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CONTRÔLE DE QUALITE DES TRAVAUX ROUTIERS
ESSAIS DE LABORATOIRE
Présenté par : Mohamed AFECHKAR
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Qualité + Sécurité d’un Ouvrage
Spécifications techniques
Essais de laboratoire
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Spécifications GNT Sp écifications GNT graves non traités pour couche de base
Granularité Angularité IC (%) Los Angles MDE CA H h a propreté d
GNR GNA GNB Tab2 Tab1 > 100 > 100 >35 <30 <25 <25 <20 <30 non mesurab ES(0/5)>30 ES(0/2)>45 ES(0/2)>50 sinon VB<1.5 sinon VB<1
graves non traités pour couche de fondation GNF GNF1 GNF2 GNF3 Tab4 >60 >30 <30 <40 <50 <25 <35 <45
GNC GND Tab3 >30 <35 <40 <30 <35 IP<6 sinon VB<1.5 IP<8
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(0/2) >45 sin IP<8
IP<8 ou VB<2 IP<12
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Stabilité des assises non traitées La stabilité est donnée par l’angle de frottement interne du matériau qui est intimement lié à : „ l’angularité (I.C) „ la granulométrie „ La propreté „ La valeur au bleu „ L’IP…. 19/03/2011
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L’angularité L’angularité est mesurée par le pourcentage d’éléments concassés. Il existe deux notions essentielles : „ l’indice de concassage qui est la proportion en poids d’éléments supérieurs à D du granulat élaboré, contenu dans le matériau d’origine soumis au concassage. „
Exemple : un granulat élaboré 0/20 aura un indice de concassage de 70%(IC=70%) si 70% du matériau d’origine a une dimension supérieure à 20mm.
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L’angularité le rapport de concassage qui est le rapport entre la plus petite dimension du matériau soumis au premier concassage et la plus grande dimension du granulat obtenu. Exemple :
si une grave 0/20 est obtenue par concassage de la grave brute 20/D, le rapport de concassage est de 1. Si un granulat 0/10 est obtenue à partir du concassage de la grave brute 40/D, les rapport de concassage est égale à 4 et dans ce cas on dit que le concassage est pure.
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Les assises en GNT la faiblesse majeure des couches d’assises non traitées provient de leur manque de rigidité d’où la nécessité de : ne les utiliser que pour des trafics faibles à moyens ; „ les utiliser avec des épaisseurs fortes. „
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Les assises en GNT „
„
Les couches d’assises en graves non traitées se comportent comme des solides élastiques, ce comportements (dû au fait que la GNT est « en coffrée » dans la chaussée) n’est atteint en fait qu’à environ 1 m du bord de la chaussée. Dés que ce type de matériau est sollicité « plus qu’il ne faut » il sort de la zone des déformations réversibles et entre dans la zone des déformations permanentes Æ instabilité qui est due à :
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a-Trafic
Sous l’effet du trafic l’assise peut s’altérer par attrition (manque de dureté) et peut se déformer par manque de stabilité dû à une Angularité insuffisante.
b-Ségrégation
La ségrégation accroît la probabilité d’apparition de dégradations de Toutes natures. En effet dans la partie sableuse, la stabilité et la compacité seront insuffisantes par contre dans la partie où prédominent les gros éléments, le pourcentage des vides sera important d’où sensibilité à l’eau et compacité insuffisante.
c-granularité
Un défaut en fines peut entraîner une diminution de la cohésion.
d-Propreté
En présence d’eau la stabilité peut être compromise si les granulats ne sont pas propres.
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e- Nature des fines
Ne doit pas être argileuses ou plutôt nocive .
f-Dureté
La caractéristique essentielle pour garantir la permanence des qualités de l’assise
g-Angularité
La présence insuffisante d’arêtes vives ne va pas permettre une bonne interaction des matériaux entre eux et favorisera l’instabilité de l’assise
h-Forme
un excès d’éléments plats ou allongés nuit à la compacité et à la stabilité de la couche.
i-Teneur en eau
Les GNT obéissent aux règles du PROCTOR. Comme les courbes Proctor sont plates, une faible variation de la teneur en eau n’entraîne qu’une très faible variation de la densité sèche. 19/03/2011 10 www.almohandiss.com
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Essais sur matériaux Essais sur sols et granulats Essais sur liants hydrocarbonés Essais sur mélanges traités aux liants hydrocarbonés Conclusion 19/03/2011
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Essais sur sur sol sol et et granulats granulats Essais 99 99 99 99 99 99 99 99
Granulométrie Granulométrie Limites Limitesd’Atterberg d’Atterberg Valeur Valeurau aubleu bleu Equivalent Equivalentde desable sable Proctor Proctor CBR CBR Loss LossAngeless Angeless MDE,…. MDE,….
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Granulométrie Granulom étrie Elle Ellepermet permetd'étudier d'étudierlalarépartition répartitionde delalataille tailledes desgrains grainsde desolides solides constituant le sol ou le granulat. constituant le sol ou le granulat. Elle Ellese sefait faitpar partamisage tamisaged'un d'unéchantillon échantillonprélevé prélevésur surstock stockou ousur surlele terrain terrainet etce cepour pourles lesparticules particulesde desol solsupérieures supérieuresou ouégales égalesàà80u 80u Elle Ellese setraduit traduitpar parune unecourbe courbeet etc'est c'estààpartir partirde decette cettedernière dernièreque quese se fait l'identification du matériau . fait l'identification du matériau .
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Courbegranulom granulométrique Courbe étrique
Courbe granulométrique du mélange de Ben Abid ARGI LES
SABLES LIMONS
FINS
GRAVIERS
GROS
CAILLOUX 100 90 80 ants cumulés(%)
70 60 50 40 30 20 10 0 0.001
0.01
0.1
1
10
100
diamétre(mm)
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Limitesdd’Atterberg Limites ’Atterberg un unsol solremanié remaniése seprésente présentesuivant suivantdes desconsistances consistancesvariables variables pour pourlesquelles lesquelleson onpeut peutdistinguer distinguerquatre quatreétats états:: liquide, liquide,plastique, plastique,solide solideavec avecretrait retraitet etsolide solidesans sansretrait. retrait. Un Un sol sole egraduellement graduellementd'un d'unétat étatààl'autre l'autreet etles lesfrontières frontières respectives respectivesne nesont sontdéfinies définiesque queconventionnellement conventionnellementpar parles les limites limitesd'ATTERBERG. d'ATTERBERG. L’ L’essai essaiest esteffectué effectuésur surla lafraction fractiondu dumatériau matériauant antau autamis tamis 0.42mm. 0.42mm. Limite Limitede deliquidité liquiditéWL, WL,entre entrel'état l'étatliquide liquideet etl'état l'étatplastique plastique Limite Limitede deplasticité plasticitéWp, Wp,entre entrel'état l'étatplastique plastiqueet etl'état l'étatsolide solideavec avec retrait retrait Indice Indicede deplasticité plasticitéIp Ip==WL WL--Wp Wp
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Limites Limites dd’Atterberg ’Atterberg 0
40 >40
sol solnon nonplastique plastique sol sol peu peuplastique plastique sol sol plastique plastique sol soltrès trèsplastique plastique
Les Leslimites limitesd'ATTERBERG d'ATTERBERGpermettent permettentde declasser classerles lessols sols suivant suivantun undiagramme diagrammede deplasticité. plasticité. Indice Indicede deconsistance consistance Ic Ic==(WL-W) (WL-W)/ /Ip Ip , , permet permetd'apprécier d'apprécierla laconsistance consistancedes dessols sols plastiques plastiques IcIc <<00 état état Liquide Liquide 00<
< Ic<0.25 0.25 état étatPâteuse Pâteuseou outrès trèsmolle molle 0.5 0.5
<<0.75 0.75 état étatFerme Ferme 0.75
< 1 état Très 0.75
< 1 état Trèsferme ferme IcIc>>11 état étatDure. Dure. 19/03/2011
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Limitesdd’Atterberg Limites ’Atterberg
Appareil de Casagrande
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Valeurau aubleu bleu Valeur Le Lebut butde del'essai l'essaiest estd'évaluer d'évaluerla larichesse richessed'un d'unsol solen enargile. argile.Le Le résultat résultatde del'essai l'essaidépend dépenddirectement directementde dela lanature naturedes desargiles argileset et de deleur leurquantité quantitédans dansle lesol sol. . La Lanature naturede dela lafraction fractionargileuse argileuseest estexprimée expriméedans danscet cetessai essai par parla lasurface surfacespécifique spécifique(surface (surfacetotale totaleque quel'ensemble l'ensembledes des particules particulescontenues contenuesdans dansl'unité l'unitéde demasse massede decette cettefraction fraction argileuse argileuseest estsusceptible susceptiblede dedévelopper). développer).Elle Elleest estd'autant d'autantplus plus élevée élevéeque quel'argile l'argileest estactive active:: Type d'argile
Surface spécifique (m2/g)
Kaolinite
5 à 20
Illite
40 à 60
Vermiculite
200
Montmorillonite
800
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Valeurau aubleu bleu Valeur
GMTR Classe
Vbs
Classe
A
<2.5
A1
A
2.5< <6
A2
A
6< < 8
A3
A
>8
A4
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Proctor Proctor Cet Cetessai essaiaapour pourbut butd'établir d'établirlalarelation relationexpérimentale expérimentaleentre entrelaladensité densité sèche sèched'un d'unsol sol(matériau) (matériau)et etsa sateneur teneuren eneau eaupour pourdifférentes différentesénergies énergies de compactage. de compactage. L'aptitude L'aptituded'un d'unsol solààse secompacter compacterpeut peutêtre êtreappréhendée appréhendéepar parl'étude l'étude Proctor seule. Proctor seule. Le LeProctor Proctorpeut peut servir servirde deréférence référencepour pourcaractériser caractériserlalaqualité qualitéde de compactage réalisé sur le chantier. compactage réalisé sur le chantier. Les Lescaractéristiques caractéristiquesProctor Proctorconstituent constituentdes descritères critèresd'identification d'identification d'un sol permettant de situer son état naturel par rapport d'un sol permettant de situer son état naturel par rapportààson sonétat état optimal optimalde demise miseen enoeuvre. oeuvre.
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Proctor Proctor
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CBR CBR L’essai L’essaiconsiste consisteààmesurer mesurerlalarésistance résistanceau aupoinçonnement poinçonnementd'un d'uncertain certain nombre d'éprouvettes de sol réalisées suivant un processus déterminé. nombre d'éprouvettes de sol réalisées suivant un processus déterminé. On Onassocie associede demanière manièrequasi quasisystématique systématiqueétude étudeProctor Proctoret etétude étudeCBR. CBR. On Ondétermine détermineles lescourbe courbede devariation variationde del'indice l'indiceCBR CBRimmédiat immédiatqui qui caractérisent directement la sensibilité à l'eau du sol considéré. caractérisent directement la sensibilité à l'eau du sol considéré.
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CBR CBR
Presse CBR
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LOSSAngeless Angeless LOSS L’essai L’essaiLos LosAngeles Angeles caractérise caractériselalarésistance résistanceaux auxchocs chocsou oulalarésistance résistanceàà lala fragmentation fragmentationdynamique. dynamique. L’essai L’essaiconsiste consisteààmesurer mesurerlalaquantité quantitéd’éléments d’élémentsinférieurs inférieursàà1,6mm 1,6mmproduite produitepar par lelematériau soumis aux chocs de boulets normalisés dans la machine Los Angeles. matériau soumis aux chocs de boulets normalisés dans la machine Los Angeles. Si SiMMest estlalamasse massede dematériaux matériauxsoumis soumisààl’essai l’essaietetmmlalamasse massedes desinférieurs inférieursàà 1,6mm 1,6mmproduits produitsau aucours coursde del’essai, l’essai,lelecoefficient coefficientLos LosAngeles Angeles(LA) (LA)est estdéfinit définitpar: par:
100 100m m MM
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MicroDeval Devalsous souseau eau Micro L’essai L’essai Micro Micro Deval Deval sous sous l’eau l’eau (MDE) (MDE) consiste consiste àà mesurer mesurer l’usure l’usure des granulats par frottement entre eux en présence de des granulats par frottement entre eux en présence de billes billes normalisées. normalisées.
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Equivalent de de sable sable Equivalent L’essai L’essaipermet permetde demettre mettreen enévidence évidencelalaproportion proportionrelative relativede depoussière poussière fine finenuisible nuisibleou oud'éléments d'élémentsargileux argileuxdans dansles lessols solsou ouagrégats agrégatsfins. fins.IlIlse se fait faitsur surdes desmatériaux matériauxinférieurs inférieursàà5mm 5mmou ouàà10% 10%de defines. fines.
éprouvettes Agitateur des
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les liants hydrocarbonés „
les liants hydrocarbonés sont des substances constituent essentiellement d’assemblage d’atomes de carbone et d’hydrogène et en faible quantité de soufre et d’oxygène ; qui au de particules solides (granulats) développent des forces d’adhésion et de cohésion qui assurent une certaine rigidité , des résistances à la déformation en traction, compression et cisaillement. les liants hydrocarbonés sont imperméables à l’eau et y sont insolubles. Ces produits ont des structures chimiques très complexes , ce sont des colloïdes : ils comprennent une phase continu et une phase dispersée. On distingue trois familles de liants hydrocarbonés :
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les goudrons : „
„
les goudrons : des produits qui dérivent de la houille , c’est à dire qui proviennent du traitement industriel de certains charbons. La houille étant elle même issue de la transformation géologique (par pression et température) de dépôts constitués par des débris végétaux. Le goudron est une suspension de carbone dans une phase huileuse aromatique.
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les goudrons :
Huile aromatique
Particules de carbone
Goudron
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les bitumes „
„
les bitumes : des produits qui dérivent du raffinage du pétrole brut. Le bitume : la phase continue est une huile visqueuse appelée maltènes. la phase dispersée dite asphaltènes est plus au moins mobile au sein des maltènes, elle est responsable de la couleur noire du bitume comme le carbone pour le goudron, et de ses propriétés mécaniques bien particulières.
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les bitumes
résine maltène asphaltène
Bitume
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l’asphalte „
l’asphalte : des matériaux naturels rigides constitués par une roche imprégnée d’hydrocarbures jusqu’à 20%. Ils sont extraits par abattage et transformés par concassage et broyage. L’asphalte est utilisé sous forme de poudre ou sous forme de mastic ( étanchéité, voirie, enrobés bitumineux peut apporter bitume et fines)
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Essais sur sur liants liants hydrocarbonés hydrocarbonés Essais 99 Pénétrabilité Pénétrabilité
99 Point Pointde deramollissement ramollissement(Bille (Billeet etanneau anneau:TBA) :TBA) 99 Ductilité Ductilité 99 Pseudo Pseudoviscosité viscosité
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Pénétrabilité Pénétrabilité La La pénétrabilité pénétrabilité est est défini défini comme comme lala profondeur profondeur d’enfoncement, d’enfoncement, exprimée en dixième de millimètres, d’une aiguille standard exprimée en dixième de millimètres, d’une aiguille standardpendant pendant55ss sous sousune unecharge chargede de100 100ggdans dansun unéchantillon échantillonde debitume bitumeàà25°C. 25°C. La La pénétrabilité pénétrabilité est est une une mesure mesure de de dureté dureté qui qui sert sert de de base base àà lala classification classificationdes desbitumes bitumespurs. purs.Ces Cesbitumes bitumessont sontcaractérisés caractériséspar pardeux deux nombres qui représentent les limites inférieure et supérieure de nombres qui représentent les limites inférieure et supérieure de lala pénétrabilité pénétrabilitéàà25°C 25°C( (exemple exemple40/50, 40/50,80/100,10/20,….). 80/100,10/20,….).
Essai de pénétrabilité sur le bitume
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Pointde deramollissement ramollissementou ou Point températurebille billeanneau anneau(TBA) (TBA) température Le Le Point Point de de ramollissement ramollissement appelé appelé aussi aussi température température bille bille et et anneau anneau (TBA) (TBA)caractérise caractériselelechangement changementde deconsistance consistancedu dubitume bitume. . L’essai L’essaiconsiste consisteààplacer placerdeux deuxbilles billesd’acier d’acierrespectivement respectivementdans dansdeux deux anneaux, l’ensemble est placé dans un bain d’eau chauffé à température anneaux, l’ensemble est placé dans un bain d’eau chauffé à température constante constante(5°C/min). (5°C/min).Sous Souslelepoids poidsde delalabille billeet etl’effet l’effetde delalatempérature température lelebitume bitumeflue flueet etquand quandlalapoche pochede debitume bitumeainsi ainsicrée créetouche toucheleleplateau plateau inférieure inférieuredu dubêcher, bêcher,on on note note lala température température atteinte atteinte qui qui caractérise caractérise lele Point Pointde deramollissement ramollissement(TBA). (TBA). Bille
anneau
avant
t° B.A
Après chauffa ge
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Ductilité) Ductilité) La La ductilité ductilité est est mesurée mesurée par par l’allongement l’allongement , , exprimée exprimée en en cm, cm, d’une d’uneéprouvette éprouvettede debitume bitumede deforme formenormalisée normaliséeque quel’on l’onétire étireàà vitesse vitesseet etààtempérature températurenormalisée. normalisée.
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Les bitumes purs CLASSES DESIGNATION 80/100
60/70
40/50
Point de ramollissement bille et anneau en degré centigrade
41 à 51
43 à 56
47 à 60
Pénétrabilité à 25°C, 100 gr, 5sec (en dixième de mm)
80 à 100
60 à 70
40 à 50
Ductilité à 25°C (cm)
>100
>80
>60
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Bitumes fluidifiés fluidifiés Bitumes La Laconsistance consistancedes desbitumes bitumesfluidifiés fluidifiés est estappréciée appréciéepar parun unessai essaide de pseudo viscosité qui consiste à mesurer le temps d’écoulement en pseudo viscosité qui consiste à mesurer le temps d’écoulement en secondes secondesde de50cm3 50cm3de debitume bitumeààtravers traversun unorifice orificecirculaire circulaireet etààune une température températurenormalisées normalisées(25°C (25°Cou ou40°C). 40°C). Plus Plusun unbitume bitumefluidifié fluidifiésera seravisqueux visqueuxplus plusililsera seralong longààs’écouler s’écouler et et plus le chiffre qui le caractérise sera élevé (c’est le contraire des plus le chiffre qui le caractérise sera élevé (c’est le contraire des bitumes bitumespurs). purs). Les Lesbitumes bitumesfluidifiés fluidifiéssont sontdistingués distinguéspar parleurs leurspseudo pseudoviscosité, viscosité,ilil existe existequatre quatreclasses classes (CB (CB400/600, 400/600,CB CB800/1400, 800/1400,CB CB10/15 10/15et etCB CB0/1), 0/1), les BF les plus utilisés au niveau des travaux routiers (enduit les BF les plus utilisés au niveau des travaux routiers (enduit superficiel, superficiel,imprégnation,…) imprégnation,…)sont sontCB CB800/1400 800/1400et etCB CB0/1. 0/1.
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Viscosimètrepour pour Viscosimètre bitumes fluidifiés fluidifiés bitumes
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Bitumes fluidifiés fluidifiés Bitumes CLASSES
DESIGNATION 0-1
10-15
400-600
800-1400
< 30 -
10 à 15 -
400 à 600 -
80 à 200
Pseudo viscosité, en secondes mesurée au viscosimètre : - orifice 4 mm à 25°C - orifice 10 mm à 25°C - orifice 10 mm à 40°C
Densité relative à 25°C
0,9 à 1,02
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0,92 à 1,04
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Bitumes modifiés „
Les performances des bitumes utilisés dans le domaine routier se trouvent parfois limités (trafic intense, climat, ….), pour les améliorer, l’une des voies consiste à ajouter des polymères et modifier ainsi, selon l’utilisation une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
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Bitumes modifiés la susceptibilité thermique °C ressuage , orniérage T° de ramollissement ramollissement
Plage des températures de service
T° de fragilité
rejets, fissures rupture
susceptibilité thermique
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Bitumes modifiés „
la cohésion Elle peut être définie comme l’énergie nécessaire pour rompre un film de bitume, elle varie en fonction de la température. Le but de la modification est d’augmenter la cohésion et d’obtenir ainsi une consistance satisfaisante dans toutes les gammes de températures de service.
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Bitumes modifiés „
L’élasticité Sous l’effet du trafic et des variations de la températures, les matériaux et les liants se déforment ; l’élasticité est l’aptitude à er cette déformation de façon réversible sans rompre. Le but de la modification est de l’améliorer et de la maintenir dans la gamme la plus large des températures d’utilisation.
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Bitumes modifiés „
La résistance à la fatigue Sous l’effet du trafic les matériaux sont sollicités de façon répétée et consomment progressivement leur capital de résistance. La modification vise à augmenter ce capital surtout à basse température.
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Processus de la modification „
„
Les polymères sont des composés macromoléculaires issus de la chimie organique. Ils sont incorporés aux bitumes purs, pour obtenir des bitumes modifiés. une première étape de la modification consiste à disperser le polymère dans le liant de base, la modification se poursuit par : „ „
„
Une dissolution partielle ou totale du polymère ; Un gonflement du polymère qui absorbent une fraction du liant de base ; Une réaction chimique du polymère avec le liant de base généralement sous l’action d’un catalyseur (phénomène de greffage).
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Processus de la modification „
Les deux catégories de polymères (élastomères thermoplastiques) les plus utilisés pour la modification des caractéristiques des bitumes sont les copolymères d’éthhylène et d’acétale de vinyle (E.V.A) et les copoLymères de Butadiène et de styrène (S.B.R) s’il s’agit de copolymères statistiques réticules et (S.B.S) s’il s’agit de copolymères triséquencés) ou d’isoprène et de styrène (SIS)
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Les émulsions de bitumes „
Les émulsions de bitumes sont des dispersions intimes de deux produits insolubles l’un dans l’autre. Pour les émulsions de bitumes, la phase dispersée est constituée par le bitume et la phase dispersante est constituée par l’eau additionnée de divers produits ( acide ou base). Les globules de bitumes sont tapissées par un film protecteur d’émulsifiant.
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Les émulsions de bitumes „
Les molécules d’émulsifiant ont une partie apolaire présentant une grande affinité pour le bitume ce qui leur permet de se piquer dans les globules de bitumes. La partie polaire émerge dans l’eau et crée en s’ionisant des charges électriques à la surface des particules de bitumes. Ces charges sont de même signes, elles forcent les particules de bitumes à se repousser par répulsion électrostatique et empêchent donc leur agglomération.
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Les émulsions de bitumes Une émulsion est définie par : „ La nature ionique : la polarité des globules de l’émulsion est déterminée par la nature de l’émulsifiant, on distingue : „ „
„
les émulsions anioniques dans lesquelles les charges électriques sont négatives ; les émulsions cationiques dans lesquelles les charges électriques sont positives ;
la teneur en liant : on peut fabriquer des émulsions de diverse teneurs en liant selon l’utilisation.
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Les émulsions de bitumes Teneur en liant 55% 60% 65% 69% et plus
Utilisation Réparation, imprégnation, couches d’accrochage Réparation, fabrication d’enrobés à froid ou grave émulsion Grave émulsion, enduit superficiel,… Répandage pour enduit superficiel
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Les émulsions de bitumes „
Mécanisme de rupture : il y’a rupture d’une émulsion lorsque la phase dispersée se sépare de la phase dispersante. La rupture est provoquée soit par évaporation de la phase dispersante, soir par adhésion des particules de bitume avec les granulats.
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Les émulsions de bitumes „
„
Les émulsions anioniques rompent mieux avec les matériaux basiques tels que les calcaires. Les émulsions cationiques rompent mieux avec les matériaux basiques ou acides, c’est pour cette raison qu’elles sont les plus utilisées. La rupture peut être plus ou moins rapide et varie en fonction de plusieurs facteurs dont la formulation des émulsions .
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Les émulsions de bitumes Les émulsions à rupture rapide sont utilisées pour les travaux de répandage et de pénétration, les émulsions à rupture lente sont utilisées pour les travaux d’enrobage et de stabilisation et pour les imprégnations. Récemment sont apparues sur le marché des émulsions à rupture contrôlée, donnant une maturation plus rapide et donc des performances améliorées du liant résiduel après rupture. 19/03/2011
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Les émulsions de bitumes „
Viscosité de l’émulsion : la viscosité des émulsions est un facteur important que l’on peut faire varier en jouant sur plusieurs facteurs . elle est mesurée par le viscosimètre Engler. L’essai consiste à comparer le temps d’écoulement de l’émulsion, à travers un orifice calibré, au temps d’écoulement de la même quantité d’eau. Elle se mesure en degré Engler qui sont des rapports de temps
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Les émulsions de bitumes Viscosité Viscosité de la phase dispersante
Teneur en bitume
Dimensions des particules de bitume
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Les émulsions de bitumes Enduit superficiel
Usages
Désignation
Teneur en eau en %
Pseudo Viscosité à 25°C (°E) Homogénéité % de particules supérieures à 0,63mm % de particules comprises entre 0,63 et 0,16. Stabilité au stockage % (°) Emulsion à stockage limité Emulsion stockage
Classe Métho de d’essai
R
Emplois partiels
Semi-
apide
Stabilisatio n
Enrobage
rapide
Lente
Surstabilisée
R.65
R.69
SR. 65
SR. 65
L. 65
SS. 55
RLE AC3T 965 RLE AC.6 à 1965
Inf. à 37
Inf. à 32
Inf. à 37
Inf. à 37
Inf. à 37
Inf. à 47
Sup.à 6
Supérieur à 15
Supérieur
à6
Sup. à 6
Supérieur à 15
Pr
……..
………………. Inférieur à
0,1………
……..
……………….
T. 66.016
……..
………………. Inférieur à
0,25…….
…….
……………….
Inf. à 5 -
Inf. à 5 Inf. à 5
Inf. à 5
Inf. à 5
SFERB Inf. à 5 -
Inf. à 5
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Essais sur sur m mélanges aux liants liants Essais élanges aux hydrocarbonés hydrocarbon és 99 Essai EssaiMarshall Marshall
99 Essai EssaiDuriez Duriez 99 Essai Essaiààla laPresse PresseààCisaillement CisaillementGiratoire Giratoire::PCG PCG 99 Essai Essaide demodule modulede derigidité rigidité 99 Essai Essaide defatigue fatigue
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SpécificationsEB EB Spécifications
Spécifications Marshall et L.P.C pour les enrobés bitumineux
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Essai Marshall Marshall Essai L’essai L’essaiMARSHAL MARSHALconsiste consisteààcompacter compacterdes deséprouvettes éprouvettesd’enrobé d’enrobédans dans un unmoule moulecylindrique cylindriquede de10cm 10cmde dediamètre diamètreààl’aide l’aidede dechocs chocsproduits produits par parlalachute chuted’une d’unedame damede depoids poidset etde dehauteur hauteurnormalisés. normalisés. Sur les éprouvettes ainsi confectionnées on détermine Sur les éprouvettes ainsi confectionnées on détermine : : 99La Lastabilité stabilitéMarshall Marshall: :c’est c’estlalarésistance résistanceààl’écrasement l’écrasementdiamétral diamétral àà 60°c, 60°c, 99Le Lefluage fluageMarshall Marshall(dixième (dixièmede demm) mm): :valeur valeurde del’affaissement l’affaissement de l’éprouvette selon son diamètre vertical au moment de l’éprouvette selon son diamètre vertical au momentde delala rupture rupture 99lalacompacité compacité: :lelepourcentage pourcentagedes desvides videsde del’éprouvette l’éprouvette fabriquée, fabriquée, cette cettecompacité compacitépeut peutêtre êtreprise prisecomme commecompacité compacitéde deréférence référence pour le chantier. pour le chantier.
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Presse Marshall Marshall Presse
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Essai Duriez Duriez Essai L’essai L’essaiDURIEZ DURIEZconsiste consisteààsoumettre soumettredes deséprouvettes éprouvettescylindriques cylindriques normalisés à une compression statique pendant un temps normalisés à une compression statique pendant un tempsdonné, donné,les les éprouvettes éprouvettesainsi ainsifabriquées fabriquéessont sontconservés conservéssept septjours joursààl’air l’airet etààl’eau l’eau (à (à18°C) 18°C)puis puisces ceséprouvettes éprouvettessont sontécrasées écraséesààlalacompression compressionsimple simple pour déterminer : pour déterminer : 9La 9Larésistance résistancedes deséprouvettes éprouvettesconservés conservésdans dansl’air l’air: :RR 9La 9Larésistance résistancedes deséprouvettes éprouvettesconservés conservésdans dansl’eau l’eau: :rr Le Lerapport rapportr/R r/Rappelé appelérapport rapportd’immersion/compression d’immersion/compressiontraduit traduiten en quelque sorte la tenue à l’eau de l’enrobé. quelque sorte la tenue à l’eau de l’enrobé. on onmesure mesureégalement égalementlalacompacité compacitédes deséprouvettes éprouvettesLC LC qui quiest esttrès très souvent prise comme compacité de référence pour le chantier. souvent prise comme compacité de référence pour le chantier.
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Equipements pour pour Equipements essais Duriez Duriez essais
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Presseààcisaillement cisaillement Presse giratoire::PCG PCG giratoire L’essai L’essaiconsiste consisteààcompacter compacter, , par parpétrissage pétrissagesous sousune unefaible faiblecompression compression statique, un cylindre de mélange hydrocarboné contenu dans un statique, un cylindre de mélange hydrocarboné contenu dans unmoule moulelimité limitépar par des pastilles et maintenu à une température constante pendant toute la durée de des pastilles et maintenu à une température constante pendant toute la durée de l’essai. l’essai. Le Lepétrissage pétrissageest estprovoqué provoquépar parlelemouvement mouvementde del’axe l’axede del’éprouvette l’éprouvettequi qui engendre une surface conique de révolution de sommet O et d’angle au engendre une surface conique de révolution de sommet O et d’angle ausommet sommet2α 2α pendant que les extrémités de l’éprouvette restent perpendiculaires à l’axe de la pendant que les extrémités de l’éprouvette restent perpendiculaires à l’axe de la surface surfaceconique conique. . La Lasection sectionetetlalamasse massede del’éprouvette l’éprouvetterestent restentconstantes, constantes,sa sahauteur hauteurdiminue diminue continuellement. continuellement. L’enregistrement L’enregistrementde decette cettedernière dernièrepermet permetd’établir d’établirl’évolution l’évolutiondu dupourcentage pourcentagede de vides du matériau, en fonction du nombre de girations. vides du matériau, en fonction du nombre de girations.
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Presse àà cisaillement cisaillement Presse giratoire :: PCG PCG giratoire
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Presseààcisaillement cisaillement Presse giratoire::PCG PCG giratoire
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Essai d’orniérage d’orniérage Essai L’essai L’essai aa pour pour objectif objectif d’apprécier d’apprécier la la résistance résistance àà l’orniérage l’orniérage des descouches couchesde deroulement. roulement. On Ondétermine déterminela laprofondeur profondeurd’ornière d’ornièreprovoquée provoquéepar parle leage age d’un d’unpneumatique pneumatiquesur surune uneplaque plaqued’enrobés d’enrobésbitumineux bitumineuxàà60°C. 60°C.
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Essai d’orniérage d’orniérage Essai
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Essaide demodule modulede derigidit rigidité sur Essai é sur EB EB
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Modélisation de l’essai, voir figure ci-après : L
„
T L’expression du module de rigidité en appliquant la formule (A) est:
Em= L(ν+0,27) DT
„
Avec : L : Force verticale appliquée exprimée en N. D : Amplitude du déplacement horizontal en mm. T : L’épaisseur de l’éprouvette en mm.
„
ν : Coefficient de Poisson (généralement égal à 0.35 à 20°).
„ „ „
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Essai de de module module Essai
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Essai de fatigue sur EB
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Essais de de fatigue fatigue Essais L'objectif L'objectifde decet cetessai essaiest estdouble double: : d'une d'unepart partmesurer mesurerlelemodule modulecomplexe complexede derigidité rigidité(norme (normeet etangle anglede dephase) phase) d'un d'unmatériau matériaubitumineux bitumineuxààdifférentes différentestempératures températureset etfréquences fréquencesde de sollicitation sollicitation
G(iω)=|E|eiϕ=E1+iE2 G(iω)=|E|eiϕ=E1+iE2 |E|= |E|= E ² + E ²
1
2
et etd'autre d'autrepart partévaluer évaluerlalarésistance résistancedu dumatériau matériauààlalafatigue fatiguesous souschargement chargement répété. répété. La Laméthode méthodeconsiste consisteààsoumettre soumettreune uneéprouvette éprouvettede de forme parallélépipédique, à une flexion sinusoïdale forme parallélépipédique, à une flexion sinusoïdalealternée. alternée. L'essai peut être réalisé tant en contrainte imposée qu'en L'essai peut être réalisé tant en contrainte imposée qu'endéformation déformationimposée. imposée.
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Critères retenus pour le dimensionnement des chaussées souples
Rappel critère à vérifier : L’allongement εt à la base des couches bitumineuses doit être inférieure à une valeur issible : ε(NE, θeq,f)Kr.Kc.Ks Avec ε(NE, θeq,f) = ε6 (θeq,f) (NE/106 )b b : pente de la droite de fatigue Kr : coefficient lié au risque de calcul, dispersion de l’épaisseur et dispersion des résultats des essais de fatigue Kc est un coefficient de calage (ajustement des résultats du modèle de calcul au comportement observé de la chaussée); Ks : coefficient tenant compte de l’hétérogénéité de la portance d’une couche de faible rigidité ant la couche liée
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Essaide defatigue fatigue Essai
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*
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Élaboration des lois de fatigue au laboratoire Résultats de Ben Abid
Exemple d’élaboration de la droite de fatigue
Déform ation(10-6 )
1000
***** ***** *****
200 180 150 100
85
10 100
1000
10000
100000
1000000 1.000.000
10000000
Nombre de cycles
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Élaboration des lois de fatigue au laboratoire Résultats de Ben Abid
(40/50)
1000
-0.1873
Déform ation(10-6 )
85
100
85
Pente
ε
6
10 100
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1000
10000
100000
Nombre de cycles
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1000000 1.000.000
10000000
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Module de rigidité pour EB E (MPa)
100000
10000
1000
100 -10
0
10
20
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30
40
T °c
50
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Merci pour votre attention
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CONTRÔLE DE QUALITE DES TRAVAUX ROUTIERS
ESSAIS DE LABORATOIRE
Présenté par : Mohamed AFECHKAR
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Qualité + Sécurité d’un Ouvrage
Spécifications techniques
Essais de laboratoire
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Spécifications GNT Sp écifications GNT graves non traités pour couche de base
Granularité Angularité IC (%) Los Angles MDE CA H h a propreté d
GNR GNA GNB Tab2 Tab1 > 100 > 100 >35 <30 <25 <25 <20 <30 non mesurab ES(0/5)>30 ES(0/2)>45 ES(0/2)>50 sinon VB<1.5 sinon VB<1
graves non traités pour couche de fondation GNF GNF1 GNF2 GNF3 Tab4 >60 >30 <30 <40 <50 <25 <35 <45
GNC GND Tab3 >30 <35 <40 <30 <35 IP<6 sinon VB<1.5 IP<8
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(0/2) >45 sin IP<8
IP<8 ou VB<2 IP<12
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Stabilité des assises non traitées La stabilité est donnée par l’angle de frottement interne du matériau qui est intimement lié à : „ l’angularité (I.C) „ la granulométrie „ La propreté „ La valeur au bleu „ L’IP…. 19/03/2011
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L’angularité L’angularité est mesurée par le pourcentage d’éléments concassés. Il existe deux notions essentielles : „ l’indice de concassage qui est la proportion en poids d’éléments supérieurs à D du granulat élaboré, contenu dans le matériau d’origine soumis au concassage. „
Exemple : un granulat élaboré 0/20 aura un indice de concassage de 70%(IC=70%) si 70% du matériau d’origine a une dimension supérieure à 20mm.
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L’angularité le rapport de concassage qui est le rapport entre la plus petite dimension du matériau soumis au premier concassage et la plus grande dimension du granulat obtenu. Exemple :
si une grave 0/20 est obtenue par concassage de la grave brute 20/D, le rapport de concassage est de 1. Si un granulat 0/10 est obtenue à partir du concassage de la grave brute 40/D, les rapport de concassage est égale à 4 et dans ce cas on dit que le concassage est pure.
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Les assises en GNT la faiblesse majeure des couches d’assises non traitées provient de leur manque de rigidité d’où la nécessité de : ne les utiliser que pour des trafics faibles à moyens ; „ les utiliser avec des épaisseurs fortes. „
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Les assises en GNT „
„
Les couches d’assises en graves non traitées se comportent comme des solides élastiques, ce comportements (dû au fait que la GNT est « en coffrée » dans la chaussée) n’est atteint en fait qu’à environ 1 m du bord de la chaussée. Dés que ce type de matériau est sollicité « plus qu’il ne faut » il sort de la zone des déformations réversibles et entre dans la zone des déformations permanentes Æ instabilité qui est due à :
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a-Trafic
Sous l’effet du trafic l’assise peut s’altérer par attrition (manque de dureté) et peut se déformer par manque de stabilité dû à une Angularité insuffisante.
b-Ségrégation
La ségrégation accroît la probabilité d’apparition de dégradations de Toutes natures. En effet dans la partie sableuse, la stabilité et la compacité seront insuffisantes par contre dans la partie où prédominent les gros éléments, le pourcentage des vides sera important d’où sensibilité à l’eau et compacité insuffisante.
c-granularité
Un défaut en fines peut entraîner une diminution de la cohésion.
d-Propreté
En présence d’eau la stabilité peut être compromise si les granulats ne sont pas propres.
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e- Nature des fines
Ne doit pas être argileuses ou plutôt nocive .
f-Dureté
La caractéristique essentielle pour garantir la permanence des qualités de l’assise
g-Angularité
La présence insuffisante d’arêtes vives ne va pas permettre une bonne interaction des matériaux entre eux et favorisera l’instabilité de l’assise
h-Forme
un excès d’éléments plats ou allongés nuit à la compacité et à la stabilité de la couche.
i-Teneur en eau
Les GNT obéissent aux règles du PROCTOR. Comme les courbes Proctor sont plates, une faible variation de la teneur en eau n’entraîne qu’une très faible variation de la densité sèche. 19/03/2011 10 www.almohandiss.com
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Essais sur matériaux Essais sur sols et granulats Essais sur liants hydrocarbonés Essais sur mélanges traités aux liants hydrocarbonés Conclusion 19/03/2011
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Essais sur sur sol sol et et granulats granulats Essais 99 99 99 99 99 99 99 99
Granulométrie Granulométrie Limites Limitesd’Atterberg d’Atterberg Valeur Valeurau aubleu bleu Equivalent Equivalentde desable sable Proctor Proctor CBR CBR Loss LossAngeless Angeless MDE,…. MDE,….
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Granulométrie Granulom étrie Elle Ellepermet permetd'étudier d'étudierlalarépartition répartitionde delalataille tailledes desgrains grainsde desolides solides constituant le sol ou le granulat. constituant le sol ou le granulat. Elle Ellese sefait faitpar partamisage tamisaged'un d'unéchantillon échantillonprélevé prélevésur surstock stockou ousur surlele terrain terrainet etce cepour pourles lesparticules particulesde desol solsupérieures supérieuresou ouégales égalesàà80u 80u Elle Ellese setraduit traduitpar parune unecourbe courbeet etc'est c'estààpartir partirde decette cettedernière dernièreque quese se fait l'identification du matériau . fait l'identification du matériau .
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Courbegranulom granulométrique Courbe étrique
Courbe granulométrique du mélange de Ben Abid ARGI LES
SABLES LIMONS
FINS
GRAVIERS
GROS
CAILLOUX 100 90 80 ants cumulés(%)
70 60 50 40 30 20 10 0 0.001
0.01
0.1
1
10
100
diamétre(mm)
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Limitesdd’Atterberg Limites ’Atterberg un unsol solremanié remaniése seprésente présentesuivant suivantdes desconsistances consistancesvariables variables pour pourlesquelles lesquelleson onpeut peutdistinguer distinguerquatre quatreétats états:: liquide, liquide,plastique, plastique,solide solideavec avecretrait retraitet etsolide solidesans sansretrait. retrait. Un Un sol sole egraduellement graduellementd'un d'unétat étatààl'autre l'autreet etles lesfrontières frontières respectives respectivesne nesont sontdéfinies définiesque queconventionnellement conventionnellementpar parles les limites limitesd'ATTERBERG. d'ATTERBERG. L’ L’essai essaiest esteffectué effectuésur surla lafraction fractiondu dumatériau matériauant antau autamis tamis 0.42mm. 0.42mm. Limite Limitede deliquidité liquiditéWL, WL,entre entrel'état l'étatliquide liquideet etl'état l'étatplastique plastique Limite Limitede deplasticité plasticitéWp, Wp,entre entrel'état l'étatplastique plastiqueet etl'état l'étatsolide solideavec avec retrait retrait Indice Indicede deplasticité plasticitéIp Ip==WL WL--Wp Wp
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Limites Limites dd’Atterberg ’Atterberg 0
sol solnon nonplastique plastique sol sol peu peuplastique plastique sol sol plastique plastique sol soltrès trèsplastique plastique
Les Leslimites limitesd'ATTERBERG d'ATTERBERGpermettent permettentde declasser classerles lessols sols suivant suivantun undiagramme diagrammede deplasticité. plasticité. Indice Indicede deconsistance consistance Ic Ic==(WL-W) (WL-W)/ /Ip Ip , , permet permetd'apprécier d'apprécierla laconsistance consistancedes dessols sols plastiques plastiques IcIc <<00 état état Liquide Liquide 00<
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Limitesdd’Atterberg Limites ’Atterberg
Appareil de Casagrande
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Valeurau aubleu bleu Valeur Le Lebut butde del'essai l'essaiest estd'évaluer d'évaluerla larichesse richessed'un d'unsol solen enargile. argile.Le Le résultat résultatde del'essai l'essaidépend dépenddirectement directementde dela lanature naturedes desargiles argileset et de deleur leurquantité quantitédans dansle lesol sol. . La Lanature naturede dela lafraction fractionargileuse argileuseest estexprimée expriméedans danscet cetessai essai par parla lasurface surfacespécifique spécifique(surface (surfacetotale totaleque quel'ensemble l'ensembledes des particules particulescontenues contenuesdans dansl'unité l'unitéde demasse massede decette cettefraction fraction argileuse argileuseest estsusceptible susceptiblede dedévelopper). développer).Elle Elleest estd'autant d'autantplus plus élevée élevéeque quel'argile l'argileest estactive active:: Type d'argile
Surface spécifique (m2/g)
Kaolinite
5 à 20
Illite
40 à 60
Vermiculite
200
Montmorillonite
800
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Valeurau aubleu bleu Valeur
GMTR Classe
Vbs
Classe
A
<2.5
A1
A
2.5< <6
A2
A
6< < 8
A3
A
>8
A4
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Proctor Proctor Cet Cetessai essaiaapour pourbut butd'établir d'établirlalarelation relationexpérimentale expérimentaleentre entrelaladensité densité sèche sèched'un d'unsol sol(matériau) (matériau)et etsa sateneur teneuren eneau eaupour pourdifférentes différentesénergies énergies de compactage. de compactage. L'aptitude L'aptituded'un d'unsol solààse secompacter compacterpeut peutêtre êtreappréhendée appréhendéepar parl'étude l'étude Proctor seule. Proctor seule. Le LeProctor Proctorpeut peut servir servirde deréférence référencepour pourcaractériser caractériserlalaqualité qualitéde de compactage réalisé sur le chantier. compactage réalisé sur le chantier. Les Lescaractéristiques caractéristiquesProctor Proctorconstituent constituentdes descritères critèresd'identification d'identification d'un sol permettant de situer son état naturel par rapport d'un sol permettant de situer son état naturel par rapportààson sonétat état optimal optimalde demise miseen enoeuvre. oeuvre.
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Proctor Proctor
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CBR CBR L’essai L’essaiconsiste consisteààmesurer mesurerlalarésistance résistanceau aupoinçonnement poinçonnementd'un d'uncertain certain nombre d'éprouvettes de sol réalisées suivant un processus déterminé. nombre d'éprouvettes de sol réalisées suivant un processus déterminé. On Onassocie associede demanière manièrequasi quasisystématique systématiqueétude étudeProctor Proctoret etétude étudeCBR. CBR. On Ondétermine détermineles lescourbe courbede devariation variationde del'indice l'indiceCBR CBRimmédiat immédiatqui qui caractérisent directement la sensibilité à l'eau du sol considéré. caractérisent directement la sensibilité à l'eau du sol considéré.
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CBR CBR
Presse CBR
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LOSSAngeless Angeless LOSS L’essai L’essaiLos LosAngeles Angeles caractérise caractériselalarésistance résistanceaux auxchocs chocsou oulalarésistance résistanceàà lala fragmentation fragmentationdynamique. dynamique. L’essai L’essaiconsiste consisteààmesurer mesurerlalaquantité quantitéd’éléments d’élémentsinférieurs inférieursàà1,6mm 1,6mmproduite produitepar par lelematériau soumis aux chocs de boulets normalisés dans la machine Los Angeles. matériau soumis aux chocs de boulets normalisés dans la machine Los Angeles. Si SiMMest estlalamasse massede dematériaux matériauxsoumis soumisààl’essai l’essaietetmmlalamasse massedes desinférieurs inférieursàà 1,6mm 1,6mmproduits produitsau aucours coursde del’essai, l’essai,lelecoefficient coefficientLos LosAngeles Angeles(LA) (LA)est estdéfinit définitpar: par:
100 100m m MM
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MicroDeval Devalsous souseau eau Micro L’essai L’essai Micro Micro Deval Deval sous sous l’eau l’eau (MDE) (MDE) consiste consiste àà mesurer mesurer l’usure l’usure des granulats par frottement entre eux en présence de des granulats par frottement entre eux en présence de billes billes normalisées. normalisées.
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Equivalent de de sable sable Equivalent L’essai L’essaipermet permetde demettre mettreen enévidence évidencelalaproportion proportionrelative relativede depoussière poussière fine finenuisible nuisibleou oud'éléments d'élémentsargileux argileuxdans dansles lessols solsou ouagrégats agrégatsfins. fins.IlIlse se fait faitsur surdes desmatériaux matériauxinférieurs inférieursàà5mm 5mmou ouàà10% 10%de defines. fines.
éprouvettes Agitateur des
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les liants hydrocarbonés „
les liants hydrocarbonés sont des substances constituent essentiellement d’assemblage d’atomes de carbone et d’hydrogène et en faible quantité de soufre et d’oxygène ; qui au de particules solides (granulats) développent des forces d’adhésion et de cohésion qui assurent une certaine rigidité , des résistances à la déformation en traction, compression et cisaillement. les liants hydrocarbonés sont imperméables à l’eau et y sont insolubles. Ces produits ont des structures chimiques très complexes , ce sont des colloïdes : ils comprennent une phase continu et une phase dispersée. On distingue trois familles de liants hydrocarbonés :
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les goudrons : „
„
les goudrons : des produits qui dérivent de la houille , c’est à dire qui proviennent du traitement industriel de certains charbons. La houille étant elle même issue de la transformation géologique (par pression et température) de dépôts constitués par des débris végétaux. Le goudron est une suspension de carbone dans une phase huileuse aromatique.
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les goudrons :
Huile aromatique
Particules de carbone
Goudron
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les bitumes „
„
les bitumes : des produits qui dérivent du raffinage du pétrole brut. Le bitume : la phase continue est une huile visqueuse appelée maltènes. la phase dispersée dite asphaltènes est plus au moins mobile au sein des maltènes, elle est responsable de la couleur noire du bitume comme le carbone pour le goudron, et de ses propriétés mécaniques bien particulières.
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les bitumes
résine maltène asphaltène
Bitume
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l’asphalte „
l’asphalte : des matériaux naturels rigides constitués par une roche imprégnée d’hydrocarbures jusqu’à 20%. Ils sont extraits par abattage et transformés par concassage et broyage. L’asphalte est utilisé sous forme de poudre ou sous forme de mastic ( étanchéité, voirie, enrobés bitumineux peut apporter bitume et fines)
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Essais sur sur liants liants hydrocarbonés hydrocarbonés Essais 99 Pénétrabilité Pénétrabilité
99 Point Pointde deramollissement ramollissement(Bille (Billeet etanneau anneau:TBA) :TBA) 99 Ductilité Ductilité 99 Pseudo Pseudoviscosité viscosité
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Pénétrabilité Pénétrabilité La La pénétrabilité pénétrabilité est est défini défini comme comme lala profondeur profondeur d’enfoncement, d’enfoncement, exprimée en dixième de millimètres, d’une aiguille standard exprimée en dixième de millimètres, d’une aiguille standardpendant pendant55ss sous sousune unecharge chargede de100 100ggdans dansun unéchantillon échantillonde debitume bitumeàà25°C. 25°C. La La pénétrabilité pénétrabilité est est une une mesure mesure de de dureté dureté qui qui sert sert de de base base àà lala classification classificationdes desbitumes bitumespurs. purs.Ces Cesbitumes bitumessont sontcaractérisés caractériséspar pardeux deux nombres qui représentent les limites inférieure et supérieure de nombres qui représentent les limites inférieure et supérieure de lala pénétrabilité pénétrabilitéàà25°C 25°C( (exemple exemple40/50, 40/50,80/100,10/20,….). 80/100,10/20,….).
Essai de pénétrabilité sur le bitume
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Pointde deramollissement ramollissementou ou Point températurebille billeanneau anneau(TBA) (TBA) température Le Le Point Point de de ramollissement ramollissement appelé appelé aussi aussi température température bille bille et et anneau anneau (TBA) (TBA)caractérise caractériselelechangement changementde deconsistance consistancedu dubitume bitume. . L’essai L’essaiconsiste consisteààplacer placerdeux deuxbilles billesd’acier d’acierrespectivement respectivementdans dansdeux deux anneaux, l’ensemble est placé dans un bain d’eau chauffé à température anneaux, l’ensemble est placé dans un bain d’eau chauffé à température constante constante(5°C/min). (5°C/min).Sous Souslelepoids poidsde delalabille billeet etl’effet l’effetde delalatempérature température lelebitume bitumeflue flueet etquand quandlalapoche pochede debitume bitumeainsi ainsicrée créetouche toucheleleplateau plateau inférieure inférieuredu dubêcher, bêcher,on on note note lala température température atteinte atteinte qui qui caractérise caractérise lele Point Pointde deramollissement ramollissement(TBA). (TBA). Bille
anneau
avant
t° B.A
Après chauffa ge
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Ductilité) Ductilité) La La ductilité ductilité est est mesurée mesurée par par l’allongement l’allongement , , exprimée exprimée en en cm, cm, d’une d’uneéprouvette éprouvettede debitume bitumede deforme formenormalisée normaliséeque quel’on l’onétire étireàà vitesse vitesseet etààtempérature températurenormalisée. normalisée.
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Les bitumes purs CLASSES DESIGNATION 80/100
60/70
40/50
Point de ramollissement bille et anneau en degré centigrade
41 à 51
43 à 56
47 à 60
Pénétrabilité à 25°C, 100 gr, 5sec (en dixième de mm)
80 à 100
60 à 70
40 à 50
Ductilité à 25°C (cm)
>100
>80
>60
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Bitumes fluidifiés fluidifiés Bitumes La Laconsistance consistancedes desbitumes bitumesfluidifiés fluidifiés est estappréciée appréciéepar parun unessai essaide de pseudo viscosité qui consiste à mesurer le temps d’écoulement en pseudo viscosité qui consiste à mesurer le temps d’écoulement en secondes secondesde de50cm3 50cm3de debitume bitumeààtravers traversun unorifice orificecirculaire circulaireet etààune une température températurenormalisées normalisées(25°C (25°Cou ou40°C). 40°C). Plus Plusun unbitume bitumefluidifié fluidifiésera seravisqueux visqueuxplus plusililsera seralong longààs’écouler s’écouler et et plus le chiffre qui le caractérise sera élevé (c’est le contraire des plus le chiffre qui le caractérise sera élevé (c’est le contraire des bitumes bitumespurs). purs). Les Lesbitumes bitumesfluidifiés fluidifiéssont sontdistingués distinguéspar parleurs leurspseudo pseudoviscosité, viscosité,ilil existe existequatre quatreclasses classes (CB (CB400/600, 400/600,CB CB800/1400, 800/1400,CB CB10/15 10/15et etCB CB0/1), 0/1), les BF les plus utilisés au niveau des travaux routiers (enduit les BF les plus utilisés au niveau des travaux routiers (enduit superficiel, superficiel,imprégnation,…) imprégnation,…)sont sontCB CB800/1400 800/1400et etCB CB0/1. 0/1.
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Viscosimètrepour pour Viscosimètre bitumes fluidifiés fluidifiés bitumes
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Bitumes fluidifiés fluidifiés Bitumes CLASSES
DESIGNATION 0-1
10-15
400-600
800-1400
< 30 -
10 à 15 -
400 à 600 -
80 à 200
Pseudo viscosité, en secondes mesurée au viscosimètre : - orifice 4 mm à 25°C - orifice 10 mm à 25°C - orifice 10 mm à 40°C
Densité relative à 25°C
0,9 à 1,02
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0,92 à 1,04
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Bitumes modifiés „
Les performances des bitumes utilisés dans le domaine routier se trouvent parfois limités (trafic intense, climat, ….), pour les améliorer, l’une des voies consiste à ajouter des polymères et modifier ainsi, selon l’utilisation une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
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Bitumes modifiés la susceptibilité thermique °C ressuage , orniérage T° de ramollissement ramollissement
Plage des températures de service
T° de fragilité
rejets, fissures rupture
susceptibilité thermique
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Bitumes modifiés „
la cohésion Elle peut être définie comme l’énergie nécessaire pour rompre un film de bitume, elle varie en fonction de la température. Le but de la modification est d’augmenter la cohésion et d’obtenir ainsi une consistance satisfaisante dans toutes les gammes de températures de service.
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Bitumes modifiés „
L’élasticité Sous l’effet du trafic et des variations de la températures, les matériaux et les liants se déforment ; l’élasticité est l’aptitude à er cette déformation de façon réversible sans rompre. Le but de la modification est de l’améliorer et de la maintenir dans la gamme la plus large des températures d’utilisation.
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Bitumes modifiés „
La résistance à la fatigue Sous l’effet du trafic les matériaux sont sollicités de façon répétée et consomment progressivement leur capital de résistance. La modification vise à augmenter ce capital surtout à basse température.
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Processus de la modification „
„
Les polymères sont des composés macromoléculaires issus de la chimie organique. Ils sont incorporés aux bitumes purs, pour obtenir des bitumes modifiés. une première étape de la modification consiste à disperser le polymère dans le liant de base, la modification se poursuit par : „ „
„
Une dissolution partielle ou totale du polymère ; Un gonflement du polymère qui absorbent une fraction du liant de base ; Une réaction chimique du polymère avec le liant de base généralement sous l’action d’un catalyseur (phénomène de greffage).
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Processus de la modification „
Les deux catégories de polymères (élastomères thermoplastiques) les plus utilisés pour la modification des caractéristiques des bitumes sont les copolymères d’éthhylène et d’acétale de vinyle (E.V.A) et les copoLymères de Butadiène et de styrène (S.B.R) s’il s’agit de copolymères statistiques réticules et (S.B.S) s’il s’agit de copolymères triséquencés) ou d’isoprène et de styrène (SIS)
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Les émulsions de bitumes „
Les émulsions de bitumes sont des dispersions intimes de deux produits insolubles l’un dans l’autre. Pour les émulsions de bitumes, la phase dispersée est constituée par le bitume et la phase dispersante est constituée par l’eau additionnée de divers produits ( acide ou base). Les globules de bitumes sont tapissées par un film protecteur d’émulsifiant.
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Les émulsions de bitumes „
Les molécules d’émulsifiant ont une partie apolaire présentant une grande affinité pour le bitume ce qui leur permet de se piquer dans les globules de bitumes. La partie polaire émerge dans l’eau et crée en s’ionisant des charges électriques à la surface des particules de bitumes. Ces charges sont de même signes, elles forcent les particules de bitumes à se repousser par répulsion électrostatique et empêchent donc leur agglomération.
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Les émulsions de bitumes Une émulsion est définie par : „ La nature ionique : la polarité des globules de l’émulsion est déterminée par la nature de l’émulsifiant, on distingue : „ „
„
les émulsions anioniques dans lesquelles les charges électriques sont négatives ; les émulsions cationiques dans lesquelles les charges électriques sont positives ;
la teneur en liant : on peut fabriquer des émulsions de diverse teneurs en liant selon l’utilisation.
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Les émulsions de bitumes Teneur en liant 55% 60% 65% 69% et plus
Utilisation Réparation, imprégnation, couches d’accrochage Réparation, fabrication d’enrobés à froid ou grave émulsion Grave émulsion, enduit superficiel,… Répandage pour enduit superficiel
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Les émulsions de bitumes „
Mécanisme de rupture : il y’a rupture d’une émulsion lorsque la phase dispersée se sépare de la phase dispersante. La rupture est provoquée soit par évaporation de la phase dispersante, soir par adhésion des particules de bitume avec les granulats.
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Les émulsions de bitumes „
„
Les émulsions anioniques rompent mieux avec les matériaux basiques tels que les calcaires. Les émulsions cationiques rompent mieux avec les matériaux basiques ou acides, c’est pour cette raison qu’elles sont les plus utilisées. La rupture peut être plus ou moins rapide et varie en fonction de plusieurs facteurs dont la formulation des émulsions .
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Les émulsions de bitumes Les émulsions à rupture rapide sont utilisées pour les travaux de répandage et de pénétration, les émulsions à rupture lente sont utilisées pour les travaux d’enrobage et de stabilisation et pour les imprégnations. Récemment sont apparues sur le marché des émulsions à rupture contrôlée, donnant une maturation plus rapide et donc des performances améliorées du liant résiduel après rupture. 19/03/2011
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Les émulsions de bitumes „
Viscosité de l’émulsion : la viscosité des émulsions est un facteur important que l’on peut faire varier en jouant sur plusieurs facteurs . elle est mesurée par le viscosimètre Engler. L’essai consiste à comparer le temps d’écoulement de l’émulsion, à travers un orifice calibré, au temps d’écoulement de la même quantité d’eau. Elle se mesure en degré Engler qui sont des rapports de temps
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Les émulsions de bitumes Viscosité Viscosité de la phase dispersante
Teneur en bitume
Dimensions des particules de bitume
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Les émulsions de bitumes Enduit superficiel
Usages
Désignation
Teneur en eau en %
Pseudo Viscosité à 25°C (°E) Homogénéité % de particules supérieures à 0,63mm % de particules comprises entre 0,63 et 0,16. Stabilité au stockage % (°) Emulsion à stockage limité Emulsion stockage
Classe Métho de d’essai
R
Emplois partiels
Semi-
apide
Stabilisatio n
Enrobage
rapide
Lente
Surstabilisée
R.65
R.69
SR. 65
SR. 65
L. 65
SS. 55
RLE AC3T 965 RLE AC.6 à 1965
Inf. à 37
Inf. à 32
Inf. à 37
Inf. à 37
Inf. à 37
Inf. à 47
Sup.à 6
Supérieur à 15
Supérieur
à6
Sup. à 6
Supérieur à 15
Pr
……..
………………. Inférieur à
0,1………
……..
……………….
T. 66.016
……..
………………. Inférieur à
0,25…….
…….
……………….
Inf. à 5 -
Inf. à 5 Inf. à 5
Inf. à 5
Inf. à 5
SFERB Inf. à 5 -
Inf. à 5
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Essais sur sur m mélanges aux liants liants Essais élanges aux hydrocarbonés hydrocarbon és 99 Essai EssaiMarshall Marshall
99 Essai EssaiDuriez Duriez 99 Essai Essaiààla laPresse PresseààCisaillement CisaillementGiratoire Giratoire::PCG PCG 99 Essai Essaide demodule modulede derigidité rigidité 99 Essai Essaide defatigue fatigue
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SpécificationsEB EB Spécifications
Spécifications Marshall et L.P.C pour les enrobés bitumineux
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Essai Marshall Marshall Essai L’essai L’essaiMARSHAL MARSHALconsiste consisteààcompacter compacterdes deséprouvettes éprouvettesd’enrobé d’enrobédans dans un unmoule moulecylindrique cylindriquede de10cm 10cmde dediamètre diamètreààl’aide l’aidede dechocs chocsproduits produits par parlalachute chuted’une d’unedame damede depoids poidset etde dehauteur hauteurnormalisés. normalisés. Sur les éprouvettes ainsi confectionnées on détermine Sur les éprouvettes ainsi confectionnées on détermine : : 99La Lastabilité stabilitéMarshall Marshall: :c’est c’estlalarésistance résistanceààl’écrasement l’écrasementdiamétral diamétral àà 60°c, 60°c, 99Le Lefluage fluageMarshall Marshall(dixième (dixièmede demm) mm): :valeur valeurde del’affaissement l’affaissement de l’éprouvette selon son diamètre vertical au moment de l’éprouvette selon son diamètre vertical au momentde delala rupture rupture 99lalacompacité compacité: :lelepourcentage pourcentagedes desvides videsde del’éprouvette l’éprouvette fabriquée, fabriquée, cette cettecompacité compacitépeut peutêtre êtreprise prisecomme commecompacité compacitéde deréférence référence pour le chantier. pour le chantier.
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Presse Marshall Marshall Presse
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Essai Duriez Duriez Essai L’essai L’essaiDURIEZ DURIEZconsiste consisteààsoumettre soumettredes deséprouvettes éprouvettescylindriques cylindriques normalisés à une compression statique pendant un temps normalisés à une compression statique pendant un tempsdonné, donné,les les éprouvettes éprouvettesainsi ainsifabriquées fabriquéessont sontconservés conservéssept septjours joursààl’air l’airet etààl’eau l’eau (à (à18°C) 18°C)puis puisces ceséprouvettes éprouvettessont sontécrasées écraséesààlalacompression compressionsimple simple pour déterminer : pour déterminer : 9La 9Larésistance résistancedes deséprouvettes éprouvettesconservés conservésdans dansl’air l’air: :RR 9La 9Larésistance résistancedes deséprouvettes éprouvettesconservés conservésdans dansl’eau l’eau: :rr Le Lerapport rapportr/R r/Rappelé appelérapport rapportd’immersion/compression d’immersion/compressiontraduit traduiten en quelque sorte la tenue à l’eau de l’enrobé. quelque sorte la tenue à l’eau de l’enrobé. on onmesure mesureégalement égalementlalacompacité compacitédes deséprouvettes éprouvettesLC LC qui quiest esttrès très souvent prise comme compacité de référence pour le chantier. souvent prise comme compacité de référence pour le chantier.
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Equipements pour pour Equipements essais Duriez Duriez essais
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Presseààcisaillement cisaillement Presse giratoire::PCG PCG giratoire L’essai L’essaiconsiste consisteààcompacter compacter, , par parpétrissage pétrissagesous sousune unefaible faiblecompression compression statique, un cylindre de mélange hydrocarboné contenu dans un statique, un cylindre de mélange hydrocarboné contenu dans unmoule moulelimité limitépar par des pastilles et maintenu à une température constante pendant toute la durée de des pastilles et maintenu à une température constante pendant toute la durée de l’essai. l’essai. Le Lepétrissage pétrissageest estprovoqué provoquépar parlelemouvement mouvementde del’axe l’axede del’éprouvette l’éprouvettequi qui engendre une surface conique de révolution de sommet O et d’angle au engendre une surface conique de révolution de sommet O et d’angle ausommet sommet2α 2α pendant que les extrémités de l’éprouvette restent perpendiculaires à l’axe de la pendant que les extrémités de l’éprouvette restent perpendiculaires à l’axe de la surface surfaceconique conique. . La Lasection sectionetetlalamasse massede del’éprouvette l’éprouvetterestent restentconstantes, constantes,sa sahauteur hauteurdiminue diminue continuellement. continuellement. L’enregistrement L’enregistrementde decette cettedernière dernièrepermet permetd’établir d’établirl’évolution l’évolutiondu dupourcentage pourcentagede de vides du matériau, en fonction du nombre de girations. vides du matériau, en fonction du nombre de girations.
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Presse àà cisaillement cisaillement Presse giratoire :: PCG PCG giratoire
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Presseààcisaillement cisaillement Presse giratoire::PCG PCG giratoire
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Essai d’orniérage d’orniérage Essai L’essai L’essai aa pour pour objectif objectif d’apprécier d’apprécier la la résistance résistance àà l’orniérage l’orniérage des descouches couchesde deroulement. roulement. On Ondétermine déterminela laprofondeur profondeurd’ornière d’ornièreprovoquée provoquéepar parle leage age d’un d’unpneumatique pneumatiquesur surune uneplaque plaqued’enrobés d’enrobésbitumineux bitumineuxàà60°C. 60°C.
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Essai d’orniérage d’orniérage Essai
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Essaide demodule modulede derigidit rigidité sur Essai é sur EB EB
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Modélisation de l’essai, voir figure ci-après : L
„
T L’expression du module de rigidité en appliquant la formule (A) est:
Em= L(ν+0,27) DT
„
Avec : L : Force verticale appliquée exprimée en N. D : Amplitude du déplacement horizontal en mm. T : L’épaisseur de l’éprouvette en mm.
„
ν : Coefficient de Poisson (généralement égal à 0.35 à 20°).
„ „ „
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Essai de de module module Essai
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Essai de fatigue sur EB
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Essais de de fatigue fatigue Essais L'objectif L'objectifde decet cetessai essaiest estdouble double: : d'une d'unepart partmesurer mesurerlelemodule modulecomplexe complexede derigidité rigidité(norme (normeet etangle anglede dephase) phase) d'un d'unmatériau matériaubitumineux bitumineuxààdifférentes différentestempératures températureset etfréquences fréquencesde de sollicitation sollicitation
G(iω)=|E|eiϕ=E1+iE2 G(iω)=|E|eiϕ=E1+iE2 |E|= |E|= E ² + E ²
1
2
et etd'autre d'autrepart partévaluer évaluerlalarésistance résistancedu dumatériau matériauààlalafatigue fatiguesous souschargement chargement répété. répété. La Laméthode méthodeconsiste consisteààsoumettre soumettreune uneéprouvette éprouvettede de forme parallélépipédique, à une flexion sinusoïdale forme parallélépipédique, à une flexion sinusoïdalealternée. alternée. L'essai peut être réalisé tant en contrainte imposée qu'en L'essai peut être réalisé tant en contrainte imposée qu'endéformation déformationimposée. imposée.
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Critères retenus pour le dimensionnement des chaussées souples
Rappel critère à vérifier : L’allongement εt à la base des couches bitumineuses doit être inférieure à une valeur issible : ε(NE, θeq,f)Kr.Kc.Ks Avec ε(NE, θeq,f) = ε6 (θeq,f) (NE/106 )b b : pente de la droite de fatigue Kr : coefficient lié au risque de calcul, dispersion de l’épaisseur et dispersion des résultats des essais de fatigue Kc est un coefficient de calage (ajustement des résultats du modèle de calcul au comportement observé de la chaussée); Ks : coefficient tenant compte de l’hétérogénéité de la portance d’une couche de faible rigidité ant la couche liée
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Essaide defatigue fatigue Essai
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*
19/03/2011
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Élaboration des lois de fatigue au laboratoire Résultats de Ben Abid
Exemple d’élaboration de la droite de fatigue
Déform ation(10-6 )
1000
***** ***** *****
200 180 150 100
85
10 100
1000
10000
100000
1000000 1.000.000
10000000
Nombre de cycles
19/03/2011
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Élaboration des lois de fatigue au laboratoire Résultats de Ben Abid
(40/50)
1000
-0.1873
Déform ation(10-6 )
85
100
85
Pente
ε
6
10 100
19/03/2011
1000
10000
100000
Nombre de cycles
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1000000 1.000.000
10000000
81
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Module de rigidité pour EB E (MPa)
100000
10000
1000
100 -10
0
10
20
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30
40
T °c
50
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Merci pour votre attention
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