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Caractérisation d'un enrobé bitumineux haute performance et évaluation de son utilisation en couche de base en remplacement d'une grave bitume

Diakité, Ibrahim Soumaïla (2014). Caractérisation d'un enrobé bitumineux haute performance et évaluation de son utilisation en couche de base en remplacement d'une grave bitume. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La production annuelle de grave bitume (GB) au Québec représente 17% de la production totale d’enrobé, soit 682 757 tonnes derrière ESG10 (soit 49,9%). Largement employés en couche de base, les graves bitumes répondent favorablement aux performances attendues d’eux. Par ailleurs, l’élaboration des graves bitumes nécessite l’emploi de plusieurs classes granulaires pour respecter les exigences de la norme LC. De plus le taux de liant reste élevé dans les graves bitumes, ce qui augmente leur coût de production quand on sait que le prix des matériaux grimpe de jour en jour en raison de la diminution des réserves existantes et du coût des technologies utilisées pour leur extraction.

L’objectif principal du présent programme de recherche est la formulation et la caractérisation d’un enrobé bitumineux haute performance ayant les mêmes performances que la grave bitume présentement sollicitée dans la couche de base de nombreuses chaussées.

Pour ce faire, plusieurs enrobés formulés avec des teneurs en filler variant de 9,5% à 15% ont été fabriqués avec un bitume de classe 64-28. Ils ont été formulés suivant le principe d’optimisation granulaire des enrobés SMA Cpack mises au point à l’ETS. Seulement deux formules parmi les enrobés fabriqués ont été retenues pour la caractérisation. Le premier enrobé EBHP-20_11% (avec 11% de filler) est le fruit de l’optimisation, tandis que le second EBHP 20_15% (avec 15% de filler) a été retenu pour savoir l’influence qu’a une variation du taux de filler sur les performances de ce type d’enrobé.

Finalement les propriétés des deux enrobés EBHP-20, ont été comparées entre eux dans un premier temps, et comparées à celles d’une grave bitume (GB 20) qui avait déjà été formulée et caractérisée avec un bitume de classe 64-28.

Les résultats montrent que l’EBHP-20_11% peut effectivement remplacer la GB-20 comme couche de base dans la chaussée puisque les résultats de l’essai d’orniérage pour les deux enrobés sont très proches; l’essai de TSRST indique qu’avec un même bitume (64-28), les températures de rupture des EBHP-20 sont en général inférieures ou égales à celles des GB 20; Concernant l’essai de module complexe, les EBHP-20 donnent des valeurs de module à 10 °C et 10 Hz, légèrement en dessus de celle de la GB-20. Les résultats des essais de fatigue montrent que l’EBHP-20_11% a une performance moindre que celle de la GB-20. Par contre, l’EBHP-20_15% donne une valeur de ε6 très proche de celle de la GB-20. Il a été constaté également que l’augmentation de la teneur en filler améliore nettement la résistance à la fatigue.

Résumé traduit

The annual production of grave-bitume (GB) in the province of Quebec, of 682 757 tons represents 17% of the total production, just behind ESG-10 with 49,9%. Used as base layer, the grave-bitume can withstand easily the stresses from traffic. The mix design of GB requires two different aggregates stockpile. Also, the amount of binder needed is rather high, which makes those mixes expensive.

The main objective of this research program was to design and characterize a high performance bituminous mix EBHP with the comparable performance of a GB used as a base layer in a flexible pavement.

In order to achieve this, different mixes with different filler content, from 9,5% to 15% were designed with a PG 64-28 bitumen. Those mixes were designed following the aggregates packing optimization used for the SMA-Cpack developed at ETS. Only two mixes were characterized, the EBHP-20_11% with 11% filler and the EBHP-20_15% with 15% filler. They were selected to study the influence of the amount of filler on the thermo-mechanical characteristics.

The results have shown that the EBHP-20_11% can replace the GB-20 as a base layer mix in a flexible pavement because rutting resistance results from both mixes are similar, same goes for the thermal cracking. For the complex modulus, the value of the norm of the complex modulus at 10°C and 10 Hz are a bit higher for the EBHP compared to the GB-20. However, for fatigue resistance, the EBHP-20_11% has shown a fatigue resistance lower than the GB-20. The EBHP-20_15% did however have better fatigue resistance than the GB-20, which if probably due to the higher amount of filler in the mix.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie de la construction". Bibliographie : pages 247-254.
Mots-clés libres: Revêtements bitumineux Conception et construction. Routes Couches de fondation. bitume, bitumineux, enrobe, grave, optimisation granulaire, couche de base, haute performance
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Carter, Alan
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de thèse
Perraton, Daniel
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt: 02 avr. 2014 19:38
Dernière modification: 02 avr. 2014 19:38
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1295

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