PROJET 1A-3 -...
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PROJET 1A-3 :
ÉVALUATION DES PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES ET PHYSIQUES DES MATÉRIAUX RECYCLÉS PRODUIT PAR RETRAITEMENT EN PLACE
Jonas Depatie
Plan de la présentation
o Mise en contexte
o État des connaissances
o Orientation et objectifs du projet
o Matériaux et approche
o Résultats
• Laboratoire
• Chantier
o Discussion
o Conclusion
Mise en contexteo Important travail de réhabilitation des chaussées
Enjeux
Diminution des ressources en granulats et augmentation du coût de transport
En 2008, environ 4,5 millions de tonnes de résidus proviennent du secteur de la construction. (en grande partie des infrastructures routières)
Une très forte proportion des structures de chaussée sont souples
Une solution envisageable:
Réutilisation des matériaux bitumineux
o Pour l’instant, les démarches entreprises semblent favoriser la récupération des résidus
Toutefois, la performance des granulats bitumineux recyclés (GBR) reste à démontrer
Marquis et al. 1998
• Classification en 7 types de MR (trois constituants)
• MR-6 et MR-7 utilisés uniquement dans les accotements en raison de leur haute teneur en bitume (limite à 50%)
La classification
État des connaissancesTableau synthèse
travaux Mélange Densité Sèche WoptSusceptibilité
à l'eauCBR
Module
Réversible
Déformation
PermanenteCooley (2005) oui ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ - ↓↓↓↓ - -
Garg & Thompson (1996) non ↓↓↓↓ ↑↑↑↑ - ↓↓↓↓ - -
Mac Gregor (1999) oui - - aucun changement - ↑↑↑↑ -
Bennert & Maher (2005) oui ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ ↑↑↑↑ - ↑↑↑↑ -
Papp (1998) oui ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ - - ↑↑↑↑ -
Sayed (1993) non - ↓↓↓↓ - ↓↓↓↓ - -
Taha (1999) oui ↓↓↓↓ - aucun changement ↓↓↓↓ - -
Trzebiatowski (2005) non ↓↓↓↓ - ↓↓↓↓ - - -
Locander (2009) oui ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ - - -
Guthrie (2007) oui ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ aucun changement ↓↓↓↓ - -
Gupta S.C. (2009) oui ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ - ↑↑↑↑ ↑↑↑↑
Saeed (2008) oui - - ↓↓↓↓ - aucun changement ↑↑↑↑
Tabakovic (2010) oui - - ↓↓↓↓ - -
Bergeron (1995) oui ↓↓↓↓ - ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ ↓↓↓↓ -
Koostra (2010) oui - - - - - ↑↑↑↑
Constatations sur le terrain:
Variabilité contrôlée par :�Épaisseur non constante du revêtement�Granulométrie dictée par la vitesse de décohésionnement
Difficulté à obtenir la compaction voulue�Variation de la densité�Post compaction importante
Orientation du projet
o Quantifier l’influence de l’ajout de GBR comme matériaux de fondation, sur la déformation permanente.
o Vérifier les préjudices des matériaux recyclés au niveau de la variabilité sur chantier et de la compaction
ObjectifsÀ partir des différents besoins relevés, il est possible d’identifier les principaux objectifs suivants :
o Identifier les caractéristiques qui contribuent au bon comportement mécanique en laboratoire;
o Quantifier les propriétés mécaniques, leur variabilité, l’évolution de la densité des MR et son effet sur les autres propriétés ;
o Quantifier la variabilité et les propriétés physiques des MR échantillonnés en chantier
o Identifier des solutions techniques aux problèmes;
Matériaux et approche
o Matériaux:
- Résidu de planage (GBR)
- Granulat de calcaire MG-20
o Utilisation de mélanges à différentes teneurs en GBR :
0 - 30 - 50 - 60 et 70 %
o Dans le but de limiter les variables:
Granulométrie fixée
Essais sur matériaux recyclés
Laboratoire
RigiditéDéformation Permanente
SimulateurCellule
Triaxiale
Chantier
VariabilitéPropriétés
mécaniques
Les Résultats:Influence de l’ajout de GBR
Essais sur matériaux
Déformation Permanente
SimulateurCellule
Triaxiale
Chantier
VariabilitéPropriétés
mécaniques
Évaluation de la rigidité (LC 22-400)
100 kPa
400 kPa
700 kPa
La contrainte transmise à la fondation peut variée entre 50 kPa et 150 kPa
Donc l’effet des GBR est considéré nul, si utilisés dans des conditions de chaussées
Essais sur matériaux
Rigidité
Simulateur
Chantier
VariabilitéPropriétés
mécaniques
Les Résultats:Influence de l’ajout de GBR
Déformation PermanenteRésultats obtenus
Le But :
Obtenir un modèle
fonction de la Ɵ
et du % GBR
Isoler chaque palier
Modèle de Dresden
Déformation PermanenteObservations:
o Légère augmentation du taux de déformation avec l’augmentation du %GBR
o Cassure à 50% GBR
Modèle bilinéaire
Reliant la valeur de B à la contrainte et au %GBR
Déformation Permanente
1. On connait le dimensionnement de la chaussée avec granulats conventionnels
(module de l’enrobé et épaisseur de l’enrobé pour estimer la contrainte)
2. On vient estimer le B selon le dimensionnement (contrainte dans la fondation)
3. On vient poser ce B obtenu pour un %GBR plus élevé afin d’obtenir une valeur
admissible de σσσσd
4. En connaissant le σσσσd admissible, on évalue le renforcement d’enrobé qu’il faut
ajouter pour obtenir ce σσσσd par méthodes mécanistes (Boussinesq)
Utilisation : corriger la hauteur d’enrobé afin d’obtenir, dans la fondation, une contrainte telle que le taux de déformation à cet état de contrainte est comparable à un matériau vierge (0%GBR).
Essais sur matériaux
Rigidité
Cellule Triaxiale
Chantier
VariabilitéPropriétés
mécaniques
Les Résultats:Influence de l’ajout de GBR
Essais au simulateur (déformation permanente)
Simulateur
Effet GBR
50%GBR 70%GBR
Méthode palliative
70%GBR + géogrille
Simulateur2 types de mesures:
� Déflection
� Orniérage
Mesure de l’orniérage
Mesure de la déflection
Résultats des simulateur
A B εεεε p % RMSE
50%GBR 0,925 0,465 5,45 6,87E-03
70%GBR 0,654 0,408 2,94 1,96E-02
70%GBR + géogrille 0,387 0,338 1,26 2,16E-02
εεεε p % = A(N/1000)B
Bénéfice de l’ajout d’une géogrille:≈ 53% de εp%
Évaluation de l’effet de la compaction: Variation du B de 15%
Essais sur matériaux
Laboratoire
RigiditéDéformation Permanente
Cellule Triaxiale
Simulateur
Les Résultats:Variabilité des matériaux retraités
Essais sur chantier
o Étude de la variabilité des matériaux et des propriétés mécaniques sur chantier
o 3 chantiers pour permettre la comparaison avec les résultats de laboratoires
� Autoroute 55, Drummondville
� Chemin du Hiboux, Stoneham
� Route 364, St-Alban
o Essais sur les sections de route:
� Nucléodensimètre : mesure la densité et la teneur en eau en place
� Déflectomètre à charge tombante (LWD): mesure du module en place
� Pénétromètre dynamique (DCP): mesure la résistance à l’enfoncement de la couche
o Essais en laboratoire:
� Granulométrie et caractérisation (densité, Proctor, etc.)
� Déformation permanente
Procédure
1. Après chaque aller-retour de rouleau compacteur, prendre une
mesure de nucléodensimètre et de LWD aux points 3, 6 et 9,
jusqu’à obtention de la compacité max ;
2. Après l’obtention de la compacité, prendre une mesure de
nucléodensimètre, LWD, DCP et un échantillon pour chacun des
12 points de la section.
Évolution de la compaction A-55
44 m
Variabilité longitudinale
Chantier Moyenne Écart-typeCoefficient de variation
A-55 127,64 11,05 0,09
Rt. 364 127,53 10,73 0,08
Stoneham 119,50 12,48 0,10
Résultats LWD
Chantier Moyenne Écart-typeCoefficient de
variationA-55 5,79 0,57 0,10
Rt. 364 6,87 0,40 0,06
Stoneham 7,90 0,67 0,09
C-S 4+460 8,68 0,81 0,09
C-S 9+000 8,76 0,78 0,09
Variabilité %Fines
Variabilité LWD
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
A-55 ROUTE 364 STONEHAM C-S 4+460 C-S 9+000
pas
san
t 8
0 u
m (
%Fi
nes
)
Variation du pourcentage de fines
Variabilité en profondeur
Résultats d’essais DCPFigure typique
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
350,00
400,00
450,00
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
pro
fon
de
ur
(mm
)
enfoncement par coups (mm)
Fondation recyclée
Fondationen place
Sommet
Milieu
Base
Variabilité en profondeur
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
A-55 ROUTE 364 STONEHAM C-S 4+460 C-S 9+000
DC
PI m
oye
n (
mm
/co
up
s)
Sommet de fondation (0-100 mm)
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
A-55 ROUTE 364 STONEHAM C-S 4+460 C-S 9+000
DC
PI m
oye
n (
mm
/co
up
s)
Milieu de fondation (100-200 mm)
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
A-55 ROUTE 364 STONEHAM C-S 4+460 C-S 9+000
DC
PI m
oye
n (
mm
/co
up
s)
Base de fondation (200-300 mm)
Variation des modules
Effet de cette couche:Augmentation de 5% du taux de déformation (B) global de la couche retraitée
Ce qui ressort de l’étudeo Module Réversible (rigidité)
• Comparable au matériaux vierges
• Peu sensible à l’eau < 50% GB
o Déformation Permanente• Taux d’accumulation plus
important
• Problématique > 50% GB
• Méthode de renforcement (B)
o Méthode palliative• Utilisation d’une géogrille
• Diminue la déformation permanente d’environ 50%
o Variabilité des matériaux retraités
• Du même ordre que les matériaux standards
o Sensible à la compaction• Épaisseur de couche
• Mauvaise compaction en fond de couche
En conclusion
� Les matériaux retraités présentent des comportements différents (encore méconnus)
� Étude importante dans un contexte mécaniste-empirique
�Compaction en chantier à revisiter