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Volumétrie et méthode de formulation Marshall Pierre Langlois, M. ing. Pourquoi

Volumétrie et méthode de formulation Marshall Pierre Langlois, M. ing. Pourquoi travailler en volume? Les granulats ont des densités variées; Pour un même volume d'enrobé, les rapports de masses sont variables. rapports de masses sont variables. Rapport de masses Mb = Pb MT Ma = 0 M = M + M Mb = Pb MT Mg = Pg MT MT = Mb + Mg Rapport de masse et de volume Bitume = 110 Kg • Densité du bitume = 1,020 • Densité brute des granulats = 2,800 Granulats = 2200 Kg % bit. = Mb Mb + Mg X 100 % bit. = 110 110 + 2200 X 100 % bit = 4,76% Rapport de masse et de volume Bitume = 110 Kg • Densité du bitume = 1,020 • Densité brute des granulats = 2,670 Granulats = 2098 Kg Pour un même volume, la masse du granulat sera de: 2200 X 2,670 2,800 = 2098 Kg Rapport de masse et de volume Bitume = 110 Kg • Densité du bitume = 1,020 • Densité brute des granulats = 2,670 Granulats = 2098 Kg % bit. = Mb Mb + Mg X 100 % bit. = 110 110 + 2098 X 100 % bit = 4,98% Rapport de masse et de volume Bitume = 110 Kg • Densité du bitume = 1,020 Cas 1: Densité brute des granulats = 2,800 V Granulats = 2200 Kg % bit. = Vb Vb + Vg X 100 % bit. = 110/1,02 110/1,02 + 2200/2,800 X 100 % bit = 12,1% Rapport de masse et de volume Bitume = 110 Kg • Densité du bitume = 1,020 Cas 2: Densité brute des granulats = 2,670 V Granulats = 2098 Kg % bit = 12,1% % bit. = Vb Vb + Vg X 100 % bit. = 110/1,02 110/1,02 + 2200/2,670 X 100 Terminologie volumétrique des enrobés Granulat Bitume effectif Vides perméables à l’eau et imperméables au bitume (fait partie du volume du granulat pour la densité effective) Vide (Vi) Vides perméables à l’eau (fait partie du volume granulat pour la densité brute) Vides perméables au bitume (bitume absorbé) Volume effectif du granulat Vol. des vides perméables à l’eau non remplis par le bitume Vides en contact avec la surface Granulat Volume effectif = volume du granulat incluant les vides perméables à l ’eau - les vides perméables au bitume Bitume absorbé non remplis par le bitume Granulat Volume brut du granulat Vol. des vides perméables à l ’eau Vides en contact avec la surface Granulat Volume brut = volume du granulat incluant les vides perméables à l ’eau + les vides perméables au bitume Bitume absorbé Vol. des vides perméables à l ’eau non remplis par le bitume Granulat Rapports volumétriques Vi VAM Vba Vb Vbe Vmb Vgb Vmm Vba Vge Densité brute de l’enrobé compacté Bitume et granulats mélangés et compactés pour former une éprouvette Masse gra. et bitume Vol.eff. gra., bitume, vides Dmb =Vol.eff. gra., bitume, vides Dmb = Densité maximale Mélange compacté (vides = 0 ) Masse gra. et bitume Dmm = Vol.eff. gra. et bitume Dmm = Densité effective Dge = Masse sèche Volume effectif Vol. des vides perméables à l’eau Vides en contact avec la surface Granulat Volume effectif = volume du granulat incluant les vides perméables à l ’eau - les vides perméables au bitume Bitume absorbé Vol. des vides perméables à l’eau non remplis par le bitume Granulat Critères de bases de la formulation •Le bon choix de granulats •La classe de bitume appropriée •Fonction de la fissuration de fatigue, la fissuration thermique et de la stabilité. •Le bon choix de granulats •En regard de la stabilité, la durabilité, du désenrobage et de l’adhérence. •Les bonnes proportions volumétriques •En regard de la stabilité, la durabilité, du désenrobage, du ressuage et de l’adhérence. 171 181 Les bonnes proportions volumétriques Ressuage Faible stabilité Mélange maniable Désenrobage Vieillissement accéléré Fissures de fatigue Méthode Marshall Élaborée par Bruce Marshall pour le ‘Mississippi Highway Department’ à la fin des années 30 Améliorations par le ‘ U.S. Army Corps of Engineers ’ par la suite Évaluation de l ’effort de compactage Évaluation de l ’effort de compactage →Nombre de frappes, forme de la dame, etc. →Fixation de la masse à 10 lb., 50 coups/face →4% de vides après circulation Les critères initiaux furent établis et modifiés pour tenir compte des augmentations de pression des pneumatiques et des charges Les étapes de la formulation Marshall Sélection et caractérisations des granulats Sélection et caractérisation du bitume Établissement des températures de malaxage et de compactage de compactage Préparation de mélanges d’essai Chauffage et malaxage des granulats et du bitume Compactage d’éprouvettes (100 mm de diamètre) La formulation Marshall Séries de 3 éprouvettes à 5 teneurs en bitume différentes 4,5 kg 45 cm Trafic coups / Coté Léger 35 Moyen 50 Élevé 75 Éprouvettes Marshall 4,5 kg 45 cm Marteau Marshall Presse Marshall Stabilité et déformation (fluage) Stabilité (N) Déformation (mm) Masse volumique (kg/m3) 2360 2380 2400 Interprétation des résultats Masse volumique (kg/m3) 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Teneur en bitume(%) 2420 2440 2460 Stabilité (N) 9000 8500 8000 Interprétation des résultats 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Teneur en bitume(%) Stabilité (N) 8000 7500 7000 6500 6 5 4 Teneur en vides (%) Interprétation des résultats 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Teneur en bitume(%) 3 2 1 Teneur en vides (%) Fluage (mm) 6 5 4 Interprétation des résultats 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Teneur en bitume(%) Fluage (mm) 3 2 1 Vides comblés par le bitume (%) 100 90 80 Interprétation des résultats 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Teneur en bitume(%) Vides comblés par le bitume (%) 70 60 50 Teneur en vides de 4% Méthode de l’Asphalt Institute Stabilité maximale Masse volumique maximale vides de 4% maximale maximale 5,1 + 4,7 + 4,3 3 = 4,7% % bit.= Teneur en vides de 4% Méthode de la NAPA Stabilité maximale Masse volumique maximale vides de 4% maximale maximale 5,1 + 4,7 + 4,3 3 = 4,3% % bit.= Critères de l’Asphalt Institute Trafic léger Trafic moyen Trafic lourd Critères Min. Max. Min. Max. Min. Max. Nombre de 35 50 75 Nombre de coups 35 50 75 Stabilité (N) 3350 5350 8000 Fluage (mm) 2 4,5 2 4 2 3,5 Vides(%) 3 5 3 5 3 5 VCB (%) 70 80 65 78 65 75 Critères du VAM 30 40 50 VAM minimal(%) Pour 4% de vides dans l’enrobé 2.0 5.0 10 12,5 20 25 40 50 Dimensions nominales maximales (mm) 0,400 20 10 VAM minimal(%) Teneur en bitume ou vides trop faibles Critères du VAM 30 40 50 VAM minimal(%) Pour 5% de vides dans l’enrobé 2.0 5.0 10 12,5 20 25 40 50 Dimensions nominales maximales (mm) 0,400 20 10 VAM minimal(%) 1% Teneur en bitume ou vides trop faibles Critères du VAM 30 40 50 VAM minimal(%) Pour 3% de vides dans l’enrobé 2.0 5.0 10 12,5 20 25 40 50 Dimensions nominales maximales (mm) 0,400 20 10 VAM minimal(%) 1% Teneur en bitume ou vides trop faibles Stabilité (N) 9000 8500 8000 Interprétation des résultats 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Teneur en bitume(%) Stabilité (N) 8000 7500 7000 6500 Fluage (mm) 6 5 4 Interprétation des résultats 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Teneur en bitume(%) Fluage (mm) 3 2 1 6 5 4 Teneur en vides (%) Interprétation des résultats 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Teneur en bitume(%) 3 2 1 Teneur en vides (%) Vides comblés par le bitume (%) 100 90 80 Interprétation des résultats 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Teneur en bitume(%) Vides comblés par le bitume (%) 70 60 50 Critères du VAM 30 40 50 VAM minimal(%) Pour 4% de vides dans l’enrobé 2.0 5.0 10 12,5 20 25 40 50 Dimensions nominales maximales (mm) 0,400 20 10 VAM minimal(%) Teneur en bitume ou vides trop faibles 18 17 16 IL est préférable d’avoir une teneur en bitume qui minimise le VAM VAM (%) Interprétation des résultats 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Teneur en bitume(%) 15 14 13 VAM (%) Comment augmenter le VAM 1. Diminuer les fines; 2. Utiliser des granulométries ouvertes (EG); 3. Utiliser des granulométries discontinues (SMA); 3. Utiliser des granulométries discontinues (SMA); 4. Utiliser du sable concassé; 5. Réduire les particules plates et allongées. Le feuil de bitume? Sauf au MTQ, le feuil de bitume ne fait pas partie des exigences pour les enrobés « Marshall » POURQUOI? Le feuil de bitume? La norme LC26-900 du MTQ fait référence à la brochure MS-2 de l’Asphalt Institute. Le feuil de bitume? Dimension des tamis Brochure MS-2 Dimension des tamis Norme LC26-900 Facteur SS (m2/kg) montré dans les 2 documents de référence 9,5 mm 10 mm 0,41 4,75 mm 5 mm 0,41 2,36 mm 2,5 mm 0,82 1,18 mm 1,25 mm 1,64 600 mm 630 mm 2,87 300 mm 315 uploads/s1/3-volumetriemethodemarchallplanglois-pdf.pdf