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Performances mécaniques des enrobés drainants Journée technique du LAVOC 2005. Michel PITTET. LAVOC - EPFL. 2. Structure de la présentation. Introduction Historique de la normalisation SN et EN Propriétés et performances visées en Suisse Optimisation d’un DRA pour SR-RN-VD

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Presentation Transcript
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Performances mécaniques des enrobés drainants

Journée technique du LAVOC 2005

Michel PITTET

LAVOC - EPFL

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  • Structure de la présentation
  • Introduction
  • Historique de la normalisation SN et EN
  • Propriétés et performances visées en Suisse
  • Optimisation d’un DRA pour SR-RN-VD
  • Recherche VSS 1999/280
  • Développement d’une nouvelle méthode
  • Conclusions et perspectives

Michel PITTET

LAVOC - EPFL

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Introduction

  • Les enrobés drainants ont été développés à partir des années 80
  • La Suisse s’est rapidement intéressée à cette nouvelle technologie prometteuse
  • Définition d’un cadre technique pour faciliter l’accès à cette technologie des enrobés drainants
  • Normalisation

Michel PITTET

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Historique de la normalisation SN et EN

  • Norme VSS SN 640 433 juin 1990
  • DRA couche de roulement
  • Granulats durs
  • PSV 50 minimum
  • Liants polymères ou avec ajouts
  • Vides Marshall en laboratoire minimum 16%
  • Vides minimum en place 18%

Michel PITTET

LAVOC - EPFL

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Historique de la normalisation SN et EN

  • Norme VSS SN 640 433a novembre 1996
  • DRA couche de roulement
  • Granulats durs
  • PSV 50 minimum
  • Liants polymères ou avec ajouts
  • Vides Marshall en laboratoire minimum 22%
  • Vides communicants minimum 15%
  • Degré de compactage ≥ 98%

Michel PITTET

LAVOC - EPFL

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Historique de la normalisation SN et EN

  • Norme VSS SN 640 433b janvier 2001
  • DRA couche de roulement
  • Granulats durs
  • PSV 50 minimum
  • Liants polymères ou avec ajouts
  • Vides Marshall en laboratoire minimum 22%
  • Vides communicants minimum 15%
  • Degré de compactage ≥ 98%
  • DRA couche de roulement,couche de base et couche drainante
  • Compactage Marshall et/ou compactage PCG 40 girations
  • Essai de sensibilité à l’eau (prEN 12697-12)
  • Essai de perte de matériaux CANTABRO (prEN 12697-17)
  • Essai de drainabilité in situ au drainomètre d’Yverdon avec débit minimum fixé

Michel PITTET

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Historique de la normalisation SN et EN

  • Norme EN 13108-7 VSS SN 640 431-7NA janvier 2005
  • PA Porous Asphalt (Asphalte poreux) couche de roulement, couche de liaison et couche de drainage
  • Granulats durs, Résistance à la fragmentation = LA 20/25 (18/20 SN)(seuil plus élevé durcissement de l’essai)
  • Grains concassés classe C95/1

(95 = entièrement concassés ou semi concassés, 1 = entièrement roulé)

  • PSV 50 minimum
  • Liants polymères ou liants spéciaux et/ou avec ajouts
  • Vides Marshall en laboratoire minimum 22% / PA11 et 20% / PA8

(Compactage Marshall avec énergie 2x25 coups - SN 640 431-20 Epreuve-type)

  • Essai de sensibilité à l’eau à 22°C (ratio ITSR selon EN 12697-12)
  • Egouttage du liant selon EN 12697-18 (pas d’exigences)

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Historique de la normalisation SN et EN

  • Norme EN 13108-7 VSS SN 640 431-7NA janvier 2005

Exigences pour matériaux posés selon SN 640 430a

  • couches de roulement vides moyens 19% à 29%
  • couches de liaisonvides moyens 14% à 22%
  • Degré de compactage ≥98%
  • Essai de perméabilité in situ avec drainomètre d’Yverdon, débit minimum fixé

Michel PITTET

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Historique de la normalisation SN et EN

  • Norme EN 13108-7 VSS SN 640 431-7NA janvier 2005
  • Pas d’évaluation de performances mécaniques
  • Essai de sensibilité à l’eau avec exigences sur le ratio (rapport de contraintes)
  • Les enrobé drainants sont pas/peu susceptibles aux déformations permanentes (orniérage)

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Propriétés et performances visées en Suisse

  • Bonne drainabilité (bruit, sécurité)
  • vides élevés
  • Résistance à l’eau, aux produits de déverglaçage, aux chocs thermiques et aux rayonnements
  • - très bonne adhésivité liant/granulat
  • - épaisseur du film de liant élevée
  • liant peu sensible au vieillissement
  • Performances mécaniques élevées
  • - liant performant, performances élastiques élevées à hautes et à basses températures, susceptibilité thermique faible
  • - granulat performant
  • - formulation optimisée
  • cohésion liant/granulat élevée pour lutter contre les fortes sollicitations dues aux contraintes tangentielles
  • Durabilité
  • Dépendante de tous les paramètres et du trafic

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Optimisation et application d’un DRA11 pour SR-RN-VD

  • Mise au point et application d’un enrobé drainant au bitume caoutchouc sur l’A5 Yverdon-Neuchâtel (avant les tunnels de Concise)
  • Méthodologie appliquée :
  • Etude de formulation
  • - Choix de granulats très performants, durs, CPA élevé (grès de FAMSA-Choëx)
  • - Choix d’un liant très performant, bitume-caoutchouc dont la particularité est de former un réseautridimensionnel de liaisons qui donne à ce bitume son caractère élastomère, une haute viscosité aux températures élevées et une très bonne flexibilité à basse température (anti-oxydant et anti-ozonant)
  • - Etude de formulation avec 2 courbes granulométriques et 4 teneurs en liant
  • - Vides géométriques et communicants
  • - Sensibilité à l’eau
  • - Essai de perte de matériaux Cantabro à -10°C et 25°C
  • Vérification des matériaux posés
  • - Vides géométriques et communicants
  • - Sensibilité à l’eau
  • Essai de perte de matériaux Cantabro à -10°C et 25° (compactage 2x25 et 2x50 coups Marshall, PCG à 40 girations)
  • Analyse des éprouvettes prélevées in situ
  • - Vides géométriques et communicants
  • - Perméabilité verticale sur éprouvettes prélevées in situ

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Optimisation et application d’un DRA11 pour SR-RN-VD

Etude de formulation – Recette A avec 13% de sable et 4.8% de filler (VD5)

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Optimisation et application d’un DRA11 pour SR-RN-VD

Etude de formulation – Recette B avec 10% de sable et 3.5% de filler

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Optimisation et application d’un DRA11 pour SR-RN-VD

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Optimisation et application d’un DRA11 pour SR-RN-VD

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Optimisation et application d’un DRA11 pour SR-RN-VD

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Optimisation et application d’un DRA11 pour SR-RN-VD

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Optimisation et application d’un DRA11 pour SR-RN-VD

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Optimisation et application d’un DRA11 pour SR-RN-VD

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Recherche VSS 1999/280

Mandat de recherche VSS 1999/280

"Propriétés mécaniques des enrobés drainants"

- 2 instituts de recherche : EMPA et LAVOC

- participations des cantons d’Aarau, Valais et Vaud (mise à dispositions de planches, du dossier technique, mesures in situ, prélèvements de carottes)

Objectif visé :

Elaboration de recommandations permettant d’obtenir des enrobés drainants performants, par évaluation des performances mécaniques

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Recherche VSS 1999/280

  • Programme de la recherche :
  • Choix de planches de DRA posés sur autoroutes, représentatives de bons et mauvais comportements
  • AG1 : DRA11 - B 50/70 avec poudre de Trinidad (Aarau 1999)
  • - AG3 : DRA11 - Styrelf 13/80 (réfection AG1 en 2001)
  • - VD2 : DRA11 - Colflex N (Pertit Montreux 1991)
  • - VD3 : DRA11 - Practiplast M40DR (Morges 1993)
  • - VD4 : DRA11 - Styrelf 13/80 (Contournement de Lausanne 1997)
  • - VD5 : DRA11 - Bitume-caoutchouc CTS (Aigle-Bex 1998)
  • - VS6 : DRA11 – Styrelf 13/80 (Riddes 1999)
  • - VD10 : DRA bicouche 8/22S - Styrelf 13/80 (Pertit Montreux)

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Recherche VSS 1999/280

La méthodologie comprend :

- Relevés des dégradations in situ

- Analyse des matériaux

Essais sur :

- Carottes prélevées

- Mélanges reconstitués en laboratoire AG1, AG4, VD4, VD5

- Mélanges optimisés AG1, AG5, AG6, VD9 (VD5 complément étude A5)

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Recherche VSS 1999/280

  • Type d’essais :
  • - Compactibilité PCG 40 girations, Marshall à énergie 2x25 et 2x50 coups
  • Traction indirecte à 5°C (compression diamétrale)
  • Sensibilité à l’eau ITSR à 25 °C
  • CAST (module sur épr. cylindriques) à sec et après immersion
  • - Module (éprouvettes trapézoïdales)
  • Cantabro à -10°C et à 25 °C à sec et sensibilité à l’eau
  • Cantabro freeze and thaw (10 cycles gel-dégel avec saumure)
  • Traction directe à basses températures

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Recherche VSS 1999/280

Présentation de quelques résultats concernant l’essai de perte de matériaux Cantabro :

AG1 : DRA11 au liant B 50/70 + poudre de Trinidad

VD9 : DRA 11 au bitume-caoutchouc CTS (recette VD5 optimisée en relation avec le mandat SR-RN-VD Yverdon-Neuchâtel)

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Recherche VSS 1999/280

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Recherche VSS 1999/280

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Recherche VSS 1999/280

L’essai de perte de matériaux Cantabro est-il pertinent ?

Oui

Les faiblesses du DRA11 Aarau auraient certainement été mises en évidence

Néanmoins :

- Réserves liées à la dispersion très importante de l’essai

- Biais possible lié à la dureté du granulat utilisé

- Essai dans tambour LA génère des chocs importants

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  • Développement d’une nouvelle méthode

Existe-t-il une alternative ?

Peut-être

Un essai avec une usure moins sévère des échantillons testés

Une usure de type attrition plutôt que de type chocs

Essai Micro Deval modifié

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  • Développement d’une nouvelle méthode

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  • Développement d’une nouvelle méthode

Cylindre micro Deval et accessoires

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  • Développement d’une nouvelle méthode

Cylindre micro Deval modifié

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  • Développement d’une nouvelle méthode

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  • Développement d’une nouvelle méthode

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  • Développement d’une nouvelle méthode

Résultats :

- Test avec billes = usure relativement faible

- Test avec plaque (principe LA) = usure significative

Eléments positifs :

- Sensibilité bonne, performance du liant démontrée

- Incidence faible de la dureté du granulat

- Répétabilité très bonne, dispersion faible, écart type 0.4 pour recette performante et 2.5 pour recette médiocre. Cantabro respectivement 8 pour recette performante et 10 pour recette médiocre (à 25 °C)

- Test simultané de 4 éprouvettes

- Température de 25°C (ambiante) recommandée car mise en évidence des caractéristiques du liant (à -10°C incidence des granulats fracturés lors du compactage et de la compacité)

- Seuil à 12’000 tours (2 h) = bon compromis, éventuellement 24’000 tours

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  • Développement d’une nouvelle méthode
  • Elément discutable :
  • - Adhérence des particules fines avec liant très adhésif mais ne remet pas en question le classement qualitatif
  • Eléments en suspend :
  • - Mesures intermédiaires à 4’000 et 8’000 tours avec suppression possible des particules
  • - Autres températures d’essais  5°C  -10°C
  • - Géométrie de plaques différentes
  • - Essai avec eau

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Conclusions

Les résultats obtenus lors de ces différentes études et recherches montrent que l’essai Cantabro et/ou prochainement Micro Deval modifié apportent une aide significative dans le choix d’une recette d’ "Asphalte poreux " performante.

D’autres essais qui sont actuellement évalués dans le cadre de la recherche VSS 1999/280 devraient être sélectionnés en complément.

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Conclusions

Les "Asphaltes poreux", de par leurs qualités en matières d’absorption des eaux de ruissellement par temps de pluie et en matière acoustique par réduction du bruit, sont plébiscités par les usagers et riverains

  • Les performances, la durabilité des PA doivent être mieux maîtrisées, des essais pertinents peuvent apporter une aide significative pour effectuer le meilleur choix
  • La technologie des "Asphaltes poreux" doit continuer d’occuper la place qu’elle mérite, dans un réseau routier moderne

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  • Merci pour votre attention

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