisaillement Giratoire pour 40 girations Pour le compactage fort au pourcentage de vides pour 120 girations. Un écart par rapport à cette estimation peut être l’indicateur d’un mélange maniable ou au contraire frottant. Une autre pratique consiste à prendre 10 % de vides pour le compactage faible et 5 % pour le compactage fort avec des mélanges courants. 3.6.1.2

Interprétation

Pourcentage d’ornière Moins de 10 % à 30 000 cycles constitue pour les formules à granularité continue une limite communément admise pour indiquer que le mélange ne présente pas de risques d’orniérage dans des conditions sévères.

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Moins de 5 % à 30 000 cycles constitue une limite communément admise pour indiquer que le mélange ne présente pas de risques d’orniérage dans des conditions très sévères. Une classe intermédiaire à 7,5 % a été introduite pour quelques produits (EB-BBSG, EB-EME, EB-BBME) Dans des conditions de sollicitation exceptionnelles, on peut faire un essai à 65 °C, avec une force verticale de 6 kN, et éventuellement, en utilisant un bandage métallique. On ne dispose pas de données de références sur un tel essai. Forme de la courbe Avec certains liants modifiés, la courbe lg(P%) = lg(nb cycles), « décroche » brutalement vers 3 000 cycles. Des recherches d'explication à ce phénomène ont été entreprises. L'échauffement localisé parasite pourrait être une cause.

A partir des données expérimentales, il est possible de rechercher les paramètres A et b d'une loi de déformation de la forme : Y = A (N/1000)b. Cette approche ne figure plus dans la norme européenne. 3.6.1.3

Cas particulier de l'essai de "stabilité mécanique".

Pour les bétons bitumineux très minces, un essai de "stabilité mécanique" peut être réalisé en utilisant le mode opératoire de l'essai d'orniérage. Cet essai n'est pas un essai d'orniérage, mais vise à caractériser la capacité de l'enrobé à se "fermer" et à se lisser en bandes de roulement. Les critères de profondeur d'ornière sont alors pour 3 000 cycles = 15 % (BBTM 0/10) et = 20 % (BBTM 0/10). 3.6.1.4

Paramètres d’influence

Le tableau 35 reprend les paramètres de composition susceptibles d’influencer le résultat de l’essai d’orniérage et leur effet. Le tableau 36 résume l’avis des praticiens pour améliorer la résistance à l’orniérage.

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Tableau 35 – Effets des facteurs de formulation sur le % d’ornière. Exemple d’effet des paramètres de composition sur les résultats de l'essai d'orniérage Paramètre

% d'ornière

Teneur en bitume : augmentation de 0,2 %

À 3 000 cycles, la profondeur d’ornière passe de 5,5 % à 9,6 %

Teneur en bitume : diminution de 0,2 %

À 3 000 cycles, la profondeur d’ornière passe de 5,5 % à 3,9 %

Teneur en fines : augmentation de 0,8 %

Pas d’effet notable

Grade de bitume

Observations

Passage d’un grade 70/100 à un 35/50

À 10 000 cycles, la profondeur d’ornière diminue de 5,5 % à 3,2%

Augmentation de la TBA de 7 °C

La résistance à l’orniérage augmente d’une décade de cycles À 10 000 cycles, la profondeur d’ornière d’un BBSG passe

Une forte augmentation de l'angularité : Ic 30 à Rc 2

Angularité

Une faible augmentation de l’angularité : Ic 80 à Ic 100 + 10 % sable roulé

CAS 1

de 14% à 10 %

CAS 2

12,3 % à 7,5 %

CAS 3

10,5 % à 9,8 %

CAS 4

12 % à 6,2 %

L’effet compacité intervient sur le résultat

À 10 000 cycles, la profondeur d’ornière d’une grave-bitume passe CAS 1

5,2 % à 2,3 %

CAS 2

6,3 % à 3 %

à 1 000 cycles seulement, la profondeur d’ornière passe de 3 % à 10 %

Remplacement Pour un passant à 2mm, de l’ordre de 33%, la du sable profondeur d’ornière passe de 7,5 % à 30000 concassé par cycles à 10% à 3000 cycles. du sable broyé

Tableau 36 – Avis des praticiens – Amélioration de la résistance à l'orniérage. Orniérage – Profondeur d'ornière Supérieure à la valeur visée − « Creuser » la courbe − Abaisser la teneur en liant − Utilisation d'un bitume de température bille-anneau supérieure − Utilisation d'additifs

Plus de 2 % supérieure à la

Observations

− Utilisation d'un bitume de température bille-anneau et emploi d'additifs, PE,...

Prendre garde au risque de fissuration par le haut, le cas échéant (grade dur + teneur en bitume faible)

− Utilisation d'un bitume spécial à susceptibilité améliorée − Changer le sable

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3.6.2 Essai Duriez (Méthode B de NF EN 12697-12, compactage en compression) 3.6.2.1

Objet

L'essai vise à la vérification de la tenue à l'eau. Cependant, il permet d'approcher les caractéristiques mécaniques et le pourcentage de vides sous compactage statique. 3.6.2.2

Interprétation

Valeur de I/C (r/R) Les valeurs habituelles de I/C (r/R) sont comprises entre 0,65 et 1. Exemple pour les porphyres de Boulouris (83) Cette carrière exploite un gisement éruptif dont la principale caractéristique est le très bon CPA (> 0,55) correspondant à un PSV de 53,5 ; la propreté des sables est conforme aux valeurs spécifiées pour la catégorie « a » : Vbta est de l’ordre de 1g soit MBF de l’ordre de 1000 g/kg. Malgré cela, il est avéré que l’utilisation du sable, et parfois des gravillons, conduit à des tenues à l’eau généralement non conformes, comme le montrent les exemples suivants : Formule Liant Dope I/C (r/R) EB20-GB tout porphyre

5,5 % de 35/50

/

0,53

EB20-GB tout porphyre

6,0 % de 35/50

/

0,73

EB10-BBSG

5,9 % de 35/50

/

0,71

sable alluvionnaire gravillon porphyre

6,2 % de 35/50

/

0,79

6,6 % de Styrelf 13/40

/

0,68

7% de Styrelf 13/40

/

0,72

sable alluvionnaire

7 % de Styrelf 13/40

0,3 % Cecabase S 240 PF

0,78

4/6 porphyre

7 % de Styrelf 13/40

0,6 % Cecabase S 240 PF

0,80

BBTM 6

Des valeurs du rapport I/C (r/R) supérieures à 1 sont à mettre en relation avec des problèmes d’absorption de bitume par les granulats. Avec des mélanges riches en gravillons, des enrobés drainants par exemple, il peut se produire des ruptures de granulats lors de la confection des éprouvettes. I/C (r/R) est alors inférieur à 0,8. Pour certains granits, la tenue à l’eau doit être vérifiée.

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Résistance en compression Tableau 37 – Valeurs usuelles de R (MPa). Classe de bitume

EB-GB

EB-EME

50/70 35/50 < 25

BBTM

BBDr

EBBBME

6à9 9 à 14

6 à 10

2à4

EB-BBSG

EB-BBM

7 à 9 (*)

5,1 à 7,1

6 à 14 (usuel: 9 à 10)

6,6 à 12,1

12 à 21

(*) Des formules à base de gravillons pélites et de sable calcaire ont donné 12,1 MPa

Pourcentage de vides : Il est à comparer au pourcentage de vides à la Presse à Cisaillement Giratoire pour n girations. Sur EB-BBSG le pourcentage de vides est du même ordre. S’il existe 3 ou 4 % d'écart, le matériau est « frottant ». Pourcentage d’imbibition Il est utilisé pour évaluer le caractère gonflant du matériau et est défini par :

M masse de l’éprouvette sèche Mj+1 masse de l’éprouvette après dégazage (1 h sans immersion + 2 h avec immersion) Mj+k masse de l’éprouvette après k jours d’immersion Mj + k − M * 100 Le pourcentage d’imbibition est défini par: Wj+k= M Valeur limite : ===> 2 % Le gonflement (augmentation du volume des éprouvettes), s’accompagne de valeurs de rapport r/R faibles, il est observé pour des matériaux tels que des calcaires pollués ou pour des roches massives sensibles à l’eau. 3.6.2.3

Ajustement des résultats Tableau 38 – Avis des praticiens – Ajustement des résultats d'essai Duriez. Rapport I/C (r/R ) Inférieur à la valeur visée

Duriez Très inférieur à la valeur visée

− dopage du bitume dans la masse (0,3 % à 0,6 % par − apport de 1 % de chaux vive ou éteinte rapport au bitume) − remplacement de tout ou partie du sable par un sable d'une autre origine − emploi de fines activées par 20 % de chaux vive ou éteinte − augmenter le module de richesse (et diminuer le passant à 2 mm) − employer un bitume plus dur − augmenter la compacité en diminuant le 2/6

REMARQUE : Stabilité du dope dans le liant chaud:

- 112 -

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Exemple avec du Cecabase S240 PF sur un BBTM 6 : r/R = 0,72; avec 0,3 % dope conservé 48 h à la température de fabrication, le rapport r/R reste sensiblement le même : 0,75 . Avec 0,6 %, dans les mêmes conditions, le rapport I/C (r/R) est égal à 0,8. 3.6.3 Module 3.6.3.1

Généralités

La détermination du module de rigidité nécessite des essais plus longs et qui en général dépassent le cadre de cette mise au point de mélanges. Cependant, pour certains matériaux (EB-EME) par exemple, il est nécessaire de connaître le module des enrobés afin de vérifier le respect des spécifications. Selon les possibilités du laboratoire, on peut réaliser des plans d’expérience plus ou moins complets à l’aide de l’essai de traction directe ou du module complexe. ⎯ Module complexe : Il est possible de dégrossir en faisant directement un essai à 15 °C, 10 Hz. ⎯ Essai de détermination du module en traction directe (MAER) : Module à 15 °C et 0,02 s : ce module est supérieur ou égal au module complexe à 15 °C, 10 Hz. En particulier, pour les EB-EME, le module en traction directe est souvent supérieur au module complexe. Pour le tracé des courbes maîtresses, à une température donnée, à défaut de valeurs expérimentales, on peut utiliser le principe de l’équivalence tempstempérature et appliquer la relation suivante : aT(T,Ts) = exp [

∆H 1 1 ( − )] R T Ts

∆H voisine de 50 kcal/mole R constante des gaz parfaits = 8,35

3.6.3.2

Effet des facteurs de formulation

Les variations de module en fonction d’une variation de la compacité ∆C peuvent être approchées par la formule suivante:

∆E = (2 000 – 310 TL ext) ∆CTLext (formule établie avec des granulats Roche massive N et un bitume 40/50) L’effet de la teneur en bitume peut être approché par la formule suivante :

∆E = (18 000 – 3 700 TL ext) ∆TLext (Formule établie pour des matériaux Roche massive N, bitume 40/50)

- 113 -

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Exemple – Effets de facteurs de formulation sur le module en traction directe

effet de F sur module 10°C,0,02s 9,50 module 10°C,0,02s

9,00 8,50 8,00 7,50 7,00 6,50 6,00 4

5

6

7

8

9

10

11

teneur en filler

effet de D sur le module 0°-300s

module 0°-300sen MPa

3,70 3,50 3,30 3,10 2,90 2,70 2,50 6

10

14 D en mm

- 114 -

18

12

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effet de la teneur en bitume sur le module 0°-300s

module 0°-300s en MPa

3,40 3,30 3,20 3,10 3,00 2,90 2,80 2,70 2,60 2,50 2,40 4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

11

12

teneur en bitume

module 0°-300s en MPa

effet de la teneur en filler sur le module 0°-300s 4,00 3,80 3,60 3,40 3,20 3,00 2,80 2,60 2,40 2,20 2,00 4

5

6

7

8

9

10

teneur en filler

3.6.3.3

Perte de linéarité

La perte de linéarité Γ définie dans la norme d’essai est déterminée pour un temps de charge de 30 s et une température de 0 °C.

Γ est un indicateur de l’endommagement au premier chargement. Il serait en relation avec la formation de micro-fissures dans l’enrobé. C’est pourquoi des corrélations avec la tenue en fatigue ont été établies (voir 3.6.4). Avec des matériaux rigides, tels que des EB-EME par exemple, on note des ruptures dans le matériau avant d’atteindre le seuil de 500 µdef.

- 115 -

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3.6.3.4

Équivalence relation module en traction directe - module complexe:

Des formules théoriques ont été développées pour relier les valeurs de module E(θ,t) et E(θ,f). A 10 °C ou à 15 °C, les valeurs de module pour une fréquence de 10 Hz et un temps de charge de 0,02 s peuvent être considérées comme équivalentes. Cette équivalence est assez bien vérifiée expérimentalement. Toutefois, des écarts ont été notés sur certains matériaux [jusqu'à 4 000 MPa]. Exemple de relation expérimentale entre E15°C 10Hz et E15°C 0,02 s :

E15°C10 Hz = 0,989 × E15°C 0,02 s − 15,168

R 2 = 0,974 [RILEM 97 Lyon - P.225] 3.6.3.5

Estimations du module de l’enrobé:

Le module de l’enrobé peut être estimé grâce à des formules empiriques avec des approximations plus ou moins importantes Méthode Ugé :

(

Ig Sm = 8 + 10 −3 5,68 Vg + 0,2135 vg 2

)

[Bitumes et enrobés bitumineux BL.NSV]

Pour des bitumes dont le module Sb (en MPa) est soit mesuré, soit déterminé par l’abaque de VAN DER POEL, on estime le module de l’enrobé grâce au nomogramme de la Figure 29 en fonction du volume de bitume Vb et du volume de granulats VG.

- 116 -

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Figure 29 : Nomogramme de calcul du module de rigidité des mélanges.

- 117 -

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Les évaluations de valeurs de module avec cette méthode peuvent s’écarter des valeurs expérimentales d’un facteur 2. Méthode Shell : Estimation du module du bitume (Péné + TBA); calcul du module de l’enrobé à partir de la compacité granulaire et du temps de charge ou de la fréquence). La norme du module est donnée par : n

⎡ 2,5 Cv ⎤ S m = S b ⎢1 + × ⎥ n 1 − Cv ⎦ ⎣ , en MPa. n = 0,83 lg

4 × 10 −4 Vg et Cv = Vg + Vb Sb

La relation s’applique aux enrobés très compacts (≅ 3 % de vides). 100 × Cv Pour d’autres enrobés, Cv est remplacé par Cv' = 100 + v − 3 avec v = pourcentage de vides. Méthode Francken : On calcule le module élastique E∞ (basses températures, fréquences élevées) ⎛ Vg ⎞ E∞ = 1,436 × 10 × ⎜ ⎟ ⎝ Vb ⎠ 4

Vg Vb v

0,55

−2 × e (− 5,81×10 ) , en MPA.

est le volume de granulats dans le mélange est le volume de liant dans le mélange le pourcentage de vides résiduels du mélange

Le module complexe E * est proportionnel au module élastique par l’intermédiaire de la fonction « module réduit R * »

E * = R * xE∞ R* dépend de la consistance du bitume à une température et une fréquence donnée Vg exprimée par G* et du rapport sur le graphique : Vb

- 118 -

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Ces méthodes ne tiennent pas compte de l’effet de la nature des granulats. 3.6.4 Fatigue 3.6.4.1

Généralités

L’essai de fatigue n’est pas réalisé dans le cadre de la mise au point de mélanges. On peut cependant estimer des valeurs de résistance en fatigue par des relations empiriques. Il est à noter que ces formules sont mises en défaut par le changement de nature du bitume et doivent donc être utilisées plutôt en relatif. 3.6.4.2

Prévision à partir de l’essai de traction directe

(

ε 6 = 10 −4 A0 + A1 (1 − Γ ) + A2 × E 0,300 s

)

Γ est la perte de linéarité, E0,300s est le module à 0°C et 300s. Les relations entre la résistance en fatigue ε6 et la perte de linéarité Γ ont été obtenues à partir de deux bases de données, respectivement établies par R.Linder et F.Moutier. Tableau 39 – Relation fatigue-perte de linéarité. Coefficients LINDER

Coefficients MOUTIER

Bitume pur Ao

2,69

A1

5,24

A2

8,71 10

2,39 3,30 -6

-

Intervalle de confiance sur ε6 (coefficients MOUTIER) + 0,26 10-6 (pour environ 40 formules d’enrobés).

- 119 -

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3.6.4.3

Prévision méthode Shell (Shell pavement design methods 1978)

ε6 peut être estimé à partir de l’équation suivante : ε 6 = 10 Vb Sm 3.6.4.4

−6

⎛ S ⎞ × (17,4 × Vb + 22) × ⎜⎜ m ⎟⎟ ⎝ 5 000 ⎠

−0,36

est le volume de bitume en % ; est le module de l’enrobé en MPa.

Prévision méthode Francken (essai de fatigue à contrainte imposée)

ε = KN −0,21σ 0 K =Λ

b b + vm

Λ

est fonction de la susceptibilité B’du bitume et de la pénétration du bitume au temps de charge

b

volume du liant

vm = y (ma / 100 ) b/(b+vm) est le pourcentage de vides comblés par le liant 3.6.4.5

Méthode LPC

La valeur de ε6 pour une teneur en bitume TL en fonction d’une variation de la compacité ∆C pour une teneur en bitume TL peut être approchée par la formule suivante:

∆(ε 6 ) = 3,3 ∆C ε 6 = (− 125 + 72TL − 4,85TL2 + 3,3∆C )10 −6 La formule a été établie pour des matériaux Roche massive N de masse volumique 2,85 g/cm3 et pour un bitume 40/50.

3.6.4.6

Ajustement de formule pour améliorer la résistance en fatigue

Pour des teneurs en liant inférieures à 7 %, la résistance en fatigue augmente avec la teneur en bitume [une augmentation de 1 % de la teneur en bitume permet d’espérer un gain de 25 µdef sur la valeur de ε6].

- 120 -

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3.6.5 Texture 3.6.5.1

Généralités

La texture est mesurée sur des plaques réalisées au compacteur de plaques à l’épaisseur correspondant à celle du chantier et de préférence sur des plaques 500 mm x 600 mm. Sur la plaque, on réalise un essai de profondeur moyenne de texture (PMT) selon NF EN 13036-1. En première approximation, on peut retenir la formule suivante : PMT labo = PMT chantier + 0,3 mm

3.6.5.2

Ajustement de la valeur de profondeur moyenne de texture Tableau 40 – Ajustement de la profondeur moyenne de texture. Profondeur moyenne de texture PMT Inférieure à la valeur visée

Très inférieure à la valeur visée

Diminuer le % sable de 5 points et augmenter la proportion > 6 mm

Créer un discontinuité et ajuster le pourcentage de sable

3.6.6 Essais annexes 3.6.6.1

Pourcentages de vides communicants (NF P 98-254-2)

L'essai consiste à imperméabiliser les parois et la base d'une éprouvette d'enrobés dont le pourcentage de vides est connu. La quantité d'eau absorbée par l'éprouvette permet de déterminer le volume des vides communicants, exprimé en pourcentage par rapport au volume des vides. Il est généralement compris entre 16% et 20% pour les BBDr. 3.6.6.2

Essai Cantabre (NF EN 12 697-17)

Cet essai de résistance aux chocs est pratiqué sur enrobés drainants. Il met en avant les propriétés de consistance du liant. Sa pertinence vis à vis du comportement sur la route n’est pas démontrée. 3.6.6.3

Égouttage (NF EN 12697- 18)

Cet essai est pratiqué sur enrobés drainants et SMA à la température de malaxage. Il vise à évaluer la perte de mastic lors du transport de ces matériaux. Deux méthodes sont utilisables : méthode au panier pour les drainants et méthode Schellenberg pour les SMA.

- 121 -

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3.6.6.4

Perméabilité des éprouvettes (NF EN 12697- 19)

Cet essai est pratiqué sur enrobés drainants. Une colonne d’eau de hauteur constante est appliquée sur une éprouvette cylindrique et la percole pendant un temps donné, soit dans une direction verticale, soit dans une direction horizontale. 3.7

Avis des praticiens

3.7.1 Effet des facteurs de formulation – Synthèse

- 122 -

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Tableau 41 – Avis de praticiens – Mise au point des mélanges [pour un type d’enrobé donné] – Résumé de l’effet des facteurs de formulation.

Pourcentage de vides Pour diminuer

Tenue à l'eau

Facteurs/effet Augmenter % sable +++ Augmenter discontinuité ++ Augmenter 10 % sable roulé ++ augmenter teneur bitume + augmenter dope + augmenter

teneur en bitume +

augmenter

augmenter

diminuer

teneur en bitume +

diminuer

grade du bitume +

Fatigue tenue à l'eau Fissuration par le haut -

bitume spécial ++

teneur en liant ++ (le module croît puis décroît en fonction de la teneur en liant augmenter

Vides -

incorporation PE ++

dureté du bitume ++

Module

Augmenter

Fatigue, étanchéité -

augmenter angularité ++

augmenter

Risque d'orniérage -

Diminue le pourcentage de vides-

% sable +++

augmenter

-

fines activées + 2/6

Résistance à l'orniérage

Effet induit Risque d'orniérage -Risque d'orniérage -Risque d'orniérage --Risque d'orniérage --

Fissuration par le haut Orniérage/fatigue -

incorporation de PE +

+++

effet très positif sur la caractéristique à corriger

---

effet très négatif sur une caractéristique autre

++

effet positif sur la caractéristique à corriger

--

effet négatif sur une caractéristique autre

+

Effet moyen ou faible sur la caractéristique à corriger

-

Risque d'effet négatif sur une caractéristique autre

- 123 -

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3.7.2 Astuces pratiques du formulateur

Au cours de l’étude de formulation, il est possible de choisir l’ordre de vérification des différentes propriétés, ou d’alléger ponctuellement les méthodes pour gagner du temps, réduire les quantités de matériau ou se permettre d’investiguer de plus larges gammes de variation des différents paramètres. La priorité doit être donnée à l’obtention de la caractéristique principale recherchée, après vérification des caractéristiques de compactibilité. Ainsi, par exemple, pour la mise au point d’une formule d’EB-EME, on vérifiera le module à 15°C, 10Hz et si des propriétés en fatigue sont étudiées, on réalisera un seul niveau d’essai à la déformation visée pour 106 cycles. Si le résultat obtenu dépasse cette durée de vie, on pourra poursuivre avec les essais complets. A ce stade, on peut utiliser les relations prédictives de caractéristiques mécaniques (module, fatigue) en fonction des facteurs de formulation pour optimiser plus rapidement la formule, qu’on pourra ensuite vérifier sommairement avant l’essai complet. Dans tous les cas, au cours de l’optimisation, il est possible de réduire le nombre d’échantillons (par exemple, une seule éprouvette PCG, une seule éprouvette à l’orniéreur, Tenue à l’eau avec un nombre d’éprouvettes réduit, un seul niveau de fatigue). Il est tout à fait possible de tester deux éprouvettes de formulation différente lors d’un même essai d’orniéreur. En revanche, sur la formule finale, il faudra avoir les essais complets pour chacune des propriétés spécifiées.

- 124 -

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4

RELATIONS ENTRE RÉSULTATS DE LABORATOIRE ET RÉSULTATS DE CHANTIER

La méthode française étant fondée sur la spécification des caractéristiques en laboratoires d’un mélange donné, il est nécessaire de connaître les relations entre les résultats obtenus sur un échantillon préparé en laboratoire et un échantillon prélevé sur le terrain. La cohérence de cette démarche (évaluation en labo / prédiction des performances sur chaussées) a été vérifiée ponctuellement. Cependant, l'importance des enjeux économiques liés aux performances effectivement obtenues dans la chaussée et l'évolution des moyens de fabrication et mise en œuvre imposent de se pencher à des périodes plus ou moins rapprochées sur la correspondance entre les valeurs mesurées sur des éprouvettes fabriquées en laboratoire et celles réellement obtenues sur chantier. Cette vérification a été réalisée au cours de différentes études sur diverses propriétés telles que la compactibilité à la presse à cisaillement giratoire, l’orniérage, le module de rigidité et la tenue en fatigue. L’approche suivie dans tous les cas a consisté à comparer les résultats issus de l’étude de laboratoire, en s’attachant à la réaliser avec les constituants réellement utilisés sur le chantier et les résultats d’essais obtenus sur les prélèvements chantier, en prenant soin d’estimer leur variabilité. Pour les propriétés d’orniérage, les résultats présentés proviennent de deux études ponctuelles de comparaison chantier laboratoire réalisées en France et aux USA. Pour les propriétés de compactibilité à la presse à cisaillement giratoire, de module de rigidité et de tenue en fatigue, les résultats proviennent du thème de recherche LPC « Formulation des Enrobés à Chaud ». Dans cette étude, le mélange a été préparé en laboratoire en faisant varier la teneur en liant autour de la valeur de la formule. On obtient ainsi un premier ensemble de résultats de laboratoire. Sur chantier, la population de résultats pour un mélange donné et pour un essai fixé a porté sur un grand nombre de prélèvements (> 20). C’est la mise en relation de ces populations qui a permis de donner les conclusions résumées dans les paragraphes suivants. 4.1

Pourcentage de vides mesuré à la Presse à Cisaillement Giratoire

4.1.1 Objectif de l'expérience

Sur plusieurs chantiers ont été recueillis les résultats ⎯ de l'étude préalable, réalisée avant le chantier, ⎯ d'une vérification en laboratoire avec les matériaux du chantier, ⎯ des essais sur chantier, avec le matériau enrobé provenant de la centrale d'enrobage, avec la Presse à Cisaillement Giratoire "embarquée" ⎯ des mesures de pourcentage de vides au gamma-densimètre à pointe (ou dans certains cas avec un gamma-densimètre à rétro-diffusion après calibrage). Les conditions de compactage au droit des emplacements de mesure ont été vérifiées.

- 126 -

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Les conditions de chantiers analysés sont résumées dans le tableau ci-dessous : Tableau 42 – Conditions de chantier. Mélange Type – classe

Chantier

EB20-GB classe 2 Granulats volcaniques

1

Base 10 cm

RN 7

(2 couches)

(Gabros, Rhyolithe, Tuff rhyolithique)

Bitume 35/50 4,0 % EB20-GB classe 3 Granulats volcaniques (Gabros, Rhyolithe, Tuff rhyolithique)

Bitume 35/50 4,6 % EB14-GB classe 3 Granulats micro-diorite Bitume 35/50 4,0 % EB14-GB classe 3 Granulats Basalte vacuolaire Bitume 35/50 4,0 % EB20-EME classe 2 Granulats volcaniques (Gabros, Rhyolithe, Tuff rhyolithique)

Bitume 10/20 5,5 % EB10-BBSG Granulats microdiorite Bitume 35/50 5,3 %

2 RN 7

3 RN 149

4 A 89

5 RN 7

6 RN 7

Couche épaisseur

Mise en œuvre

Type de chantier

Répandage Pleine largeur 8 m Grand chantier autoroutier Compactage Cadence 4 000 t/j 2 pneus 5 t/r 2 lisses (Dynapac 511)

Répandage Largeur variable Fondation voisine de 4 m 13 cm Compactage 1 pneu 5 t/r 1 lisse (Dynapac 511)

Petit chantier bien réalisé

Répandage Fondation Largeur 8 m 10 cm Compactage 2 pneus 3 t/r (3 couches) 2 lisses (CC 501)

Chantier de taille moyenne Cadence 1 500 t/j

Répandage Fondation Largeur 8 m 9 cm Compactage 2 pneus 5 t/r (2 couches) 2 vibrant (CB 624)

Chantier autoroutier Cadence 2 000 t/j

Répandage Largeur 3,5 m Fondation Compactage 10 cm 1 pneu + 1 lisse (2 couches) compactage variable

Petit chantier avec de très nombreux aléas de chantier, environnement difficile

Liaison 5 cm

Répandage Pleine largeur 10 m Compactage 3 pneus 4 t/r 3 lisses (CC 501)

Grand chantier autoroutier Cadence 3 à 3 500 t/j

Note Les compacteurs à pneus utilisés sont selon le type d’enrobé lestés entre 3 et 5 tonnes/roue. Seule la grave bitume de l’A89, réputée difficile à compacter, est compactée par vibration à raison d’environ 6 à 8 passes de vibrant de charge moyenne. Les autres enrobés sont compactés selon le mode pneu lourd en tête suivi de compacteur lisse.

4.1.2 Résultats

Pour les mélanges 0/20, le critère retenu pour l'essai de Presse à Cisaillement Giratoire est le pourcentage de vides à 120 girations, pour les mélanges 0/14, le pourcentage de vides à 100 girations et 60 girations pour les EB10-BBSG. La valeur de référence est la "vérification d'étude", ce critère semblant le plus fiable, puisque obtenu avec les matériaux réellement utilisés sur chantier.

- 127 -

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L'étude de variabilité a été conduite sur le chantier avec la Presse à Cisaillement Giratoire mobile du LCPC, avec un contrôle de la fabrication en parallèle. Un exemple de résultat est donné sur la Figure 30: Figure 30 : Exemple de variabilité de pourcentage de vides PCG obtenue sur chantier

EB20-GB - classe 2 - % de vides à 120 girations 12,0

% vides à 120 girations

10,0

8,0

6,0

4,0 % vides PCG Vérification laboratoire

2,0

Moyenne 32 prélèvements PCG E d é l bl

Teneur en bitume % Fines % passant 2mm

P1 0 P1 2 P1 4 P1 6 P1 7 P1 8 P1 9 P2 1 P2 2 P2 4 P2 5 P2 6 P2 8 P3 0 P3 2

P7 P8

P6

P3 P4

P1 P2

0,0

-0,2

0,2

-0,4

0,1

0,3

0,6

-0,3

1

-2

2

-4

4

Ecarts à la formule théorique

Les principaux résultats concernant l'étude préalable, la vérification d'étude, la variabilité et les résultats de chantier sont récapitulés dans le Tableau 43.

- 128 -

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Tableau 43 – Pourcentage de vides – Comparaison laboratoire PCG (étude, vérification) chantier (PCG, mesure MVA par gamma densimètre). N° Chantier

Nbre d’essais

% de vides

Moyenne %

Min %

Max %

Etendue Ecart avec la % vérification

EB20-GB Classe 2 – RN 7

1 Etude préalable *

***

10,8

+ 3,6

Vérification d’étude *

***

7,2

-

Contrôle sur prélèvement important (Autun) *

10

7,4

6,5

9,2

2,7

+ 0,2

PCG mobile *

32

7,4

6,2

9,4

3,2

+ 0,2

Chantier **

148

9

7,3

11,7

4,4

+ 1,8

EB20-GB classe 3 – RN 7

2 Etude préalable *

***

7,1

+ 2,0

Vérification d’étude *

***

5,1

-

PCG mobile *

8

6,3

4,3

7,7

3,4

+ 1,2

Chantier **

10

6,5

4,7

8,4

3,7

+ 1,4

EB14-GB discontinue 6/10 classe 3 – RN 149

3 ( )

Etude préalable *

***

9,9

+ 2,0

***

7,9

-

PCG mobile *

41

9,1

7,6

10,4

2,8

- 1,2

Chantier (**)

41

8,2

5,6

11,2

4,4

+ 0,3

( )

Vérification d’étude * ( )

EB20-EME classe 2 – RN 7

5 Etude préalable (*)

***

3,9

+ 1.0

***

2,9

-

PCG mobile *

23

3,3

1,8

5,2

3,4

+ 0,4

Chantier **

81

5,5

2,2

10

7,8

+ 2,6

( )

Vérification d’étude * ( )

EB10-BBSG – RN 7

6 Etude préalable [*]

***

9,4

+ 2,6

Vérification d’étude PCG mobile (LCPC) [*]

***

6,8

-

Vérification d’étude PCG (LR Autun) [*]

***

7,4

PCG mobile [*]

32

7,8

6,2

9,4

3,2

+ 1,0

40

6,5

4,0

8,6

4,6

- 0,3

(

Chantier **

) ( )

[ ]

*

résultats à la PCG à 120 girations, * à 100 girations, * à 60 girations

**

contrôle au gamma-densimètre à pointe, ** contrôle au gamma-densimètre à rétro-diffusion

***

moyenne d’au moins 3 répétitions

(

)

- 129 -

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4.1.3 Commentaires

Les spécifications de l’essai Presse à Cisaillement Giratoire des normes produits sont respectées pour les vérifications en laboratoire avec les constituants du chantier. Les résultats obtenus pour les mesures de pourcentage de vides en place au gamma-densimètre sont conformes aux spécifications des normes (la valeur moyenne mesurée sur chantier doit être comparée aux seuils spécifiés). Pour la majorité des chantiers, l’ensemble des résultats respecte pratiquement les limites indiquées dans la norme. Pour le chantier 5, soumis à des alea de réalisation, les résultats sont plus dispersés. Des écarts entre l’étude préalable à la Presse à Cisaillement Giratoire et la vérification d’étude peuvent apparaître de manière significative (cas des EB20GB classe 2 (chantier 1) et classe 3 (chantier 2) : 3,6 et 2,0 % d’écart), du fait de la non-représentativité des matériaux de l’étude préalable et parfois d’un délai important entre l’étude préalable et le chantier (cas de la EB14-GB du chantier 3 : 2 % d’écart, délai 4 ans). Pour les matériaux classiques et pour des conditions de mise en œuvre correctes, le pourcentage de vides à l’essai Presse à Cisaillement Giratoire lors de la vérification avec les constituants du chantier constitue une estimation satisfaisante de l’ordre de grandeur du pourcentage de vides du chantier. L’écart maximal est de – 1,2 % à + 1,4 %. Dans le cas d’un défaut de compactage (cas du chantier 5) la valeur moyenne contrôlée au gamma-densimètre est alors anormalement forte (+ 2 % par rapport à la vérification) avec une très grande dispersion (étendue 9 %). La vérification en laboratoire avec les constituants du chantier et la valeur moyenne du chantier à la Presse à Cisaillement Giratoire mobile conduisent aux mêmes ordres de grandeur, à la reproductibilité près de l’essai. La variabilité des pourcentages de vides contrôlés sur chantier (gamma-densimètre) est toujours plus forte que celle des pourcentages de vides à la Presse à Cisaillement Giratoire mobile, car en plus de fluctuations propres au matériau (traduite en majeure partie par l’essai PCG) viennent s’ajouter celles relatives à l’application (épaisseur de la couche, portance du support, et surtout énergie de compactage). Dans le cas général, les moyennes de ces deux populations sont bien comparables. Les spécifications relatives au pourcentage de vides spécifiées dans les normes produit sont réalistes et en général bien respectées. A condition de s’assurer de la bonne représentativité des échantillons de granulats, ce qui est le cas ici pour les études de « vérification », les essais de Presse à Cisaillement Giratoire ont un bon pouvoir prédictif des valeurs moyennes de chantier. Le processus de fabrication n’a pas d’effet sur le paramètre « pourcentage de vides » moyen. On retrouve après fabrication, la même valeur moyenne que lors de l’étude de laboratoire. Le processus de fabrication introduit une variabilité de + 1,5 %.

- 130 -

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4.2

Essai à l’orniéreur LPC

4.2.1 Les études réalisées en France

Les études de comparaison effectuées en fonction du mode de préparation des échantillons : en laboratoire, mixte (fabrication en centrale d’enrobage et compactage laboratoire), et à partir de plaques d’enrobé prélevées sur chantier, montrent systématiquement une meilleure résistance à l’orniérage des matériaux chantiers. Cet écart n’est pas constant. Il est fonction de la sensibilité à l’orniérage du matériau. En première approximation on peut retenir : - une assez bonne similitude de résultat, si la formule résiste bien à l’orniérage (par exemple moins de 5% à 30 000 cycles) : écart de 1 à 2% de moins en faveur du chantier, - un écart important sur formule sensible à l’orniérage (par exemple: 10% à 3 000 cycles) ; cette différence peut atteindre de l’ordre d’une décade en nombre de cycles, pour un même niveau de déformation permanente, qui se traduit par exemple par une ornière en laboratoire de 10 % à 3 000 cycles à comparer à une ornière chantier de 10 % à 30 000 cycles. On trouvera Figures 32, 33 et 34, des exemples de résultats obtenus lors de l’expérimentation d’orniérage sur le manège d’essai du LCPC Nantes en 1992.

Figure 31 : Manège de fatigue du LCPC.

- 131 -

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Figure 32 : Résultats à l’orniéreur LPC - Étude d’orniérage en laboratoire. 100 50/70

% d'ornière

multigrade 50/70 EME 10/20 SBS

10

1 10

100

1000

10000

100000

Nombre de cycles

Figure 33 : Résultats à l’orniéreur LPC - Etude d’orniérage sur enrobés fabriqués en centrale .

100

% d'ornière

50/70 multigrade 50/70

10

dur 10/20 SBS

1 100

10000

Nombre de cycles

- 132 -

1000000

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Profondeur d'ornière (mm)

Figure 34 : Comportement des enrobés sur le manège d’essais du LCPC, évolution des ornières sous une roue simple large (F=42,5kN V=40 km/h).

14 12 10 8 6 4 2 0 0 BB Référence

50000 100000 150000 Nombre de chargements BB Multiphalte

EME

200000 BB SBS

On peut penser que la fabrication en centrale conduit à une probable évolution par vieillissement du liant pouvant s’accompagner d’une modification de la structure du bitume, qui se caractérise par une moindre susceptibilité thermique du liant, et donc à une meilleure résistance à l’orniérage. Toutefois, il ne faut surtout pas conclure que le comportement à l’orniérage en laboratoire étant plus pessimiste que la réalité du chantier, on peut se satisfaire de niveau d’orniérage plus important en laboratoire. Le référentiel des spécifications s’appuie directement sur des résultats déterminés en laboratoire, selon le protocole de la méthode de formulation et sur l’observation du comportement réel sur les chaussées en fonction de la combinaison des sollicitations mécaniques et thermiques. Ainsi, si l’on voulait déterminer la résistance à l’orniérage à partir de prélèvements terrains, il serait indispensable de modifier et durcir les spécifications pour tenir compte des écarts mentionnés ci avant entre le laboratoire et le chantier, en se rappelant que les écarts sont aussi fonction de la sensibilité du matériau, ce qui compliquera fortement la détermination de ces nouveaux seuils. Il ne faudra jamais comparer des résultats d’orniérage obtenus par des moyens de préparation des échantillons différents. 4.2.2 Étude au Colorado

Au début des années 90, une importante étude a été conduite par la FHWA (Federal Highway Agency) au Colorado (T. Aschenbrener), visant à juger de la pertinence de l’essai d’orniérage LPC pour qualifier des comportements terrain. Cette étude a consisté à effectuer la comparaison des résultats de l’orniéreur LPC (prélèvement de plaques in situ) à des revêtements âgés dont la performance sur le terrain est connue (profondeur d’ornière mesurée sur chaussée). L’origine des défauts d’orniérage de ces enrobés était un défaut de conception ou de construction (mauvaise formulation), ainsi l’âge qui pour l’orniérage est un facteur favorable à la réduction des déformations (durcissement du liant par vieillissement) peut être

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Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Relations entre résultats de laboratoire et résultats de chantier –

considéré comme un facteur secondaire. 31 sites ont été sélectionnés. Les comparaisons des résultats laboratoire et terrain sont synthétisées dans le tableau suivant : Tableau 44 – Comparaison entre comportement terrain des enrobés et critère d’acceptation ou de refus selon les spécifications françaises. Performances effectives sur le terrain Pas d’orniérage

Orniérage

Résultats à

Bon*

4

0

l’orniéreur LCPC

Mauvais*

11

16

NOTE : bon ou mauvais vis-à-vis des spécifications françaises < 10% à 30 000 cycles et température d’essai 60°C

Ces résultats appellent les conclusions suivantes (extrait de l’article): - l’étude met en évidence la capacité de l’orniéreur à prédire le comportement de la chaussée, - les corrélations des résultats de l’orniéreur LCPC avec les profondeurs de l’orniérage sur le terrain sont excellentes lorsque l’on prend en compte la température (selon 2 niveaux : test labo 50 et 60 °C pour des températures sur site respectivement de 27-32 et 32-38°C) et le trafic du site (toujours selon 2 niveaux : supérieur et inférieur à EDLA de 400). (L’orniéreur LCPC testé sur les chausses du Colorado – T. Aschenbrener – Colorado department of transportation USA – RGRA n° 729 – mai 1995):

On rappellera que les conditions de température et surtout de charge légale sont très différentes entre les USA et la France (charge à l’essieu: seulement 80 kN aux USA, contre 130 kN en France). Ces paramètres ayant une forte incidence sur la résistance à l’orniérage, il y a lieu d’en tenir compte dans les modalités de l’essai et dans les seuils de spécification. 4.2.3 Classement du comportement à l’orniérage des enrobés

Le classement des enrobés, selon leur sensibilité à l’orniérage reste identique entre le laboratoire et le chantier (si l’on respecte la formulation de l’enrobé). Cependant, l’essai de laboratoire révèle mieux les écarts entre les différentes compositions du matériau que le chantier. Ainsi, le mode de sélectivité par des essais en laboratoire, sur le critère d’orniérage, se révèle bien pertinent avec le comportement in situ, et facilite les différentiations entre matériaux, permettant une étude des facteurs de sensibilité et l’optimisation de la composition. 4.3

Essai de module

4.3.1 Objectif et modalités de réalisation de l'expérience

La méthode française de formulation des enrobés repose sur la détermination en laboratoire de différentes caractéristiques permettant de prédire la performance in situ des matériaux bitumineux.

- 134 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Relations entre résultats de laboratoire et résultats de chantier –

Un thème de recherche LPC (CH 15 « formulation des enrobés à chaud ») a donc été lancé pour répondre à ces questions. Ce programme a été centré à dessein sur les matériaux structurels des chaussées (Grave-bitumes et enrobés à module élevé principalement) en couvrant dans la mesure du possible les principales classes de matériaux utilisés dans les structures de routes et autoroutes, ainsi que diverses origines de granulats. On a en particulier cherché à caractériser les variations de module de rigidité obtenues sur chantier. Pour ce faire, on a déterminé sur le site, une vingtaine d'emplacements de prélèvements repartis sur la longueur du chantier (10 km environ). A chaque emplacement, on a réalisé deux carottages de diamètre 150 mm et un de diamètre 300 mm. Des carottes de 150 mm ont été extraites des éprouvettes prismatiques pour détermination du module en traction directe. Dans chaque carotte de diamètre 300 mm, on a extrait 3 éprouvettes trapézoïdales pour détermination du module complexe. L’exploitation des 3 résultats individuels en un point permet d’estimer une variabilité locale. Les valeurs de chantier ont ensuite été comparées aux valeurs de laboratoire sur des matériaux fabriqués avec la composition et les constituants du chantier.

Figure 35 : Carottage in situ.

Figure 36 : Sciage in situ.

4.3.2 Résultats 4.3.2.1

Variabilité in situ

Deux exemples de la variabilité obtenue sur une couche de fondation en grave bitume sont donnés sur les figures suivantes :

- 135 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Relations entre résultats de laboratoire et résultats de chantier –

Figure 37 : Variabilité du module sur prélèvement in situ (chantier 1).

Variabilité du module à 15 °C 17000

module (MPa)

16000 15000 14000 13000 12000

MAER prisme 0,02 s

11000

|E*| 10 Hz (moy. 3 ép.)

10000 0

5

10

15

20

25

n° du prélèvement

Figure 38 : Variabilité du module sur prélèvement in situ (chantier 2) .

module (MPa)

Variabilité du module à 15 °C 17000 16000 15000 14000 13000 12000 11000 10000 9000

MAER prisme 0,02 s |E*| 10 Hz (moy. 3 ép.) 1

6

11

16

21

n° du prélèvement

Il est à noter une dispersion faible entre les 3 valeurs de module complexe mesurées sur les 3 éprouvettes issues d’une même carotte de chantier. L’écart moyen entre les 3 valeurs de module mesurées à 15°C, 10Hz est de 460 MPa, tous les écarts étant inférieurs à 700 MPa (sauf pour un point où cet écart atteint 1 100 MPa).

- 136 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Relations entre résultats de laboratoire et résultats de chantier –

Pour les deux chantiers présentés, sur la vingtaine de prélèvements effectués, on observe une dispersion de l’ordre de 25 % à 40 %, soit un coefficient de variation de 5,5 % à 9,1 %. Il est à noter que dans les deux cas, les valeurs mesurées sur chantier sont supérieures aux spécifications des graves bitumes. On peut cependant remarquer que dans le cas du chantier 2, la plus faible valeur obtenue de façon aléatoire sur le chantier (de l’ordre de 9 450 MPa pour une compacité de 90,4 %) est proche de la valeur limite de la spécification pour une grave bitume de classe 3. Cette valeur est bien significative puisque les modules mesurés sur les trois éprouvettes issues de la même carotte présentent un écart faible de 400 MPa. 4.3.2.2

Comparaison chantier - laboratoire

Pour les deux chantiers présentés précédemment, la valeur moyenne des modules complexes mesurés sur chantier est proche de la valeur mesurée lors de l'étude de laboratoire. La figure 39 présente une synthèse des résultats obtenus sur tous les chantiers étudiés et en particulier les points suivants.

• le groupe des résultats de laboratoire (valeur minimale, valeur moyenne, valeur maximale parmi l’ensemble des résultats : variantes de composition, méthodes de mesures différentes), • le groupe des résultats de chantier (valeur minimale, valeur moyenne, valeur maximale des résultats de mesure), • pour les sites qui n’ont pas fait l’objet d’une étude de variabilité, une estimation

des valeurs extrêmes en appliquant une variabilité arbitraire de 30 %.

- 137 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Relations entre résultats de laboratoire et résultats de chantier –

Figure 39 : Relation Laboratoire – Chantier – Module à 15 °C (0,02 s ou 10 Hz). Comparaison des groupes de résultats Module en MPa

22000

Intervalle des valeurs de chantier

20000 18000 16639

16000

20500 19124

16246

16075 14892

14833

14000 12600

13155 12168

12267

12346

11881

12000

Mini

Moy

11722 Max

9723

10000

SITE 5

SITE 5

Etendue 30%

SITE 5

Chantier

Laboratoire

SITE 4

Etendue 30%

SITE4

Chantier

SITE 4

Laboratoire

Etendue 30% SITE 3

SITE 3

SITE3

Chantier

Laboratoire

Chantier

SITE 2

Laboratoire

SITE 2

Chantier 1

Chantier

Chantier 1

Laboratoire

8000

L'étendue des résultats de chantier pour un site donné a été déterminée en prenant la valeur maximale et la valeur minimale des résultats obtenus. On observe que la variabilité des valeurs mesurées en laboratoire est de faible amplitude. Les valeurs mesurées en laboratoire correspondent aux valeurs moyennes mesurées sur chantier pour les sites 1, 4, 5. Elles correspondent aux valeurs minimales mesurées sur chantier pour les sites 2 et 3. Les normes françaises spécifient des valeurs minimales de module (à 15 °C, 10 Hz ou 0,02 s) mesurées en laboratoire. Ces valeurs sont utilisées pour le dimensionnement des structures. Pour les graves bitumes [classe 2 et 3] cette valeur minimale est de 9 000 MPa, pour les enrobés à module élevé, elle est de 14 000 MPa. Sur les 5 sites, les valeurs minimales de module mesurées sur chantier sont supérieures ou égales à la valeur minimale spécifiée en laboratoire. Les performances sur chantier entre grave bitume et enrobés à module élevé sont nettement différenciées. Il n'est pas possible de détecter un effet "nature des matériaux". 4.4

Essai de Fatigue

4.4.1 Objectif et modalités de réalisation de l'expérience

De même que pour les valeurs de module de rigidité, le thème de recherche CH15 « Formulation des enrobés à chaud » sur les performances en fatigue des matériaux structurels des chaussées (Grave-bitumes et enrobés à module élevé principalement) en couvrant dans la mesure du possible les principales classes de

- 138 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Relations entre résultats de laboratoire et résultats de chantier –

matériaux utilisés dans les structures de routes et autoroutes, ainsi que diverses origines de granulats. Des séries de carottes de grand diamètre ont été réalisées sur chantier sur des graves-bitumes et sur des bétons bitumineux semi-grenus. De ces carottes sont extraites des éprouvettes trapézoïdales de manière à réaliser une dizaine d’essais de fatigue (mode opératoire avec nombre de répliques réduit) de manière à obtenir une estimation de la variabilité de chantier. Seuls les résultats du chantier A77, relatifs à une EB-GB classe3, sont présentés ici. 4.4.2 Résultats obtenus

La figure 40 présente la synthèse des résultats de fatigue obtenus selon les différentes modalités de préparation des échantillons. Figure 40 :Synthèse des résultats de fatigue selon les différentes modalités de préparation des échantillons (étude préalable, vérification en labo, prélèvements sur site).

Variabilité de epsilon 6 sur chantier 110

Objectif chantier

105

Epsilon 6

100

Vérification (laboratoire)

95

Etude préalable(laboratoire)

90 85 80 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Points de mesure

Les résultats obtenus sur ce chantier appellent les commentaires suivants :

⎯ Une faible dispersion des propriétés mécaniques : ⎯ le module varie en moyenne (moyenne des 4 répétitions par chantier) : de 10 940 à 13 584 MPa (± 10 % de la valeur moyenne) ; ⎯ le critère de fatigue varie de 91 à 106 µdef (± 7 % de la valeur moyenne). ⎯ Dans le même temps, on note un très bon respect des conditions de mise en œuvre (épaisseur 9 à 10 cm, teneur en vides de 3 à 5 % sur les échantillons

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Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Relations entre résultats de laboratoire et résultats de chantier –

soumis à essai, soit en place 1 à 2 points de plus pour la teneur en vides de la fondation).

⎯ Une très bonne correspondance entre l'étude préalable, la vérification en laboratoire et la moyenne des déterminations "chantiers". Les écarts en module (étendue 1 300 MPa) et en fatigue (étendue 5 µdef) sont inférieurs aux plages de tolérance des essais. ⎯ Une compensation entre les valeurs de module et le critère de fatigue pour les prélèvements sur site (généralement lorsque le module augmente le critère de fatigue diminue et inversement). ⎯ Une très bonne régularité des résultats de module : écart-type individuel (4 répétitions) max 735 (coefficient de variation 7 %) ; il correspond aux variations les plus fortes de teneur en vides (écart-type 0,03), écart-type général (40 essais individuels) 870 (coefficient de variation 7 %). ⎯ Une très bonne régularité des essais de fatigue sur les échantillons "sites", la dispersion de l'essai traduite par l'écart-type résiduel σx/y est faible (en moyenne 0,48 et min/max 0,33 à 0,67), valeur à comparer à la vérification en laboratoire (σx/y = 0,67). Ces résultats confirment le bon déroulement du chantier, conduisant à des dispersions pas plus élevées que celles observées sur les préparations en laboratoire. ⎯ Par rapport aux spécifications de la norme EB-GB classe 3 (module 9 000 MPa et fatigue > 90 µdef), les résultats individuels des prélèvements sur sites sont toujours supérieurs à ces seuils, notamment pour la valeur du module (confirmation de l'expérience acquise sur la mesure des modules). Par contre, le critère fatigue est juste limite (min 91 µdef). ⎯ On notera que les pourcentages de vides (à la réserve près évoquée ci-avant) sont inférieurs à la plage fixée dans la norme pour déterminer les propriétés mécaniques (7 à 10 % pour les EB-GB classe 2 et EB-GB classe 3, mais 5 et 10 % pour une EB-GB classe 4). Cette classe EB-GB 4 est celle recherchée par le secteur autoroutier ; le module visé est alors de 11 000 MPa et Epsilon 6 > 100 µdef, valeurs atteintes en moyenne, mais pas pour les valeurs minimales de fatigue.

- 140 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Relations entre résultats de laboratoire et résultats de chantier –

4.5

Synthèse des résultats sur les relations laboratoire-chantier

La méthode décrite dans les anciennes normes NFP et dans les normes NF EN, au chapitre « épreuve de formulation » est vérifiée pour les matériaux à vocation structurelle. Les résultats obtenus en laboratoire sur des matériaux d’utilisation courante en chantier sont conformes aux exigences des normes. La cohérence de la démarche fondée sur des performances déterminées en laboratoire, est vérifiée : 1. Pour les pourcentages de vides mesurés à la Presse à Cisaillement

Giratoire, qui sont conformes aux fourchettes prescrites par les normes et représentatifs des valeurs mesurées in situ. Le processus de fabrication n’introduit pas de biais. 2. Pour les mesures de module qui sont également conformes aux prescriptions

des normes et pour lesquels les valeurs de chantier sont égales ou supérieures à la mesure en laboratoire. Concernant les modules, il convient de noter qu’une valeur isolée d’un prélèvement de chantier ne saurait être généralisée pour infirmer un dimensionnement. 3. Concernant les essais de fatigue, le matériau étudié avait des performances

inférieures aux valeurs attendues (EB-GB classe 3 au lieu de EB-GB classe 4). La relation entre les valeurs de laboratoire et celles de chantier est bonne, les valeurs sont peu dispersées. 4. Les ordres de grandeurs de dispersion observée sur chantier où les règles

de

l’art

sont

correctement

respectées

sont

les

suivants

:

Compactage à la presse à cisaillement giratoire (PCG) : matériau d’assise ± 2 à 2,5 points, enrobé couche de surface ± 1 à 1,5 points Modules : ± 20 à 30 % Fatigue : ± 10 à 15 % Orniéreur : environ 2 points pour un matériau peu sensible à l’orniérage (< 5% 30000) 5. Les propriétés mécaniques mesurées sur un sondage ne doivent pas être

retenues comme une hypothèse, pour faire un calcul de dimensionnement inverse, permettant d’estimer une nouvelle durée de vie par rapport au projet. Les valeurs sur chantier ont une dispersion inévitable. Il faut donc disposer de nombreux résultats pour avoir une image réelle des performances in situ. La comparaison des résultats chantier - labo ne peut être exploitée qu'en tenant compte de ces données de variabilité, les conclusions pouvant être totalement différentes selon que l'on effectue un prélèvement dans une zone de chantier de forte ou de faible valeur. Il faut donc s’abstenir de toute conclusion au regard d’un prélèvement singulier effectué sur le chantier.

- 141 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Relations entre résultats de laboratoire et résultats de chantier –

5

CONCLUSION

L’ensemble de la démarche est conservé dans l’application des normes européennes, y compris la tenue à l’eau, qui comprend l’essai de compression simple dans sa version révisée. Pour les matériaux « structurels », il est possible d’utiliser une approche « fondamentale », déjà en application dans les marchés actuels avec la démarche rationnelle de dimensionnement. En revanche, pour les matériaux de couches de roulement, la démarche utilisée reste largement « empirique » (au sens européen du terme, mais aussi au sens courant). Les efforts de mise au point d’essais pour l’évaluation des caractéristiques de surface en laboratoire des enrobés, de leur durabilité doivent être poursuivis pour parvenir à une approche fondamentale en ce domaine.

- 142 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Bibliographie –

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contrôle des enrobés bitumineux, Mechanical tests for bituminous mixes – J. BONNOT – Symposium International Rilem, Belgrade, 1983 [Boussad, Dony, 1996] – La rhéologie des liants : un outil pour prédire le module des enrobés- N.BOUSSAD, A.DONY-RGRA n°739 p22 [Boutin,1995] – De la rhéologie du liant à celle de l’enrobé bitumineux, théorie de

l’homogénéisation et validation expérimentale – C. BOUTIN, C. DE LA ROCHE, H. DI BENEDETTO, G. RAMOND – Eurobitume workshop, Bruxelles, avril 1995 [Brosseaud, 1993] – Study of permanent deformations in asphalt pavements with the

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JJ. CHAUVIN – Proceedings 4th Rilem Symposium, Budapest, 1990 [Corté & al, 1994] – Ivestigation of rutting of asphalt surface layers : influence of binde and axle loading configuration – JF.CORTE, Y.BROSSEAUD, JP.SIMONCELLI, G.CAROFF – Transportation Research Record 1436, 1994 [CRR, 1987] – Code de bonne pratique pour la formulation des enrobés bitumineux –

CRR (Centre de Recherche Routière) – Recommandations CRR R69, 1987 [De La Roche, 1996] Module de rigidité et comportement en fatigue des enrobés

bitumineux. Expérimentations C. DE LA ROCHE – nov. 1996

et

nouvelles

- 143 -

perspectives

d'analyse –

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Bibliographie – [De La Roche, 1994] – Etude de la fatigue des enrobés bitumineux à l’aide du manège

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bitumineux – Expérimentations et nouvelles perspectives d’analyse, thèse de doctorat – C. DE LA ROCHE – Ecole Centrale, Paris, 1996 [De La Roche , 2001] – Essais de fatigue sur les enrobés bitumineux. Résultats de

l’expérience d’exactitude – DE LA ROCHE – RGRA n°793, 2001 [Delorme, 1992] Méthode française de formulation des enrobés – JL. DELORME –

RGRA hors série – jan. 1992 [Delorme, 2000] – Correspondance

entre les caractéristiques mesurées sur des matériaux de laboratoire et sur des matériaux prélevés sur chantier – Module de rigidité – JL. DELORME, L. WENDLING, C. DE LA ROCHE, Y. BROSSEAUD, N. RIVIERE, C. LEROUX – EUROBITUME Barcelone, 2000

[Delorme, 2000] – Correspondance

entre les caractéristiques mesurées sur des matériaux de laboratoire et sur des matériaux prélevés sur chantier – Presse à L. WENDLING, C. DE LA ROCHE, Cisaillement Giratoire – JL. DELORME, Y. BROSSEAUD, N. RIVIERE, C. LEROUX – EUROBITUME Barcelone, 2000

[Delorme, 1996] – Les

enrobés à module élevé EME) : description, usages, performances – JL. DELORME, V. GOYON, M. GAVALDA – EURASPHALT & EUROBITUME Congress, vol 8, n°196, 1996 [Di Benedetto, Corté, 2005] – Mécanique et ingénierie des matériaux – Matériaux routiers

bitumineux 1 – Description et propriétés des constituants – H. DI BENEDETTO, JF. CORTE – Hermes Sciences, 2005 [Di Benedetto, Corté, 2005] – Mécanique et ingénierie des matériaux – Matériaux routiers

bitumineux 1 – Constitution et propriétés thermomécaniques des mélanges – H. DI BENEDETTO, JF. CORTE – Hermes Sciences, 2005 [Di Benedetto, De la Roche, 1998] – State of art on stiffness modulus and fatigue of bituminous mixtures – H. DI BENEDETTO, C. DE LA ROCHE, L. FRANKEN – Spon, 1998 [Duriez, 1950] – Traité de matériaux de construction – DURIEZ – éditions Dunod ,1950 [Grimaux, 1979] Vers

une nouvelle méthodologie d'étude des JP. GRIMAUX – Bulletin de liaison des laboratoires des chaussées n°10411 – déc. 1979 [Grimaux, Hiernaux, 1977] – Utilisation

enrobés – ponts et

de l’orniéreur type LPC – JP. GRIMAUX, R. HIERNAUX – Bulletin de Liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées – Special V, LCPC, p. 165-172 – Paris ,1977

[Huet] Rapport LCPC n°14 – M. HUET

- 144 -

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prédire avec succès les performances des enrobés – M. LESAGE – EURASPHALT, 1996 [Linder, 1977] – Comportement

en traction simple des enrobés hydrocarbonés – R. LINDER – rapport n°72, LCPC Paris, 1977

Mines et carrières – octobre 1996, volume 78 [Moutier, 1990] – Contrôle de qualité

des enrobés à l’aide de machine asservie d’essais rhéologiques – F. MOUTIER, JL. DELORME – Proceedings of 4th international Symposium, Budapest, 1990 [Moutier] – Étude statistique de l’effet de la composition des enrobés bitumineux sur

leur comportement en fatigue » – F. MOUTIER – Bulletin de liaison des laboratoires des ponts et chaussées n°172 p.40 [Moutier, 1996] – Modélisation des résultats de la PCG – Réflexions à propos du seuil ultime de compactage – F. MOUTIER – Eurobitume Eurasphalt Congress, vol. 4, n°57, Strasbourg, 1996 [Moutier, 1992] – Utilisation de la Presse à Cisaillement Giratoire et de l’orniéreur dans

la méthode française de formulation des enrobés bitumineux – F. MOUTIER – Proceedings of 5th Eurobitume congress, vol 1B, Stockholm juin 1992 National Research Council, Strategic Highway Research Program, The superpave mix design manual for new construction and overlays. Report SHRP-A-407, Washington, 1994 1989] – Modélisation thermomécanique du comportement bitumineux – JM. PIAU – BL n°163, septembre-octobre 1989

[Piau,

des

enrobés

[Rilem, 1998] – Bituminous binder and mixes – Rilem report, n°17, Londres 1998 [SHRP, 1994] - The Superpave mix design – Manual for new construction and

overlays – SHRP – 1994 [Soliman, 1976] – Influence des paramètres de formulation sur le comportement à la

fatigue d’un enrobé bitumineux – S. SOLIMAN – Rapport de recherche LPC n°58, 1976 [Soliman, 1977] – Influence des paramètres de formulation sur le module et la résistance en fatigue des graves-bitumes – S. SOLIMAN, TH. DOAN – Bulletin de Liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées numéro spécial V, 1977 [Usirf, 2001] - Les enrobés bitumineux Tome 1 – USIRF – RGRA – déc. 2001 [Usirf, 2003] - Les enrobés bitumineux Tome 2 – USIRF – RGRA – déc. 2003 [Van der Poel, 1954] – A general system describing the viscoelastic properties of bitumen and its relation to routine test data – C. VAN DER POEL – J.Appl. Chem, vol 4, n°5, 1954

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Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Bibliographie – [William,

1955] – The

temperature dependence of relaxation mechanisms in anomorphous polymers and other glasforming liquids – ML. WILLIAM, RF. LANDEL, JD. FERRY – Journal of American Chemistry Society, n°20, 1955

- 146 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Annexe A –

Annexe A Liste des références normatives nécessaires à une épreuve de formulation

1- Références normatives relatives aux constituants Norme

Titre

NF EN 13043

Granulats pour mélanges hydrocarbonés et pour enduits superficiels utilisés dans la construction des chaussées, aérodromes et d'autres zones de circulation

XP P18-545

Granulats- Éléments de définition, conformité, classification.

NF EN 932-2

Essais pour déterminer les propriétés générales des granulats Méthode de réduction d'un échantillon de laboratoire

P 18-559

Mesure de la masse volumique des sables et gravillons dans l'huile de paraffine.

NF EN 933-1

Essais pour déterminer les propriétés générales des granulats – Partie 1 : détermination de la granularité – Analyse granulométrique par tamisage

(NF P 98-256-1)(07/91)

Granulats - Détermination du pouvoir absorbant des fines. (pour information, n'est plus appliquée en pratique)

NF EN 932-5

Essais pour déterminer les propriétés générales des granulats – Partie 5: Équipements communs et étalonnages

NF EN 933-3

Essais pour déterminer les propriétés générales des granulats – Partie 3 : détermination de la forme des granulats – Coefficient d'aplatissement

NF EN 933-5

Essais pour déterminer les propriétés générales des granulats – Partie 5 : détermination du pourcentage de surfaces cassées dans les gravillons

NF EN 933-6

Essais pour déterminer les propriétés générales des granulats – Partie 6 : évaluation des caractéristiques de surface – Coefficient d'écoulement des granulats.

NF EN 933-9

Essais pour déterminer les propriétés générales des granulats – Partie 9 : Qualification des fines – Essai au bleu de méthylène

- 147 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Annexe A –

Norme

Titre

NF EN 933-10

Essais pour déterminer les propriétés générales des granulats – Partie 10 : détermination des fines– Granularité des fillers (tamisage dans un jet d'air)

NF EN 1097-1

Essais pour déterminer les propriétés mécaniques et physiques des granulats – Partie 1 : détermination de la résistance à l'usure (microDeval)

NF EN 1097-2

Essais pour déterminer les propriétés mécaniques et physiques des granulats – Partie 2 : détermination de la résistance à la fragmentation (Los Angeles)

NF EN 1097-4

Essais pour déterminer les propriétés mécaniques et physiques des granulats – Partie 4 : Détermination de la porosité du filler sec compacté

NF EN 1097-7

Essais pour déterminer les propriétés mécaniques et physiques des granulats – Partie 7 : Détermination de la masse volumique réelle du filler – Méthode au pycnomètre

NF EN 1097-8

Essais pour déterminer les propriétés mécaniques et physiques des granulats – Partie 8 : Détermination du coefficient de polissage accéléré

NF EN 13179-1

Essais sur les fillers utilisés dans les mélanges bitumineux – Partie 1 : Essai bille-anneau

ISO 565

Tamis de contrôle – Tissus métalliques, tôles métalliques perforées et feuilles électro-formées – Dimensions nominales des ouvertures

NF EN 12697-11

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 11 : Détermination de l’affinité granulat-bitume

NF EN 58

Échantillonnage des liants bitumineux

NF EN 1426

Bitumes et liants bitumineux – Détermination de la pénétrabilité à l’aiguille.

NF EN 1427

Bitumes et liants bitumineux – Détermination de la température de ramollissement – Méthode bille – anneau.

- 148 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Annexe A –

Norme

NF EN 12591

Titre Bitumes et liants bitumineux – Spécifications des bitumes routiers.

NF EN 12593

Bitumes et liants bitumineux – Détermination du point de fragilité Fraass.

NF EN 12594

Bitumes et liants bitumineux – Préparation des échantillons d’essai Bitumes et liants bitumineux – Détermination de la résistance

NF EN 12607-1

au durcissement sous l’effet de la chaleur et de l’air – Méthode RTFOT.

NF EN 12697-1

Mélanges bitumineux – Méthodes d’essai pour enrobés à chaud – Teneur en bitume soluble

NF EN 12697-3

Mélanges bitumineux – Méthodes d’essai pour enrobés à chaud – Récupération des bitumes à l’évaporateur rotatif

NF EN 12697-4

Mélanges bitumineux – Méthodes d’essai pour enrobés à chaud – Récupération des bitumes à la colonne à distiller

NF EN 13924 NF EN 14023

Bitumes et liants bitumineux – Spécifications des bitumes Routiers de grade dur. Bitumes et liants bitumineux – Cadre des spécifications des bitumes Modifiés par des polymères.

2 - Références normatives relatives à la préparation des échantillons d’enrobés Note : les rubriques surlignées concernent le référentiel européen, applicable et qui doit remplacer des normes françaises Titre Norme

NF EN 12697-5

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 5 : Masse volumique maximale (masse volumique réelle) des matériaux bitumineux

NF EN 12697-38

Mélanges bitumineux - Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud Partie 38 : appareillage commun, calibrage et étalonnage.

NF EN 12697-35

Mélanges bitumineux – Méthodes d’essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 35 : Malaxage en laboratoire

NF EN 12697-33

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 33 : Confection d'éprouvettes au compacteur de plaque

- 149 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Annexe A –

Norme

Titre

NF P 98-250-3

Essais relatifs aux chaussées – Préparation des mélanges hydrocarbonés – Confection d'éprouvettes dans un bloc d'enrobé.

NF EN 12697-6

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 6 : Détermination de la masse volumique apparente des éprouvettes bitumineuses

NF EN 12697-7

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 7 : Détermination de la masse volumique apparente des éprouvettes bitumineuses par les rayons gamma

NF EN 12697-29

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 29 : Détermination des dimensions des éprouvettes d'enrobés hydrocarbonés

NF EN ISO 13036-1

Caractéristiques de surface des routes et aéroports – Méthode d'essai - Partie 1: mesurage de la profondeur de macro-texture de la surface d'un revêtement à l'aide d'une technique volumétrique à la tache

3 - Références normatives relatives aux essais de laboratoire Note : les rubriques surlignées concernent le référentiel EN, applicable et qui a remplacé des normes françaises.

Norme

NF P 98-251-1

Titre

(sera révisée ou remplacée au plus tard fin 2007)

Essais statiques sur mélanges hydrocarbonés - Essai Duriez sur mélanges hydrocarbonés à chaud.

NF EN 12697-12 (voir commentaire annexe D)

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 12 : Détermination de la sensibilité à l'eau des éprouvettes bitumineuses Méthode B en compression

NF EN 12697-30

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 30 : Confection d'éprouvettes par compacteur à impact

NF EN 12697-34

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour hydrocarboné à chaud – Partie 34 : Essai Marshall

NF EN 12697-31

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 31 : Confection d'éprouvettes à la presse à compactage giratoire

NF EN 12697-10

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour hydrocarboné à chaud – Partie 10 : Compactabilité

mélange

NF EN 12697-22

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour hydrocarboné à chaud – Partie 22 : Essai d'orniérage

mélange

- 150 -

mélange

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Annexe A –

Norme

Titre

NF EN 12697-26

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai hydrocarboné à chaud – Partie 26 : Module

pour

mélange

NF EN 12697-24

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 24 : Résistance à la fatigue

NF EN 12697-17

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 17 : Perte de matériau des éprouvettes d'enrobé drainant

NF EN 12697-18

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 18 : Essai d'égouttage du liant

NF EN 12697-19

Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 19 : Perméabilité des éprouvettes

4 - Références normatives relatives à la méthodologie Norme

XP P 98-135 (sera révisée ou remplacée au plus tard fin 2007)

NF P 98-149 NF P 98-150-1 EN 13108-1 EN 13108-2 EN 13108-3 EN 13108-4 EN 13108-5 EN 13108-7 EN 13108-7 EN 13108-8 EN 13108-20

Titre Agrégats d’enrobés - Classification Enrobés hydrocarbonés – Terminologie – Composant et composition des mélanges – Mise en œuvre – Produits – Techniques et procédés. Exécution des corps de chaussées : couches de liaison et de roulement de chaussées Mélanges bitumineux – Spécification des matériaux – Enrobés bitumineux Mélanges bitumineux – Spécification des matériaux –Bétons bitumineux très minces Mélanges bitumineux – Spécification des matériaux – Enrobés souples Mélanges bitumineux – Spécification des matériaux – Hot Rolled Asphalt Mélanges bitumineux – Spécification des matériaux – Stone Mastic Asphalt Mélanges bitumineux – Spécification des matériaux – Enrobés drainants Mélanges bitumineux – Spécification des matériaux – Enrobés drainants Mélanges bitumineux – Spécification des matériaux – Agrégats d'enrobés Mélanges bitumineux – Spécification des matériaux – Épreuve de formulation

- 151 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Annexe B –

Annexe B Normes d’essai NF EN « Enrobés »de la série EN 12697 Recommandations d’utilisation

Norme européenne

Commentaires

Recommandation

Remplace XP T 66041 Couvre la méthode « extraction à froid », la méthode Kumagawa et les méthodes par centrifugation continue Traite des enrobés à base de bitume polymère Les quantités sont adaptées aux NF EN 12697-2, Mélanges bitumineux – Méthodes quantités de granulats récupérés d'essai pour mélange hydrocarboné lors d’une extraction. à chaud – Partie 2 : Granulométrie Pas de norme française sur le sujet. EN 12697-3, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 3 : Récupération des bitumes : évaporateur rotatif Pas de norme française sur le sujet. NF EN 12697-4, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 4 : Récupération des bitumes : colonne à distiller Pas de norme française sur le sujet. NF EN 12697-5, Mélanges bitumineux – Méthodes Méthode à l’eau sur le mélange d'essai pour mélange hydrocarboné appelée par la norme PCG. à chaud – Partie 5 : Masse Bonne corrélation avec la MVR volumique maximale (masse calculée à partir de P 18-559 à volumique réelle) des matériaux l’huile de paraffine. bitumineux NF EN 12697-1, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 1 : Teneur en liant soluble

NF EN 12697-6, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 6 : Détermination de la masse volumique apparente des éprouvettes bitumineuses

La teneur en liant doit être exprimée en % intérieur

Méthode A à l’eau, à utiliser pour le calcul du pourcentage de vide des corps d’épreuve, y compris pour la PCG.

Remplace NF P 98-250-6, mesure par pesée hydrostatique paraffinée. Carottes chantier Les spécifications sur le – Méthode C pour pourcentage de vides lors de enrobés type EBl'épreuve de formulation sont BB ou EB-GB, EBfondées sur l'essai PCG. L'essai EME PCG n'est pas concerné par ces – Méthode D pour méthodes de mesure (mesure enrobés type BBDr directe à partir de la hauteur)

Remplace NF EN 12697-7, Mélanges bitumineux – Méthodes identique d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 7 : Détermination de la masse volumique apparente des éprouvettes bitumineuses par les rayons gamma

NF P 98-250-5.

- 152 -

quasi

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Annexe B –

Norme européenne

Commentaires

Recommandation

NF EN 12697-8, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 8 : Détermination des pourcentages de vides caractéristiques des éprouvettes bitumineuses NF EN 12697-9, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 9 : Détermination de la masse volumique de référence NF EN 12697-10, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 10 : Compactabilité NF EN 12697-11, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 11 : Détermination de l’affinité granulat-bitume NF EN 12697-12, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 12 : Détermination de la sensibilité à l'eau des éprouvettes bitumineuses

Norme de définition. N'est pas un Informative essai

NF EN 12697-13, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 13 : Mesure de la température NF EN 12697-14, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 14 : Teneur en eau NF EN 12697-15, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 15 : Détermination de la sensibilité à la ségrégation NF EN 12697-16, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 16 : Abrasion par pneus à crampons

Pas de norme correspondante.

Retirée du référentiel européen ne pas utiliser Méthode d'interprétation d'un essai Informative de compactage. Ne correspond pas à des spécifications. Appelée par NF EN 13043.

N’est pas utilisée dans le référentiel « enrobés » actuel

La méthode B en compression, avec confection des éprouvettes en compression correspond au mode opératoire de la NF P 98-151-1, essai Duriez.

Pas de norme correspondante Méthode potentiellement dangereuse

La méthode A n’est pas recommandée à cause de la trop forte dispersion des résultats (voir précision de la méthode). La méthode C s’applique aux enrobés très souples. française Application recommandée, y compris sur chantier. française Application recommandée Informative

Non concerné

- 153 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Annexe B –

Norme européenne NF EN 12697-17, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 17 : Perte de matériau des éprouvettes d'enrobé drainant NF EN 12697-18, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 18 : Essai d'égouttage du liant NF EN 12697-19, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 19 : Perméabilité des éprouvettes NF EN 12697-20, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 20 : Essai d’indentation sur cubes ou éprouvettes Marshall NF EN 12697-21, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 21 : Essai d’indentation de plaques NF EN 12697-22, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 22 : Essai d'orniérage

Commentaires

Recommandation Informative Conditions d’essai à préciser (température en particulier) Informative Méthode au pour BBDr

panier

Informative

Informative si D ≤ 11 mm

Remplace T 66-002

Application recommandée Si D > 11 mm

Remplace NF P 98-253-1 (La norme NF P 98-253-1 a été supprimée du référentiel AFNOR). Quasi identique. Voir position des sondes de température. Essai appelé par NF EN 12697-12

Application recommandée Appareil grand modèle

NF EN 12697-23, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 23 : Détermination de la résistance à la traction indirecte des éprouvettes bitumineuses Remplace NF P 98-261-1 NF EN 12697-24, Mélanges bitumineux – Méthodes Identique d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 24 : Résistance à la fatigue EN 12697-25, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 25 : Essai de compression cyclique

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Différée

Application recommandée Annexe A

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Annexe B –

Norme européenne

Commentaires

Recommandation

NF EN 12697-26, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 26 : Module

Remplace NF P 98-260-1 et NF P 98-260-2. Les normes françaises remplacées sont reprises dans le document européen. Modes opératoires élargis.

NF EN 12697-27, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 27 : Prélèvements d'échantillons NF EN 12697-28, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 28 : Préparation des échantillons pour la détermination de la teneur en liant, de la teneur en eau et de la granularité NF EN 12697-29, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 29 : Détermination des dimensions des éprouvettes d'enrobés hydrocarbonés NF EN 12697-30, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 30 : Confection d'éprouvettes par compacteur à impact NF EN 12697-31, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 31 : Confection d'éprouvettes à la presse à compactage giratoire NF EN 12697-32, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 32 : Compactage en laboratoire de mélanges bitumineux par compacteur vibratoire

Pas de norme correspondante.

Application recommandée dans les seules conditions de spécification des normes « produits »(15°C et 10 Hz ou 0,02s) Les extrapolations à partir d’autres temps de charge ne sont pas considérées comme valides. française Application

Pas de norme correspondante.

française

Pas de norme correspondante.

française Application

Remplace NF P 98-251-3. Nouvelles modalités sur le matériel.

Informative. En cas de nouvel investissement, se mettre en conformité avec cette méthode.

Remplace NF P 98-252 Application Quasi identique sauf MVR par recommandée mesure directe selon EN 12697-5 méthode à l’eau. Possibilité de mesure de l'angle interne pour la conformité au type.

- 155 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Annexe B –

Norme européenne

Commentaires

Recommandation

NF EN 12697-33, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 33 : Confection d'éprouvettes au compacteur de plaque NF EN 12697-34, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 34 : Essai Marshall

Remplace NF P 98-250-2. Application La norme remplacée est incluse recommandée dans le nouveau document. Mais Appareil 5.1.1 d’autres appareillages sont possibles.

NF EN 12697-35, Mélanges bitumineux – Méthodes d’essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 35 : Malaxage en laboratoire NF EN 12697-36, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 36 : Détermination des épaisseurs de chaussée bitumineuse NF EN 12697-37, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 37 : Essai au sable chaud de l'adhésion du liant sur des gravillons pré-enrobés pour HRA (hot rolled asphalt) NF EN 12697-38, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 38 : Appareillage commun, calibrage et étalonnage EN 12697-39, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 39 : Détermination de la teneur en liant par calcination EN 12697-40, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 40 : Drainabilité in situ EN 12697-41, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 41 : Résistance aux fluides de déverglaçage EN 12697-42, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 42 : Quantité de matériaux étrangers présents dans les agrégats d’enrobés

Remplace NF P 98-250-1. Quelques différences : pas de surchauffe même si le malaxeur n’est pas thermo-régulé. Malaxeurs non spécifiés. Pas de norme française Application correspondante.

Remplace NF P 98-251-3. Nouvelles modalités sur le matériel.

Pas de norme correspondante.

Informative. En cas de nouvel investissement, se mettre en conformité avec cette méthode. Application.

française Application

Application

Appareillage différent de celui décrit dans NF P 98-254-3. Calibrage à déterminer. Pour aéroports

Application

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Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Annexe B –

Norme européenne

Commentaires

Recommandation Pour aéroports

EN 12697-43, Mélanges bitumineux – Méthodes d'essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Partie 43 : Résistance aux carburants

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Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Annexe C –

Annexe C Tableau des équivalences entre TLext et tlint

tlint pour 2,65

TLext pour 2,65

TLext pour 2,65

tlint pour 2,65

3,50 3,60 3,70 3,80 3,90 4,00 4,10 4,20 4,30 4,40 4,50 4,60 4,70 4,80 4,90 5,00 5,10 5,20 5,30 5,40 5,50 5,60 5,70 5,80 5,90 6,00 6,10 6,20 6,30 6,40 6,50 6,60 6,70 6,80 6,90 7,00 7,10 7,20 7,30

3,63 3,73 3,84 3,95 4,06 4,17 4,28 4,38 4,49 4,60 4,71 4,82 4,93 5,04 5,15 5,26 5,37 5,49 5,60 5,71 5,82 5,93 6,04 6,16 6,27 6,38 6,50 6,61 6,72 6,84 6,95 7,07 7,18 7,30 7,41 7,53 7,64 7,76 7,87

3,50 3,60 3,70 3,80 3,90 4,00 4,10 4,20 4,30 4,40 4,50 4,60 4,70 4,80 4,90 5,00 5,10 5,20 5,30 5,40 5,50 5,60 5,70 5,80 5,90 6,00 6,10 6,20 6,30 6,40 6,50 6,60 6,70 6,80 6,90 7,00 7,10 7,20 7,30

3,38 3,47 3,57 3,66 3,75 3,85 3,94 4,03 4,12 4,21 4,31 4,40 4,49 4,58 4,67 4,76 4,85 4,94 5,03 5,12 5,21 5,30 5,39 5,48 5,57 5,66 5,75 5,84 5,93 6,02 6,10 6,19 6,28 6,37 6,45 6,54 6,63 6,72 6,80

- 158 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Annexe D –

Annexe D Principales incertitudes de mesure des essais

Tableau 45 – Valeurs de répétabilité et de reproductibilité des essais Essai P 18-559 Masse volumique dans l'huile de paraffine

NF EN 12697-5 Masse volumique réelle des enrobés

NF EN 12697-2 NF EN 933-1 Analyse granulométrique par tamisage

NF EN 12697-33

Répétabilité

Reproductibilité

95% (r)

95% (R )

σr

σR

3

0,021

0,05

0,0072

0,0194

3

0,013

0,04

0,006

0,014

3

0,025

0,035

0,007

0,011

3

20

45

7,2

16

0,56 + 0,017 x (x = moyenne des passants)

0,056 x (x= moyenne des passants)

Gravillons d, D

3,5

7,7

Intermédiaires

8

16

Valeur mesurée

ρ ρ ρ

0/2

g/cm

2/6

g/cm

6/10

g/cm

MVR

kg/m

Sables

Observations

ISO 5725 Expérience 1996

Expérience 2005 (résultats provisoires)

Compacité banc gamma (%)

1,09

Tenue à l’eau, r/R

0,078

0,134

0,028

0,047

ISO 5725 Expérience 1998

Résistance sans immersion, R (Mpa)

0,59

2,05

0,21

0,72

ISO 5725 Expérience 1998

Masse volumique apparente

Masse volumique apparente par pesée hydrostatique, %vides

0,67

1,27

0,24

0,45

ISO 5725 Expérience 1998

NF EN 12697-31

% vides 60 girations

0,95

1,38

0,34

0,49

Presse à Cisaillement Giratoire

% vides 10 girations

0,89

1,53

(NF P 98-252)

% vides 200 girations

1,04

1,57

NF EN 12697-22 Orniérage (Grand modèle)

Ornière à 30 000 cycles (en mm)

1,11

1,16

0,39

0,41

NF EN 12697-26

Module à 0,02 s, 15 °C (Mpa)

1360

2360

Compactage de plaques

NF P 98-251-1 Duriez

NF P 98-251-1 Duriez

NF P 98-250-6

Module traction

Expérience 1992

ISO 5725 Expérience 1996

ISO 5725 Expérience1992

Expérience non publiée

(NF P 98-260-1)

Moyenne 15 233 MPa

NF EN 12697-1

Teneur en liant

0,27

0,31

0,085

0,121

Expérience 1995 sur la norme XP T66-041

Toutes méthodes confondues

0,214

0,348

0,076

0,123

EAPIC Campagne n°1/2003

Teneur en liant

NF EN 12697-1 Teneur en liant

- 159 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud – Annexe D –

Essai NF EN 12697-1 Teneur en liant

NF EN 12697-24 Essai de fatigue

Répétabilité

Reproductibilité

95% (r)

95% (R )

σr

σR

Observations

0,167

0,225

0,059

0,079

EAPIC Campagne n°1/2003

ε6 (µdef)

4,2

8,3

1,43

2,93

ISO 5725 expérience 2000

15° 10Hz (Mpa)

335

2 740

118

969

ISO 5725 Expérience 1999

0,0069

0,0197

0,0024

0,007

ISO 5725 Publication Mars 2003

Valeur mesurée Dissolution à froid

(NF P 98-261-1)

NF EN 12697-26 Module Complexe (NF P 98-260-2)

NF EN 12697-7 Banc gamma

Carotte enrobé 3 2,2942 g/cm

(NF P 98-250-5)

- 160 -

Annexe E

Tableau de synthèse – Spécifications et recommandations par type de matériau

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Anexe E – Tableau de synthèse -

- 161 -

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud A E T bl d thè

- 162 -

-

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe F -

ANNEXE F Description des familles de produits EB-BBSG Enrobé Bitumineux - Béton Bitumineux Semi-Grenu

Identification Désignation

Mélange bitumineux conforme à NF EN 13108-1, caractérisé par une forte teneur en gravillons et formulés pour être mis en oeuvre comme couche de roulement ou de liaison avec une épaisseur comprise entre 5 cm et 9cm. Ils sont classés par leur résistance aux déformations permanentes EB10-BBSG ou EB14-BBSG according EN 13108-1 Couche de roulement ou de liaison Approche empirique EB10-BBSG0 ou EB14-BBSG0 EB10-BBSG1 ou EB14-BBSG1 EB10-BBSG2 ou EB14-BBSG2 EB10-BBSG3 ou EB14-BBSG3 Caractéristiques principales Fragmentation, LA20 ou LA25, MDE15 ou MDE20, PSV 50 Usure, Couche de roulement

Niveau 0Caractéristique Couche de s des granulats liaison (Valeurs Gravillons minimales)

Sable ou grave 0/4

Résistance polissage Angularité Gravillons;

au

C 95/1 ECS 35 LA30, MDE25

Sable Fragmentation Usure Granularité Aplatissement Teneur en fines Granularité

∆TBA8/16 ; V28/38 50/70 ou 35/50 EB10 : tlmin5,2 EB14 : tlmin5,0 5à8 10 à 25 28 à 38 50 à 65 90 à 100 ITSR70 Vmin5 Vmax10 Vmin4 Vmax9 EBBBSG 0

Classification 10 girations Nb de cycles

GF85 ; GTC10 ; GA85 MBF10

Valeur au bleu de Méthylène Rigidité par delta TBA, Rigden

Filler d’apport Type de liant Bitume de grade routier Teneur en liant minimale Granularité : % 0,063 0,250 Tamis en 2,0 mm 6,3 D Tenue à l’eau Méthode B (I/C) EB10 60 girations PCG EB14 80 girations PCG Essai d’orniérage Grand modèle 60°C

GC85/20 ou G25/15 ;FI25 ;f2

EBBBSG 1

EBBBSG 2

EBBBSG 3

Non applicable

V10Gmin11 30000

Pourcentage de vides de l’éprouvette {Vi= 5% Vs = 8%}

- 162 -

NPD

P10

P7,5

P5

Nveau 0 Niveau Niveau 2

Définition

-

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe F -

Désignation

Couche de roulement Caractéristique s des granulats Couche de (Valeurs liaison minimales) Gravillons

Sable ou grave 0/4

Usure, Résistance polissage Angularité Gravillons;

au

C 95/1 ECS 35 LA30, MDE25

Sable Fragmentation Usure Granularité Aplatissement Teneur en fines Granularité

GC85/20 ou G25/15 ;FI25 ;f2

Filler d’apport Tenue à l’eau Méthode B (I/C) EB10 60 girations PCG EB14 80 girations Classification Essai d’orniérage Grand modèle 60°C

Module

Fatigue

Nb de cycles

GF85 ; GTC10 ; GA85 MBF10

Valeur au bleu de Méthylène Rigidité par delta TBA, Rigden

∆TBA 8/16 ; V28/38 ITSR80 Vmin5 Vmax10 Vmin4 Vmax9 BBME classe 2

BBME classe 3

P7,5

P5

Smin9000

Smin11000

Smin11000

ε6-100

ε 6-100

ε 6-100

BBME classe 1

30000

Pourcentage de vides de l’éprouvette {Vi= 5% Vs = 8%} 15°C, 10 Hz ou0,02 s Pourcentage de vides de l’éprouvette {Vi= 5% Vs = 8%} 2 points, 10°C, 25 Hz Pourcentage de vides de l’éprouvette

{Vi= 5% Vs = 8%}

- 162 -

P10

Niveau 4

Identification

Mélange bitumineux conforme à NF EN 13108-1, dont le module est plus élevé que celui d’un BBSG et formulés pour être mis en oeuvre comme couche de roulement ou de liaison avec une épaisseur comprise entre 5 cm et 9cm. Ils sont classés par leur résistance aux déformations permanentes et par leurs modules. EB10 ou EB14 selon NF EN 13108-1 Couche de roulement ou de liaison Approche Fondamentale EB10-BBME ou EB14-BBME classe 1 EB10-BBME ou EB14-BBME classe 2 EB10-BBME ou EB14-BBME classe 3 Caractéristiques principales Fragmentation, LA25, MDE15, PSV 50

Niveau 3

EB-BBME Enrobé Bitumineux - Béton Bitumineux à Module Élevé Définition

-

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe F -

Identification Désignation

Mélange bitumineux conforme à NF EN 13108-1 formulé pour être mis en oeuvre en couche de roulement ou de liaison sur des chaussées souples supportant un faible trafic. EB10 ou EB14 selon NF EN 13108-1 Couche de roulement ou de liaison Approche empirique EB10-BBS1 EB10-BBS2 EB14-BBS3 EB14-BBS4 Caractéristiques principales Fragmentation, LA25, MDE20, PSV 50 Couche de roulement

Caractéristiqu Couche de es des liaison granulats (Valeurs minimales) Gravillons Sable ou grave 0/4

Usure, Résistance polissage Angularité Gravillons;

au

C 50/10 ECS 30 LA30, MDE25 C 50/10 ECS 30

Sable Fragmentation Usure

Granularité Aplatissement Teneur en fines Granularité

GC85/20 ou G25/15 ;FI25 ;f2 GF85 ; GTC10 ; GA85 MBF10

Valeur au bleu de Méthylène Rigidité par delta TBA, Rigden

Filler d’apport Type de liant Bitume de grade routier Teneur en liant minimale

Granularité : %

Tamis en mm

Tenue à l’eau

PCG

0,063 0,250 2,0 6,3 D EB10BBS1 ITSR80

Méthode B (I/C)

EB10-BBS1 EB10-BBS2 EB14-BBS3 EB14-BBS4

∆TBA8/16 ; V28/38

40 girations 60 girations 80 girations 100 girations

- 162 -

50/70 EB10EB14BBS2 BBS3 Bmin5,2 5à8 10 à 25 28 à 38 50 à 65 90 à 100 EB10EB14BBS2 BBS3 ITSR80 ITSR80 Vmin4 Vmax9

EB14BBS4 Bmin4,8

EB14BBS4 ITSR70

Niveau 1

Définition

Niveau 0

EB-BBS Enrobé Bitumineux - Béton Bitumineux pour chaussées Souples à faible trafic

-

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe F -

Identification Désignation

Mélange bitumineux conforme à NF EN 13108-1, caractérisé par une épaisseur moyenne d’application comprise entre 3 cm et 5 cm. Le matériau est formulé pour des couches de roulement et éventuellement des couches de liaison. La courbe granulométrique est le plus souvent discontinue. Les catégories A, B, C sont fonction de la “largeur” du palier de discontinuité. Ils sont classés par leurs performances en résistance aux déformations permanentes. EB10 ou EB14 selon NF EN 13108-1 Couche de roulement ou (de liaison) Approche empirique EB-BBMA, EB-BBMB ou EB-BBMC classe 0 EB-BBMA, EB-BBMB ou EB-BBMC classe 1 EB-BBMA, EB-BBMB ou EB-BBMC classe 2 EB-BBMA, EB-BBMB ou EB-BBMC classe 3

Caractéristiques principales Fragmentation, LA20 ou LA25, MDE15 ou MDE20, PSV 50

Caractéristiques des granulats (Valeurs minimales)

Couche de roulement

Usure, Résistance polissage Angularité Gravillons;

au

C 95/1 ECS 35 GC85/20 ou G25/15 ;FI25 ;f2

Sable Fragmentation Usure

Couche de liaison Granularité Gravillons

GF85 ; GTC10 ; GA85 MBF10 ∆TBA8/16 ; V28/38

Aplatissement Teneur en fines Rigidité par delta TBA, Rigden

Filler d’apport Bitume de grade routier Type de liant Bitume modifié par Polymères Teneur en liant minimale

50/70 ou 35/50 des

0,063 0,250 Tamis en 2,0 Granularité : % mm 4,0 6,3 D Tenue à l’eau Méthode B (I/C) Catégorie de EB-BBM Presse à cisaillement 40 girations giratoire

5à8 10 à 23 27 à 37

EB-BBMA Vmin6 Vmax11 EBBBM 0 V10Gmin11

Classification 10 girations

PCG Résistance à l’orniérage Grand modèle 60°C

Nb de cycles % vides plaque

45/80-60 ou 40/100-65

3 000 cycles 10 000 cycles 30 000 cycles EB-BBMA EB-BBMB ou C

- 162 -

30 à 40 90 à 100 ITSR70 EB-BBMB Vmin7 Vmax12

EB-BBMC Vmin8 Vmax13 EB-BBM EB-BBM EB1 2 BBM 3 Non applicable P15 P15

NPD

P10 {Vi= 7% Vs = 10%} {Vi= 8% Vs = 11%}

Niveau 2

Définition

Niveau 0 Niveau 1

EB-BBM Enrobé Bitumineux - Béton Bitumineux Mince

-

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe F-

Définition

Mélange bitumineux conforme à NF EN 13108-1 formulé pour être mis en oeuvre en couche de roulement ou de liaison sur des chaussées d’aéroport. La courbe granulométrique est continue. (Catégorie C). Ils sont classes par la résistance à l’orniérage. EB10 ou EB14 selon NF EN 13108-1 Roulement ou liaison Approche empirique EB-BBAC classe 0 EB-BBAC classe 1 EB-BBAC classe 2 EB-BBAC classe 3 Caractéristiques principales

Identification Désignation

Couche de roulement Caractéristiques des granulats (Valeurs minimales)

Fragmentation, Usure, Résistance polissage Angularité Gravillons;

LA20 ou LA25, MDE15 ou MDE20, PSV 50 au

C 95/1 ECS 35 LA30, MDE25

Sable

Couche de Fragmentation Usure liaison Granularité Gravillons

GC85/20 ou G25/15 ;FI25 ;f2

Aplatissement Teneur en fines Granularité

Sable ou grave 0/4 Valeur au bleu de

GF85 ; GTC10 ; GA85 MBF10

Méthylène Rigidité par Filler TBA, Rigden d’apport Bitume de grade routier Type de liant Bitume modifié par Polymères Teneur en liant minimale

delta

∆TBA 8/16 ; V28/38 50/70 ou 35/50

des

45/80-60 ou 40/100-65 EB10: Bmin5,4

EB-BBA Roulement EB-BBA Liaison 6à9 5à8 10 à 25 35 à 45 32 à 42 65 à 80 62 à 67 90 à 100 ITSR80 TSR70 Vmin4 Vmax8 Vmin3 Vmax7

0,063 0,250 Tamis en Granularité : % 2,0 mm 6,3 D Water sensitivity Method B (I/C) EB10 60 girations Presse à cisaillement EB14 80 girations giratoire

EB-BBA classe 0 V10Gmin11

Classification CG Résistance à l’orniérage Grand Modèle 60°C

10 girations 10 000 cycles

EB14: Bmin5,2

Pourcentage de vides plaque {Vi= 4% Vs = 7%}

- 167 -

NPD

EB-BBA classe 1

P15

EB-BBA EB-BBA classe 2 classe 3 Non applicable

P10

P7,5

Niveau 0 Niveau 1 Niveau 2

EB-BBAC- Enrobé Bitumineux - Béton Bitumineux pour Aéroport (type Continu)

-

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe F-

Definition

Identification Désignation

Mélange bitumineux conforme à NF EN 13108-1 formulé pour être mis en oeuvre en couche de roulement ou de liaison sur des chaussées d’aéroport. La courbe granulométrique est discontinue, les fractions 2/6 ou 4/6 étant manquantes. (Catégorie D). Ils sont classés par la résistance à l’orniérage. EB10 ou EB14 selon NF EN 13108-1 Roulement ou liaison Approche empirique EB-BBAD classe 0 EB-BBAD classe 1 EB-BBAD classe 2 EB-BBAD classe 3

Caractéristiques principales Couche de roulement Caractéristiques des granulats (Valeurs minimales)

Fragmentation, Usure, Résistance polissage Angularité Gravillons;

LA20 ou LA25, MDE15 ou MDE20, PSV 50 au

C 95/1 ECS 35 LA30, MDE25

Sable

Couche de Fragmentation Usure liaison Granularité Gravillons

GC85/20 ou G25/15 ;FI25 ;f2

Aplatissement Teneur en fines Granularité

Sable ou grave 0/4 Valeur au bleu de

GF85 ; GTC10 ; GA85 MBF10

Méthylène Rigidité par Filler TBA, Rigden d’apport Bitume de grade routier Type de liant Bitume modifié par Polymères Teneur en liant minimale

delta

∆R&B 8/16 ; V28/38 50/70 ou 35/50

des

45/80-60 ou 40/100-65 EB10: Bmin5,2

0,063 0,250 Tamis en 2,0 Ganularité : % mm 4,0 6,3 D Tenue à l’eau Méthode B (I/C) Presse à cisaillement giratoire

6à9 10 à 25 35 à 45 47 à 57 63 à 73 90 à 100 Roulement ITSR80

40 girations

Résistance à l’orniérage Grand Modèle 60°C

Liaison ITSR70 Vmin5 Vmax9

EB-BBA D EB-BBA classe 0 D classe 1

Classification PCG

EB14: Bmin5,0

10 girations 10 000 cycles

EB-BBA EB-BBA D classe D classe 2 3 Non applicable

V10Gmin11

Pourcentage de vides plaque {Vi= 4% Vs = 7%}

- 168 -

NPD

P15

P10

P7,5

Niveau 0 Niveau 1 Niveau 2

EB-BBAD- Enrobé Bitumineux - Béton Bitumineux pour Aéroport (type Discontinu)

-

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe F-

Définition

Identification Désignation

Mélange bitumineux conforme à NF EN 13108-2 formulé pour être mis en oeuvre en couche de roulement d’une épaisseur de 2cm à 3 cm. La courbe granulométrique est le plus souvent discontinue. Ils sont classés suivant le pourcentage de vides à 25 girations à la presse à cisaillement giratoire. BBTM6A ou BBTM10A selon NF EN 13108-2 BBTM6B ou BBTM10B selon NF EN 13108-2 Caractéristiques principales

Roulement Caractéristiques des granulats (Valeurs Gravillons minimales)

Fragmentation, Usure, Résistance au polissage Angularité Gravillons;

LA20, MDE15, PSV 50

C 95/1 ECS 35 GC85/15 ou G20/15 ;FI30 ;f2

Sable Granularité Aplatissement Teneur en fines Granularité

Sable ou grave 0/4 Valeur au bleu de

GF85 ; GTC10 ; GA85 ou GA90 MBF10

Méthylène Rigidité par delta Filler TBA, Rigden d’apport Type de liant Bitume de grade routier Bitume modifié par des Polymères Teneur en liant minimale

0,063 0,250 Tamis en 2,0 Granularité : % mm 4,0 6,3 D Tenue à l’eau Méthode B (I/C) Presse à Catégorie de BBTM cisaillement 25 girations giratoire 3 000 cycles Stabilité Mécanique Épaisseur : 50 mm Orniéreur Grand Pourcentage de vides Modèle plaque 60°C {Vi= 11% Vs = 14%}

∆TBA 8/16 ; V28/38 50/70 ou 35/50 45/80-60 ou 40/100-65 Tlmin5,0 BBTM6 A

BBTM6 B

BBTM10 D

BBTM10 B

7à9 15 à 25 25 à 35 25 à 35

4à6 10 à 20 15 à 25 20 à 30

4,5 à 6,5 15 à 25 27 à 33

4à6 10 à 20 15 à 25

28 à 43 26 à 41 90 à 100

90 à 100 BBTM6A Vg 10 à 17

ITSR90 BBTM6B BBTM10D Vg 18 à 25 Vg 10 à 17

P15

- 169 -

BBTM10B Vg 18 à 25

Niveau 0 Niveau 1 Niveau 2

BBTM Béton Bitumineux Très Mince

-

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe F-

Identification Désignation

Mélange bitumineux conforme à NF EN 13108-7, dont le liant est du bitume, formulé de manière à avoir un pourcentage de vides communiquant élevé, permettant le passage de l’eau et de l’air afin de doter le mélange mis en place de caractéristiques de drainabilité et de réduction de bruit. Ce matériau est utilisé pour les couches de roulement d’épaisseur comprise entre 3 cm et 4 cm pour les BBDr6 et entre 4 cm et 5 cm pour les BBDr10. Ils sont classés en BBDr type 1 ou BBDr type 2 suivant le pourcentage de vides à la presse à cisaillement giratoire. BBDr6 type 1 ou BBDr6 type 2 selon NF EN 13108-7 BBDr10 type 1 ou BBDr10 type 2 selon NF EN 13108-7 Couche de Roulement Approche empirique Caractéristiques principales

Roulement Caractéristiques des granulats (Valeurs minimales)

Gravillons

Fragmentation, Usure, Résistance polissage Angularité Gravillons;

LA20, MDE15, PSV 50 au

C 95/1 ECS 35 GC85/15 ou G20/15 ;FI30 ;f2

Sable Granularité Aplatissement Teneur en fines Granularité

Sable ou grave 0/4 Valeur au bleu de

GF85 ; GTC10 ; GA85 ou GA90 MBF10

Méthylène Rigidité par delta Filler TBA, Rigden d’apport Type de liant Bitume de grade routier Bitume modifié par des Polymères Teneur en liant minimale

0,063 [2-10] 0,250 Tamis en 2,0 [5-25] Granularité : % mm 4,0 6,3 D Tenue à l’eau Méthode B (I/C) Presse à Catégorie de BBDr cisaillement giratoire 40 girations 200 girations

∆TBA 8/16 ; V28/38 50/70 ou 35/50 45/80-60 ou 40/100-65 Tlmin4,0 BBDr6 type 1

BBDr6 type 2

BBDr10 type1

4à6 6 à 12 10 à 15 15 à 35

2à6 10 à 20 5 à 12 12 à 22

4à6 6 à 12 10 à 15

90 à 100

15 à 35 12 à 22 90 à 100

BBDr6 type 1

ITSR80 BBDr6 BBDr10 type 2 type 1

Vmin20 Vmax26 Vmin16

Vmin26 Vmax30 Vmin20

- 170 -

BBDr1 0 type 2 2à6 10 à 20 5 à 12

Vmin20 Vmax26 Vmin16

BBDr1 0 type 2 Vmin26 Vmax30 Vmin20

Niveau 1

Définition

Niveau 0

BBDr Béton Bitumineux Drainant

-

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe F-

Identification

Mélange bitumineux conforme à NFEN 13108-1, formulé pour être appliqué comme couche d’assises ( base ou fondation) avec une épaisseur comprise entre 8 cm et 16 cm. Classification par la teneur en bitume. EB14-GB1 ou EB20-GB1 selon NF EN 13108-1 EB14-GB2 ou EB20-GB2 selon NF EN 13108-1 EB14-GB3 ou EB20-GB3 selon NF EN 13108-1 Couche de base ou de fondation Approche empirique Caractéristiques principales Fragmentation, LA30, MDE25 Usure, Angularité Gravillons;

Base Caractéristiques des granulats (Valeurs minimales)

Fondation Gravillon Sable grave Filler d’apport

ou

C 95/1 ECS 35 LA40, MDE35

Sable Fragmentation Usure Granularité Aplatissement Teneur en fines Granularité

GC85/20 ou G25/15 ;FI25 ;f2 GF85 ; GTC10 ; GA85 MBF10

Valeur au bleu de Méthylène Rigidité par delta TBA, Rigden

Bitume de grade routier Classification Teneur en liant minimale 0,063 0,250 Tamis en Granularité : % 2,0 mm 6,3 D Tenue à l’eau Méthode B (I/C) EB14-GB 100 girations Presse à cisaillement EB20-GB 120 girations giratoire 10 girations 10000 cycles Résistance à l’orniérage %vide EB-GB classe 2 : Grand Modèle plaque {Vi= 8% Vs = 11%} 60°C EB-GB classe 3 : {Vi= 7% Vs = 10%}

∆TBA 8/16 ; V28/38

Type de liant

- 171 -

(EB-GB1) (Tlmin3,4)

35/50 ou (50/70) EB-GB2 Tlmin3,8 5à8 10 à 25 28 à 38 50 à 65 90 à 100 ITSR70 Vmax11 V10Gmin11

NPD

P10

EB-GB3 Tlmin4,2

Vmax10

Niveau 2

Définition

Niveau 0 Niveau 1

EB-GB Enrobé Bitumineux - Grave-Bitume Empirique

-

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe F-

Identification

Mélange bitumineux conforme à NFEN 13108-1, formulé pour être appliqué comme couche d’assises ( base ou fondation) avec une épaisseur comprise entre 8 cm et 16 cm. Classification par le module et la résistance en fatigue. EB14-GB2 ou AC20-GB2 selon NF EN 13108-1 EB14-GB3 ou AC20-GB3 selon NF EN 13108-1 EB14-GB4 ou AC20-GB4 selon NF EN 13108-1 Base ou fondation Approche Fondamentale Caractéristiques principales Fragmentation, LA30, MDE25 Base

Usure, Fragmentation Usure Caractéristiques Gravillon Granularité des granulats Aplatissement (Valeurs Teneur en fines minimales) Sable ou Granularité grave Valeur au bleu de Méthylène Filler Rigidité par delta d’apport TBA, Rigden Classification Tenue à l’eau Méthode B (I/C) EB14-GB 100 girations Presse à cisaillement EB20-GB 120 girations giratoire Fondation

Résistance à l’orniérage Grand Modèle 60°C

Pourcentage plaques:

de

vides

des

LA40, MDE35 GC85/20 ou G25/15 ;FI25 ;f2 GF85 ; GTC10 ; GA85 MBF10 ∆TBA 8/16 ; V28/38 EB-GB 2

de

EB-GB 4

{Vi= 7% Vs = 10%}

{Vi= 5% Vs = 8%}

Vmax11 {Vi= 8% Vs = 11%}

Nombre de cycles Catégorie d’ornière

EB-GB 3 ITSR70 Vmax10

10000 profondeur

30000 P10

EB-GB 2 EB-GB 3 {Vi= 7% Vs = 10%}

Pourcentage de vides des plaques ↓

Module

15°C, 10 Hz or 0,02 s

Smin9000

Smin9000

Fatigue

2 points, 10°C, 25 Hz

ε6-80

ε 6-90

- 172 -

Vmax9

EB-GB 4 {Vi= 5% Vs = 8%} Smin11000 ε 6-100

Niveau 4

Définition

Niveau 3

EB-GB Enrobé Bitumineux - Grave-Bitume Approche Fondamentale

-

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe F-

Mélange bitumineux conforme à NF EN 13108-1, formulé pour être appliqué comme couche d’assises ( base ou fondation) avec une épaisseur comprise entre 6 cm et 8 cm pour EB10-EME entre 7 cm et 13 cm pour EB14-EME entre 9 cm et 15 cm pour EB20-EME. Le module et la résistance en fatigue élevés permettent des réductions d’épaisseur des couches d’assise. Classification en EB-EME classe 1 et EB-EME classe 2 et la résistance en fatigue EB10-EME1 ou EB10-EME2 selon NF EN 13108-1 EB14-EME1 ou EB14-EME2 selon NF EN 13108-1 EB20-EME1 ou EB20-EME2 selon NF EN 13108-1 Couche de base ou de fondation Approche Fondamentale Caractéristiques principales Fragmentation, LA30, MDE25 Base

Identification

Fondation Caractéristiques des granulats (Valeurs minimales)

Gravillon

Sable ou grave Filler d’apport Classification

Usure, Fragmentation Usure

LA40, MDE35

Granularité Aplatissement Teneur en fines Granularité Valeur au bleu de Méthylène Rigidité par delta TBA, Rigden

Nombre de cycles de

Vmax10

Vmax6

EB-EME1

EB-EME2

{Vi= 7% Vs = 10%} 30000

{Vi= 3% Vs = 6%} 30000

profondeur

Module

15°C, 10 Hz or 0,02 s

Fatigue

2 points, 10°C, 25 Hz

EB-EME2 ITSR70

Pourcentage de vides des plaques ↓

Catégorie d’ornière

GF85 ; GTC10 ; GA85 MBF10 ∆TBA 8/16 ; V28/38 EB-EME 1

Tenue à l’eau Méthod B (I/C) EB10-EME 80 gir. Presse à EB14-EME 100 gir. cisaillement EB20-EME 120 gir. giratoire

Résistance à l’orniérage Grand Modèle 60°C

GC85/20 ou G25/15 ;FI25 ;f2

P7,5 Smin14000 ε6-100

- 173 -

ε6-130

Niveau 4

Définition

Niveau 3

EB-EME Enrobé Bitumineux – Enrobé à Module Élevé, Approche Fondamentale

-

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe G-

Unité

Terme

Symbole ou Abréviation

Annexe G Glossaire

Additif

Définition

Remarques

Composé organique ou minéral, introduit en petite quantité, par exemple des fibres organiques ou inorganiques ou des polymères, destiné à modifier les caractéristiques mécaniques, la maniabilité ou la couleur des mélanges.

Série des normes NF EN 13108

Additif

Teneur en additif (autre que dope d'adhésivité)

% ext Masse d'additif rapportée à la masse de granulats secs.

Additif

% int

Teneur en additif (autre que dope d'adhésivité)

NF P 98-149

Matériaux granulaires provenant du fraisage ou de la démolition d'enrobés bitumineux et entrant dans la composition d'enrobés de recyclage.

NF P 98-149

%

Distribution dimensionnelle des grains, exprimée en pourcentage en masse, passant au travers d'un ensemble spécifié de tamis. L'analyse se pratique selon NF EN 933-1 pour les granulats et selon NF EN 12697-2 pour les granulats provenant d'opérations de désenrobage.

NF EN 13043

%

Pourcentage d’éléments supérieurs à D du granulat élaboré contenu dans le matériau d’origine soumis au concassage.

RA ou AE

Analyse granulométrique ou granularité

Angularité (ancienne norme)

Indice de concassage Angularité

IC

Masse d'additif rapportée à la masse de mélange.

Composé organique ou minéral destiné à modifier les caractéristiques physiques ou mécaniques des enrobés.

Additif

Agrégats d'enrobés

NF P 98-149

Caractéristique des granulats en relation avec les arêtes présentes sur chaque grain.

- 174 -

NF EN 13108-8

Unité

Terme

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe G-

Symbole ou Abréviation

-

Angularité (ancienne norme)

Angularité

RC

-

(ancienne norme)

Rapport de concassage Angularité des gravillons

C100/0 C95/1, C90/1 C50/10

Définition

Remarques

L’angularité était appréciée par l'indice de concassage IC ou le rapport de concassage RC (ancienne norme XP P18540).

Dispositions qui ne sont plus normalisées mais qui figurent dans les bibliographies

Rapport entre la plus petite dimension du gravillon d’origine soumis au premier concassage et le D du granulat élaboré.

Caractéristique des granulats en relation avec les arêtes présentes sur chaque grain. Selon la norme NF EN 13043, l'angularité se caractérise, pour les gravillons alluvionnaires ou marins, par des catégories de grains entièrement concassés ou semi-concassé et de grains entièrement roulés

Les gravillons issus de roche massive sont de catégorie C100/0

C50/30 CDéclaré Angularité des sables

Approche empirique

Approche fondamentale

ECS38 ECS35 ECS30 ECSDéclaré

Selon la norme NF EN 13043, l'angularité se caractérise, pour les sables, par des catégories de temps d'écoulement. Méthode de spécification en vigueur dans les normes EN définie par des recettes de composition (courbe granulométrique, nature et dosage du liant, nature et dosage des additifs), caractéristiques des granulats, des essais du "socle général" (pourcentage de vides, tenue à l'eau, orniérage) et des essais "empiriques" (ou à performances reliées aux propriétés) tels que la stabilité Marshall, le pourcentage de vides à 10 girations PCG, etc

Série NF EN 13108

Méthode de spécification en vigueur dans les normes EN définie par des indications de composition (éventuellement un fuseau granulométrique [assez large], éventuellement la nature du liant, éventuellement la nature des additifs ), les caractéristiques des granulats, des essais du "socle général" (pourcentage de vides, tenue à l'eau, orniérage) et des essais "fondamentaux" tels que le module, la résistance en fatigue, la compression répétée.

Série NF EN 13108.

- 175 -

Toutes les normes de la série comportent une approche empirique

Seuls les enrobés bitumineux (NF EN 13108-1) et les Hot Rolled Asphalt (NF EN 13108-4)

Unité

Terme

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe G-

Symbole ou Abréviation

-

Définition

Remarques

Béton bitumineux à module élevé

EBBBME

Enrobé Bitumineux, selon NF EN 13108-1, dont le module est plus élevé que celui d'un EB-BBSG et destiné à la réalisation des couches de surface (liaison ou roulement) d'épaisseur supérieure ou égales à 5 cm.

AC-BBME en version EN

Béton bitumineux aéronautique

EBBBA

Enrobé Bitumineux, Béton Bitumineux Aéronautique selon NF EN 13108-1. La formule peut être Continue EB-BBA C ou discontinue EB-BBA D

AC-BBA C ou AC-BBA D en version EN

Enrobé hydrocarboné, selon NF EN 13108-1, caractérisé par un pourcentage de vides supérieur ou égal à 20 % et une forme de vides tels que les eaux pluviales puissent circuler dans les vides communicants, et destiné à la réalisation des couches de roulement d'épaisseur moyenne de 3 cm à 4 cm (BBDr6) et de 4 cm à 5 cm (BBDr10)

Béton bitumineux drainant

BBDr

Béton Bitumineux Mince

EBBBM

Enrobé Bitumineux selon NF EN 13108-1, caractérisé par une épaisseur moyenne d'utilisation comprise entre 3 cm et 5 cm et destiné à la réalisation des couches de roulement (et éventuellement de liaison).La catégorie A est discontinue 2/6, la catégorie B discontinue 2/4 et la catégorie C est continue.

AC-BBM en version EN

Béton EBBitumineux pour BBS chaussée Souple à faible trafic

Enrobé Bitumineux pour chaussée souple à faible trafic selon NF EN 13108-1.

AC-BBS en version EN

Béton Bitumineux Semi-Grenu

EBBBSG

Enrobé Bitumineux, selon NF EN 13108-1, caractérisé par une forte teneur en gravillons et destiné à la réalisation des couches de surface d'épaisseur supérieures ou égales à 5 cm. Ils sont classés par leur résistance aux déformations permanentes.

AC-BBSG en version EN

Béton bitumineux très mince

BBTM

Mélange hydrocarboné selon NF EN 13108-2, caractérisé par une épaisseur moyenne d'utilisation comprise entre 2 cm

BBTM en version EN

- 176 -

PA-BBDr en version EN

Unité

Terme

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe G-

Symbole ou Abréviation

-

Définition

Remarques

et 3 cm et destiné à la réalisation des couches de roulement. Bitume

Matériau très visqueux ou presque solide, pratiquement non volatil, adhésif et hydrofuge, dérivé du pétrole brut ou présent dans le bitume naturel, qui est entièrement soluble dans le toluène ou presque.

Bitume à susceptibilité améliorée

Bitume spécial dont la température billeanneau est plus élevée que celle du bitume de grade routier correspondant.

Bitume dopé

Bitume contenant un dope d'adhésivité.

NF P 98-149

Les bitumes modifiés sont des liants bitumineux dont les propriétés ont été modifiées par l’emploi d’un agent chimique, qui, introduit dans le bitume de base, en modifie la structure chimique et les propriétés physiques et mécaniques.

NF EN 14023

Bitume modifié par des polymères

BmP

NF EN 12597

Ils sont préparés avant emploi dans une unité spécialisée. Les agents chimiques comprennent le caoutchouc naturel, les polymères synthétiques, le soufre et certains composés organométalliques. Ils ne comprennent pas l’oxygène, les catalyseurs d’oxydation, les fibres, les poudres minérales, les agents d’adhésivité. Bitume mou

Bitume utilisé pour la fabrication des enrobés souples (NF EN 13108-3). En Europe, les grades des bitumes mous sont définis par leur viscosité à 60°C

Bitume pigmentable

Bitume spécial qui se caractérise par une teneur en asphaltène faible facilitant la coloration des enrobés par addition de pigments.

NF EN 12597

Bitume pur

Bitume obtenu par divers procédés de raffinage à partir de bruts pétroliers. Il ne

NF P 98-149

- 177 -

Unité

Terme

Manuel LPC d’aide à la formulation des enrobés à chaud - Annexe G-

Symbole ou Abréviation

-

Définition

Remarques

comporte aucun ajout pour en modifier la consistance. Bitume routier de grade dur

Bitume obtenu en raffinerie de grade inférieur aux grades des bitumes routiers (