sensibilité à l’eau - pn mure...2015/10/13 · e40 v38/45 2,3 0,3 7,2 101 5 ressuage du liant...

Sensibilité à l’eau

des enrobés bitumineux

Dr. Stefan Vansteenkiste Centre de Recherches Routières (CRR)

Journée d’échange Project National MURE:

Sensibilité à l’eau & adhésivité – 12 octobre 2015

INDURA – Lyon

2

Journée d’échange MURE: sensibilité à l’eau & adhésivité, Lyon 12 Octobre 2015

Au menu

Facteurs à l’origine des dégradations

Essais pour déterminer la sensibilité à l’eau

Expériences avec l’essai de sensibilité à l’eau par traction

indirecte (ITS-R)

Perspectives

3


Sollicitations induites et facteurs à l’origine de

dégradations

O2

O2 O2

T+/- NaCl

L’eau

4


Dégradations suite à l’action de l’eau

Sensibilité à l’eau associée à la perte de résistance et de

durabilité importante caractéristique performantielle des

enrobés (obligatoire dans étude préalable ou ITT)

Lien avec adhésion entre le liant bitumineux (ou le mastic)

et les granulats (énergie de surface)

Dégradations de la route – diverses formes,

telles que:

‘Stripping’ ou désenrobage

Plumage

Nid de poule

Infiltration de l’eau par fissuration + action gel-dégel

Etc…

5


Dégradations suite à l’action de l’eau

6


Essais pour déterminer la sensibilité à l’eau

Trois options:

méthode A: par traction indirecte (EN 12697-23)

méthode B: par compression (essais Duriez) – uniquement en France!

méthode C: ‘Static immersion test using soft asphalt’ – pas

d’expérience

7


Principe:

Basé sur la diminution de la résistance des carottes giratoires*

suite à leur conditionnement:

Sensibilité à l’eau par traction indirecte

72 h dans de l’eau à 40 °C

*note: carottes « faiblement » compactées (jusqu’à 25 girations) pour un effet maximal du conditionnement

Saturation sous vide

8



Détermination de la résistance à la traction indirecte des éprouvettes

bitumineuses (EN 12697-23):

Conditions d’essai:

Vitesse de déplacement: 50 mm/min

Température d’essai: 15°C

(EN 13108-20)

L’ITS est mesurée sur 6 éprouvettes

3 non conditionnées (série “sèche”)

3 conditionnées selon la EN 12697-12 (série “humide”)

ITS: Résistance à la traction indirecte

9



Splijtsterkteproef :

___ niet geconditioneerd / --- geconditioneerd.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

0 1 2 3 4 5

Verplaatsing (mm)

Kra

ch

t (k

N)

58-9

58-11

58-14

58-10

58-12

58-13

Déplacement (mm)

Forc

e (

kN

)

3 éprouvettes sèches

3 éprouvettes humides

%100.(%)secITS

ITSITSR humide

Résultat d’essai (ITS-R):

10


Expériences avec l’essai ITS-R

Précision de l’essai:

Répétabilité: r = 15% ( 5%)

Reproductibilité: R = 23% ( 8%)

Basé sur des essais croisés aux Etats-Unis dans le passé

Une valeur de R = 23%: assez élevée

Le pouvoir discriminant de l’essai est limité

Problème de définir des classes (actuellement par 10%)

Problème pour imposer des critères (par l’administration)

Des résultats divergent entre différents laboratoires

11



Impact des constituants – influence du type de bitume sur la

sensibilité à l’eau d’un enrobé SMA10

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

bm1 bm2

bindmiddeltype

ITS

-R (

%)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

HR

(%

)ITS-R

HR

Vides (%)

12



Impact des constituants – influence du type de pierres sur la

sensibilité à l’eau d’un enrobé SMA10

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

grind porfier

steensoort

ITS

-R (

%)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

HR

(%

)

ITS-R

HR

gravier porphyre

Vides (%)

13



Impact des constituants – influence du type de filler (ajout

de chaux hydratée) sur la sensibilité à l’eau d’un enrobé

SMA10

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

IIa Ka5 Ka20 Ib

vulstoftype

ITS

-R (

%)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

HR

(%

)

ITS-R

HRType filler Filler

composite

Vides (%)

14



Effet du recyclage – variantes EME de planches

expérimentales à Kontich (E19 Bruxelles – Anvers)

Aucune influence négative, souvent une augmentation

valeur ITSR > 100% Explication?

15



Enrobés tièdes (technique de mousse bitume) – variantes

planches expérimentales à Anvers (2015)

Eprouvettes giratoires (25 girations) à partir de vrac produit

en centrale d’enrobage

Enrobés tièdes ITS avant conditionnement

(MPa)

ITS après conditionnement

(MPa) ITS-R (%)

AC10 surf + 20% recyclage 2,45 1,76 72 ± 3

SMA10 1,16 0,80 69 ± 2

AC20 sous-couche 2,19 1,28 58 ± 3

AC20 sous-couche

+ 50% recyclage 2,30 1,13 49 ± 5

EME 2,69 1,90 71 ± 4

EME + 20% recyclage

(B15/25) 2,62 2,59 99 ± 8

EME + 20% recyclage

(B35/50) 2,15 2,24 104 ± 4

16



Validation du résultat de l’essai – expériences in situ

L’étude comprend 15 chantiers routiers 22 sections

SMA10 ou SMA 6,3, en général bitume PmB (exception

pour deux cas)

Construction entre mars 2004 et août 2009

Certains chantiers comprennent variantes de SMA

évaluation de l’effet d’un filler modifié avec de la chaux hydratée

Essais de sensibilité à l’eau a posteriori sur des carottes

Observation des dégradations par inspection visuelle

17



Route Filler vides

(%)

%

bitume

ITSR (%)

(15°C)

Observations (2014)

E17 V38/45 4,9 1,6 n.d. 68 6 Aucune dégradation

E19 V38/45 6,9 0,9 6,7 92 3 Aucune dégradation

A2 V38/45 5,7 0,7 7,0 87 4 Aucune dégradation

E19 V38/45 5,3 0,4 6,9 91 2 Probèmes d’orniérage couches de

base

N760 V38/45 4,1 0,8 6,6 94 8 Aucune dégradation

N76 V38/45 2.3 0.8 6,9 88 3 Aucune dégradation

N358 V38/45 5,3 2,8 7,4 82 18 Nids de poule quelques mois après la

construction; plumage progressif dans

les années qui ont suivi réparations

en 2012

R23 Ka20 0,9 0,2 6,6 91 2 Ressuage du liant faible teneur en air

R8 Ka20 4,6 1,9 6,4 100 4 Aucune dégradation

E40 V38/45 2,3 0,3 7,2 101 5 Ressuage du liant faible teneur en air

18



Route Filler vides

(%)

%

Bitume

ITSR

(%)

(15°C)

Observations

E17 Ka20 9,7 0,8 6,6 100 16 Texture superficielle ouverte due à un

compactage insuffisant, corrections

effectuées pour améliorer l’uni

N132

RL km 9.700 V38/45 3,5 0,3 6,4 90 5 Aucune différence entre les variantes

de SMA contenant des fillers Ka20 ou

V38/45;

Aucune section ne présente de

dégradations

RL km 9.805 V38/45 6,0 0,3 6,4 78 1

LL km 9.700 Ka20 8,3 0,4 6,5 87 2

R25

Ref. section V38/45 6,1 0,3 6,6 90 3 Aucune différence entre les variantes

de SMA contenant des fillers Ka5 ou

V38/45;

Aucune section ne présente de

dégradations

Test section Ka5 2,6 0,4 6,7 88 2

Une grande majorité des mélanges SMA est caractérisée par une faible

sensibilité à l’eau. Les exceptions peuvent être reliées à des dégradations

telles que du plumage ou du désenrobage

19



Validation in situ - expérience aux Etats-Unis

PDI = pavement distress

index

Kanitpong et al., Int. J.

Pav. Eng (2008)

20



Validation in situ - expérience aux Etats-Unis

Réf. Bitval report (2006)

http://bitval.fehrl.org/fileadmin/bitval/BitVal_final_report.pdf

En général: de nombreux points d’interrogation

concernant les essais de sensibilité à l’eau

21


Perspectives

Il est nécessaire de rendre l’essai plus discriminant:

Faire varier T et le temps de conditionnement

Ajouter des sels (déverglaçage)

Cycles gel-dégel additionnels (exemple des Etats-Unis)

Nouveaux tests/essais:

MIST (‘Moisture Induced Sensitivity Tester’)

22


Perspectives

MIST (‘Moisture Induced Sensitivity Tester’)

• Simulation de l’effet de pompage

(trafic) pression interstitielle

• Distinction entre les effets à court et

à long terme (cinétique de diffusion

de l’eau)

• Recherche académique (Varveri et

al, TRB 2014, Delft Univ. Of

Technology)

23


Merci pour votre attention!

[email protected]

sensibilité à l’eau - pn mure...2015/10/13 · e40 v38/45 2,3 0,3 7,2 101 5 ressuage du liant...

Documents