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Sensibilité à l'eau et résistance au gel-dégel des enrobés bitumineux avec granulats de verre recyclé

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Lachance Tremblay, Éric (2018). Sensibilité à l'eau et résistance au gel-dégel des enrobés bitumineux avec granulats de verre recyclé. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le verre peut être recyclé de façon infinie en le réutilisant dans la fabrication de nouveaux produits de verre. Or, au Québec le processus de cueillette des matières recyclables fait en sorte que les différents types de verre se brisent et se mélangent aux autres matières recycles tells que le carton, le papier, le plastique, etc. Pour réutiliser le verre dans la fabrication de nouveaux produits, le verre doit être exempt de détritus et classé en fonction du type de verre et de la couleur. La majorité des centres de tri en Amérique du Nord ne disposent pas de l’équipement requis pour obtenir un verre propre et le classer en fonction de la couleur, on utilise alors le verre recyclé comme matériau de recouvrement journalier dans les sites d’enfouissement. Des projets de recherche sont à l’étude afin de trouver des alternatives à l’enfouissement du verre. L’idée d’utiliser du verre comme granulats dans les enrobés est à l’étude au Laboratoire des Chaussées et Matériaux Bitumineux (LCMB) de l’École de Technologie Supérieure (ÉTS).

Il est connu que l’ajout de granulats de verre rend les enrobés bitumineux plus sensible au dommage dû à l’eau. L’hypothèse de base pour expliquer ce phénomène est que l’adhérence entre le bitume et les granulats de verre est inférieure à celle entre le bitume et les granulats conventionnels. Le travail entrepris dans le cadre de cette thèse visait à étudier la sensibilité à l’eau ainsi que la résistance au gel-dégel d’enrobés avec granulats de verre. Pour ce faire, l’étude s’est divisée en deux volets. Dans un premier temps, le potentiel d’adhérence de différentes combinaisons bitume-granulat a été mesuré au moyen d’un essai d’arrachement. Les combinaisons ont été testées en condition sèche et après 7 jours de conditionnement humide (60°C). Par la suite, l’évaluation des propriétés viscoélastiques linéaires (VEL) d’éprouvettes d’enrobés avec différents dosages en verre et en chaux hydratée s’est fait au moyen de l’essai de module complexe suivant différent conditionnements (sec, après conditionnement humide, après cycles de gel-dégel répétés). Les résultats d’essais d’arrachement ont montré que les combinaisons bitumes polymères et granulats de verre étaient moins sensible au vieillissement (oxydation) que les combinaisons bitumes pur et granulats de verre. Pour les essais de module complexe, la modélisation des résultats expérimentaux en condition sèche avec le modèle rhéologique 2S2P1D s’est faite avec une bonne approximation. De plus, la comparaison des résultats expérimentaux avec les valeurs simulées 2S2P1D s’est avérée très efficace pour apprécier l’effet des divers conditionnements sur les propriétés VEL. Notamment, les résultats ont montré que la chaux hydratée améliore significativement la résistance au dommage dû à l’eau et aux cycles de gel-dégel.

Titre traduit

Moisture susceptibility and freeze-thaw resistance of asphalt mixtures with recycled glass aggregates

Résumé traduit

Glass can be recycled infinitely by reusing it in the production of new glass products. In the province of Quebec, the collect of recyclable materials is done in a way that glass containers break during transportation and all recyclable materials such as cardboard, plastic, paper and glass are mixed together. To reuse recycled glass to manufacture new glass products, the recycled glass must be exempt from any source of contamination and separated/classified according to the type and color. However, most of the recycling sorting facilities in North America doesn’t have the equipment required to produce a recycled glass quality that meets the needs of the recycling companies. Therefore, the recycled glass is often used as a daily cover material in the landfills. Some research projects are trying to find alternatives to disposal in landfills for recycled glass. The idea of using recycled glass as an aggregate in asphalt mixture is under study at the Laboratoire des Chaussées et Matériaux Bitumineux (LCMB) of the École de Technologie Supérieure (ÉTS).

It is well known that using glass aggregates in asphalt mixture increases the moisture susceptibility (i.e. decrease the resistance to water damage). The basic assumption to explain this phenomenon is that adhesion between bituminous binder and glass aggregates is lower than the adhesion between bituminous binder and conventional aggregates. The work done in this thesis was aimed to study the moisture susceptibility as well as the freeze-thaw resistance of asphalt mixtures with glass aggregates. To do so, the study was separated into two parts. First, the adhesion potential of different bituminous binder-aggregate combinations was measured using a pull-off test. The various combinations were tested under dry condition and after a 7 days wet conditioning (60°C). Subsequently, the evaluation of the linear viscoelastic properties (LVE) of asphalt mixtures with different glass and hydrated lime content was done with the complex modulus test following different conditioning (dry, after wet conditioning, after repeated freeze-thaw cycles). The pull-off test results have shown that combinations of polymer modified binders and glass aggregates are less sensitive to aging (oxidation) than combinations of pure binders and glass aggregates. Regarding the complex modulus test, the modelling of the experimental results under dry condition with the 2S2P1D model was done with a good approximation. Moreover, the comparison of experimental data with 2S2P1D simulated values was proven to be very effective to assess the effect of the various conditioning on LVE properties. The results have shown that hydrated lime significantly improve the resistance to water damage and freeze-thaw cycles.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse par articles présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Comprend des références bibliographiques (pages 259-274).
Mots-clés libres: enrobés bitumineux, verre recyclé, module complexe, viscoélastique linéaire, gel-dégel, sensibilité à l’eau
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Perraton, Daniel
Codirecteur:
Codirecteur
Vaillancourt, Michel
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 28 nov. 2018 20:01
Dernière modification: 28 nov. 2018 20:01
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2167

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