Compacité relative et pourcentage de vides

Compacité relative et pourcentage de vides
Essais à réaliser Ph. Simonis Ph. Petitjean P.-P. Brichant Laboratoires d'essais indépendants Centre de recherches routières 5 février 2015 Journée wallonne de la route – Moulins de Beez

Compacité relative et pourcentage de vides Essais à réaliser
1. Caractéristique(s) essentielle(s) à déterminer: compacité relative et/ou pourcentage de vides ??? 2. Faut-il prévoir des essais "de rattrapage"? avantages / inconvénients lesquels? quelles exigences sur les résultats?

1. Caractéristique(s) essentielle(s) à déterminer Compacité relative et/ou pourcentage de vides ???

1. Caractéristique(s) essentielle(s) à déterminer Compacité relative et/ou pourcentage de vides ???
Recompactage presse Marschall Compacité relative >< Compactage chantier

1. Caractéristique(s) essentielle(s) à déterminer: compacité relative et/ou pourcentage de vides ???
1.1 Conséquences d'une compacité relative trop faible et/ou d'un pourcentage de vides "plus" élevé 1.2 Conséquences d'une compacité relative trop élevée et/ou d'un pourcentage de vides "plus" faible 1.3 Compacité relative conforme et pourcentage de vides conforme ne vont pas nécessairement de paire 1.4 Inconvénients de la suppression du contrôle de pourcentages de vides 1.5 Inconvénients de la suppression du contrôle de la compacité relative

1.1 Conséquences d'une compacité relative trop faible et/ou d'un pourcentage de vides "plus" élevé Certaines performances de la couche sont inférieures à ce qui est annoncé dans la note justificative (préétude) sensibilité à l'eau plumage résistance au cycles gel/dégel orniérage par post-compactage résistance à la fatigue ( fissures de fatigue) module de rigidité  sollicitation sur fondation et fond de coffre  fatigue du revêtement        

1.2 Conséquences d'une compacité relative trop élevée et/ou d'un pourcentage de vides "plus" faible Certaines performances de la couche sont inférieures à ce qui est annoncé dans la note justificative (préétude) éventuellement orniérage par fluage glissance (taches grasses, macrotexture , etc.)    orniérage par fluage taches grasses

1.3 Compacité relative conforme et pourcentage de vides conforme ne vont pas nécessairement de paire Exemple avec carottes de chantier AC-14(20)base3-2 Carotte n° Carotte Ech. chantier M.V.A. (kg/m3) M.V.Réf. Epr. labo recomp. C.R. (%) M.V.M. (kg/m3) Vides (%) 100 2 373 2 456 96,6 2 495 4,9 103 2 449 100,0 2 491 1,7 104 2 328 2 445 95,2 2 499 6,8 105 2 318 2 442 94,9 2 492 7,0 106 2 359 96,1 2 497 5,5 107 2 446 2 441 100,2 2 501 2,2 111 2 257 2 458 91,8 2 498 9,6 112 2 415 2 454 98,4 3,1 115 2 447 99,9 2 482 1,5 Moy. 2 377 2 450 97,0 2 494 4,7 C.R.  98 (97) 3  vi  10 C.R. conforme et % de vides conforme ne correspondent pas L'enrobé n'est pas capable de répondre de manière satisfaisante aux 2 spécifications Quid si on ne vérifie que la compacité relative (C.R.)?

1.3 Compacité relative conforme et pourcentage de vides conforme ne vont pas nécessairement de paire Exemple 1: Problème de fabrication ou ségrégation Enrobé (localement) avec trop de graviers et pas assez de sable et de bitume (Exemple: nids de gravillons dans AC-20base3 ou utilisation de gravillons plus rugueux)  Le compactage sur chantier est aussi bon (ou aussi mauvais) qu'en labo  bonne compacité relative mais  pourcentage de vides trop élevé

Exemple Vides relativement importants malgré un compactage intensif.
AC20base3-8 Carotte n° Carotte Ech. chantier M.V.A. (kg/m3) M.V.Réf. (kg/m3) Epr. labo recomp. C.R. (%) M.V.M. (kg/m3) Vides (%) Exemple avec carottes de chantier I.1 2 388 2 352 101,5 2 568 7,0 "Extension" théorique I.1 98 2 305 98,0 10,2 I.1 97 2 282 97,0 11,1 I.1 96 2 258 96,0 12,1 C.R.  98 (97) 3  vi  10 Vides relativement importants malgré un compactage intensif. Quid si énergie de compactage moindre?

1.3 Compacité relative conforme et pourcentage de vides conforme ne vont pas nécessairement de paire Exemple 2: Problème de fabrication Enrobé avec plus de filler de récupération plus de sable fin rond et plus de bitume ou utilisation de gravillons plus lisses (>< filler composite),  Enrobé qui se compacte plus facilement pourcentage de vides conforme mais compacité relative trop faible  ou compacité relative conforme mais pourcentage de vides trop faible 

Exemple % vides non conforme / C.R. conforme
Exemple avec carottes de chantier AC-20base3-2 Carotte n° Carotte Ech. chantier M.V.A. (kg/m3) M.V.Réf. (kg/m3) Epr. labo recomp. C.R. (%) M.V.M. (kg/m3) Vides (%) 2 2 388 2 430 98,3 2 519 5,2 3 2 436 2 445 99,6 2 500 2,6 6 2 392 2 382 100,4 2 474 3,3 7 2 442 98,0 2 494 4,1 22 2 465 2 459 100,2 2 509 1,8 25 2 475 2 453 100,9 2 502 1,1 31 2 518 2 484 101,4 2 560 1,6 32 2 485 2 545 1,0 36 2 515 102,3 2 561 C.R.  98 (97) 3  vi  10 % vides non conforme / C.R. conforme "Normalement" compacté mais pas assez de vides

Exemple Si la couche n'est vérifiée que sur base de la C.R., un atelier de compactage classique aura tendance à surcompacter le mélange  risque d'orniérage par fluage, taches grasses, macrotexture insuffisante, résistance à la glissance insuffisante, projections d'eau, etc. Carotte n° Carotte Ech. chantier M.V.A. M.V.Réf. (kg/m3) Epr. labo recomp. C.R. (%) M.V.M. (kg/m3) Vides (%) 22 2 465 2 459 100,2 2 509 1,8 Si la couche n'est vérifiée que sur base du % de vides, celle-ci peut être considérée comme acceptable pour une C.R. de l'ordre de 91,8 %!!!  risque d'orniérage par post-compactage, plumage, fissures de fatigue, etc. Exemple théorique 22 10% de vides 2 257 2 459 91,8 2 509 10,0

1.4 Inconvénients de la suppression du contrôle de pourcentages de vides Exemple: On ne mesure plus que la compacité relative Un enrobé qui se compacte mal au labo et mal sur chantier  Bonne compacité relative La compacité relative ne mesure que le "degré de compactage" par rapport à un compactage "standard" (de labo). Elle rend compte uniquement de la qualité de mise en œuvre. La compacté relative ne tient pas compte de non conformité dans les composants, dans la fabrication, de ségrégation ou d'écoulement, voire de pertinence insuffisante de l'étude.  La procédure actuelle (uniquement compacité relative) n'est pas adéquate.

1.4 Inconvénients de la suppression du contrôle de pourcentages de vides
Quid si on ne vérifie que la C.R.? Possibilité de fabriquer des enrobés qui satisfont aux critères actuels ("sévères") de la C.R. tout en mettant de côté les caractéristiques mécaniques (orniérage, stabilité, fluage, etc.) de l'enrobé. Quid si plus de sable rond dans le fraisat? Quid si fourniture dans une carrière où les gravillons sont plus lisses? Quid si utilisation de plus de fillers de récupération et moins de fillers d'apport composites?

Pourquoi pas teneur en liant et granulo en centrale plutôt que % vides à posteriori?

1.5 Inconvénients de la suppression du contrôle de la compacité relative Exemple: On ne mesure plus que le pourcentage de vides  On pourrait fabriquer des enrobés dont la composition permet d'obtenir une matrice fermée malgré un compactage faible  proportion filler de récupération (si filler composite à l'étude)  proportion sables ronds  quantité de liant  etc. pour être sûr d'obtenir un pourcentage de vides conforme en utilisant moins de compacteurs et en effectuant moins de passes avec les compacteurs ( compacité relative qu'on ne mesure pas)    

Compacité relative et pourcentage de vides
1. Caractéristique(s) essentielle(s) à déterminer: compacité relative et/ou pourcentage de vides ??? CONCLUSION 1 Compacité relative et pourcentage de vides

1. Caractéristique(s) essentielle(s) à déterminer: compacité relative et/ou pourcentage de vides ??? 2. Faut-il prévoir des essais "de rattrapage"? avantages / inconvénients lesquels? quelles exigences sur les résultats? Compacité relative et pourcentage de vides

2. Faut-il prévoir des essais "de rattrapage"?

2. Faut-il prévoir des essais "de rattrapage"? D'un point de vue "philosophique"  +  coller aux performances nécessaires  -  préétude déjà "performantielle" Principe: = Des tolérances sont laissées pour tenir compte du fait qu'il ne s'agit pas d'une fabrication 100 % industrielle.  Refaire une étude complète: a. Délai de réalisation des essais b. Coût de réalisation des essais c. Toutes les caractéristiques "relevantes" ne sont pas testées; d'autres sont traitées alors qu'elles ne sont pas "relevantes" d. Validité des exigences sur les performances?

Caractéristiques importantes et exigences à différents niveaux dans le revêtement bitumineux
c. Toutes les caractéristiques "relevantes" ne sont pas testées; d'autres sont traitées alors qu'elles ne sont pas "relevantes" Orniérage, arrachement, nids de poule, glissance, etc. 1. Résistance à la déformation permanente (orniérage) 2. Sensibilité à l'eau 3. Résistance au plumage 4. Résistance aux cycles gel/dégel 5. Résistance à la glissance COUCHE DE ROULEMENT COUCHES DE LIAISON SUPERIEURES Orniérage, manque de rigidité, nids de poule, etc. 1. Résistance à la déformation permanente (orniérage) 2. Module de rigidité 3. Sensibilité à l'eau 4. Résistance aux cycles gel/dégel COUCHES DE LIAISON INFERIEURES Fatigue, manque de rigidité 1. Résistance à la fatigue 2. Module de rigidité

c. Toutes les caractéristiques "relevantes" ne sont pas testées; d'autres sont traitées alors qu'elles ne sont pas "relevantes" Exemples 1. Résistance à l'orniérage non "relevante" pour les couches du revêtement bitumineux situées "en profondeur" 2. Résistance à la fatigue et rigidité non testées pour les couches de revêtement bitumineux situées "en profondeur"

2. Faut-il prévoir des essais "de rattrapage"?
d. Validité des exigences sur les performances? NON  Essais performantiels "de préétude" et exigences "d'études" "transférés" en essais et exigences "de contrôle de chantier" sans vérifier les conséquences de ce "transfert"  Sensibilité à l'eau sur des carottes prélevées sur chantier  Essai d'orniérage sur carottes

d. Validité des exigences sur les performances? NON
Sensibilité à l'eau sur des carottes prélevées sur chantier

Sensibilité à l'eau  Exigences trop basses car correspondant à des exigences sur des carottes d'étude délibérément très peu compactées  Exigences "lâches" car essais peu "précis"

Essai d'orniérage sur carottes

Orniérage  Caractère discriminatoire??? - notamment (?) exigences correspondant à des essais sur plaques de labo (bitume peu veilli) et non à des essais sur des carottes de chantier (bitume plus veilli, effet du plâtre, etc.)?

2. Faut-il prévoir des essais "de rattrapage"?
CONCLUSION 2 NON, pas d'essai de "rattrapage"

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