Essais sur les mélanges hydrocarbonés

Suite au concours de recrutement d'Ingénieurs d'Etat au Ministère de l'Equipement, option Routes. On vous propose aujourd'hui cet article sur les essais sur les mélanges hydrocarbonés, axe qui a fait l'objet d'une partie du concours. Ces essais font la base de l'étude de formulation de bitume.

FORMULATION DES ENROBES BITUMINEUX

Il existe quatre niveaux de formulation selon l'envergure du projet comme le montre le schème suivant :

Niveaux de formulation du bitume

 PRESSE À CISAILLEMENT GIRATOIRE : PCG

• L’essai consiste à compacter , par pétrissage sous une faible compression statique, un cylindre de mélange hydrocarboné contenu dans un moule limité par des pastilles et maintenu à une température constante pendant toute la durée de l’essai.
• Le pétrissage est provoqué par le mouvement de l’axe de l’éprouvette qui engendre une surface conique de révolution de sommet O et d’angle au sommet 2α pendant que les extrémités de l’éprouvette restent perpendiculaires à l’axe de la surface conique .
• La section et la masse de l’éprouvette restent constantes, sa hauteur diminue continuellement.
• L’enregistrement de cette dernière permet d’établir l’évolution du pourcentage de vides du matériau, en fonction du nombre de girations. 

Le mode opératoire est le suivant :

 

ESSAI MARSHALL 

L’essai MARSHAL consiste à compacter des éprouvettes d’enrobé, à température de fabrication, dans un moule cylindrique de 10cm de diamètre à l’aide de 55 chocs, sur chaque facette, produits par la chute d’une dame de poids et de hauteur normalisés.

Sur les éprouvettes ainsi confectionnées on détermine :

• La stabilité Marshall: c’est la résistance à l’écrasement diamétral à 60°c;
• Le fluage Marshall (dixième de mm) : valeur de l’affaissement de l’éprouvette selon son diamètre vertical au moment de la rupture;
• la compacité: le pourcentage des vides de l’éprouvette fabriquée.

ESSAI DURIEZ

L’essai DURIEZ consiste à soumettre des éprouvettes cylindriques normalisées à une compression statique, les éprouvettes ainsi fabriquées sont conservées sept jours à l’air et à l’eau ( à 18°C ) puis ces éprouvettes sont écrasées à la compression simple pour déterminer :

• La résistance des éprouvettes conservés dans l’air : R
• La résistance des éprouvettes conservés dans l’eau : r 

La résistance à la compression simple = (charge d'écrasement)/(section de l'éprouvette)

Le rapport r/R est le résultat du test qui donne la tenue à l'eau de l'enrobé et qui sera comparé à la norme en vigueur.

ESSAI D’ORNIÉRAGE

L’essai a pour objectif d’apprécier la résistance à l’orniérage des couches de roulement.
On détermine la profondeur d’ornière provoquée par le passage d’un pneumatique sur une plaque d’enrobés bitumineux à 60°C.

ESSAI DE MODULE DE RIGIDITÉ SUR MÉLANGES HYDROCARBONÉS

Em = L(ν+0,27) / DT 

Avec:
L : Force verticale appliquée exprimée en N.
D : Amplitude du déplacement horizontal en mm.
T : L’épaisseur de l’éprouvette en mm. 
ν: Coefficient de Poisson (généralement égal à 0.35).

ESSAI DE FATIGUE

L'objectif de cet essai est double :
d'une part mesurer le module complexe de rigidité (norme et angle de phase) d'un matériau bitumineux à différentes températures et fréquences de sollicitation

G(iω)=|E|ei^φ=E1+iE2

et d'autre part évaluer la résistance du matériau à la fatigue sous chargement répété.
 
La méthode consiste à soumettre une éprouvette de forme parallélépipédique, à une flexion sinusoïdale alternée.
L'essai peut être réalisé tant en contrainte imposée qu'en déformation imposée.

ESSAIS SUR SOLS ET GRANULATS

ESSAI MDE (MICRO DEVAL)

• L’essai à pour objet la mesure de l’usure des granulats par frottement entre eux en présence de billes normalisées.
• L’essai consiste à mesurer la quantité d’éléments inférieurs à 1,6mm produite à la fin de l’essai.
• Si M est la masse de matériaux soumis à l’essai et m la masse des inférieurs à 1,6mm produits au cours de l’essai, le coefficient Micro Deval (MDE) est définit par : 100 m / M
  

 

ESSAIS A LA DYNAPLAQUE

Pour les travaux routiers le "GTR" permet de définir différents types de "PST" et différentes "Classes d'Arase" allant de AR0 à AR7. Chaque classe d'arase correspond à une "Portance" particulière (en MPA). Une fois les travaux de compactage réalisés sur la PST conformément aux exigences du "CCTP", il faut effectuer un contrôle de portance de la PST, pour vérifier que la mesure est conforme à la valeur attendue. La Dynaplaque va servir à effectuer ce contrôle.
Plus généralement, la Dynaplaque est utilisée pour :

• Mesurer la déformabilité des plateformes de terrassement et des couches de forme.
• Déterminer l'homogénéité des plateformes et couches de formes lors de leur réalisation
• Mesurer la portance et le comportement à la fatigue des structures soumises au passage de véhicules