Orniérage des enrobés et angularité des granulats

Influence de l’angularité des sables et des gravillons sur
la compactabilité et l’orniérage
Julien BONAL (DLRLC d’Angers)
Nathalie BOUTET (DLRC d’Angers)
Smail HAMLAT (DLRC d’Angers)
Gérard DELALANDE (ex-DLRC d’Angers)
Clôture de l’opération AGREGA
Ifsttar (centre de Nantes) - Mardi 10 décembre 2013
PLAN
• Contexte et objectif de l’étude
• Éléments de compréhension
• Campagne expérimentale
• Résultats obtenus
• Conclusion intermédiaire
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[Influence de l’angularité des sables et des gravillons sur la compactabilité et l’orniérage]
Contexte & objectif de l’étude
• Contexte
- Spécifications actuelles d’angularité sont exprimées séparément
pour les fractions 0/2 mm (NF EN 13-043) et 6,3/10 mm ;
- L’ensemble du 0/D n’est pas représenté ;
- Il n’est pas possible de compenser l’angularité trop faible d’un
sable en lui associant des gravillons de forte angularité et viceversa
• Objectif
Quantifier l’effet de l’angularité des sables et gravillons couplé avec
leurs proportions dans le mélange bitumineux sur la compactabilité
et l’orniérage
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[Influence de l’angularité des sables et des gravillons sur la compactabilité et l’orniérage]
Eléments de compréhension
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[Influence de l’angularité des sables et des gravillons sur la compactabilité et l’orniérage]
Eléments de compréhension
Modèle d'empilement granulaire POWERS 1968
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[Influence de l’angularité des sables et des gravillons sur la compactabilité et l’orniérage]
Eléments de compréhension
Modèle d'empilement granulaire POWERS 1968 (travaux de
Furnas)
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[Influence de l’angularité des sables et des gravillons sur la compactabilité et l’orniérage]
Eléments de compréhension
•
•
•
•
Plus deux fractions ont des calibres éloignés, moins elles entrent en
interactions. Il suffit alors d'une faible énergie de compactage pour
atteindre la compacité maximale du mélange. Le mélange optimale
est autour de 66 % de gravillons et 34 % de grains fins.
Deux fractions de calibres proches entrent en interaction, ce qui limite
la compacité maximale. Le mélange de compacité optimale se déplace
vers plus de grains fins jusqu'à 50/50.
Le pilotage de la compacité et des performances mécaniques du
squelette est assuré par la fraction dominante. Néanmoins, dans un
mélange ternaire, il se peut qu'aucune fraction ne domine. Chaque
fraction contribue au comportement du squelette par interaction avec
les autres fractions.
La densité du mélange granulaire dépend de l'énergie de serrage. La
présence du bitume chaud réduit les besoins en énergie de serrage en
lubrifiant les contacts granulats/granulats.
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[Influence de l’angularité des sables et des gravillons sur la compactabilité et l’orniérage]
Campagne expérimentale
I- Effet de l’angularité du sable : A partir d’une formule de
BBSG classique, on évalue l’influence de la fraction
granulaire 0/2 mm (à module de richesse fixé ~3,57).
un sable roulé : ECs = 31,4 s
un sable concassé : ECs = 46 s
Objectif : Recherche du seuil d’influence du sable : %
passants à 2 : 20 %, 30 %, 35 %, 40 %
Formule
Mélanges Granulaires
Teneur en liant
Fines
0/2 mm (dont
fines)
2/6 mm
6/10 mm
Tamis 2 – 20 %
7,10 %
20,10 %
29,60 %
50,30 %
5,50 %
Tamis 2 – 30 %
7,10 %
30,20 %
25,90 %
43,90 %
5,51 %
Tamis 2 – 35 %
7,10 %
35,00 %
24,20 %
40,80 %
5,54 %
Tamis 2 – 40 %
7,10 %
39,90 %
22,40 %
37,70 %
5,53 %
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[Influence de l’angularité des sables et des gravillons sur la compactabilité et l’orniérage]
Campagne expérimentale
II- Effet de l’angularité du gravillon : A partir d’une formule
de BBSG classique, on évalue l’influence de la fraction
granulaire 6/10 mm.
un gravillon roulé : EGs = 82 s
un gravillon concassé : EGs = 107,4 s
Objectif : Recherche du seuil d’influence du gravillon : %
passants à 6 mm : 53.5 %, 61 %, 67 %
Formule
Mélanges Granulaires
Teneur en liant
Fines
0/2 mm (dont
fines)
2/6 mm
6/10 mm
Tamis 2 – 30 %
7,10 %
31,40%
22,10 %
46,50 %
5,5 %
Tamis 2 – 35 %
7,10 %
35,50 %
25,50 %
39,00 %
5,4 %
Tamis 2 – 40 %
7,10 %
38,70 %
28,30 %
33,00 %
5,5 %
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[Influence de l’angularité des sables et des gravillons sur la compactabilité et l’orniérage]
Résultats obtenus
Effet de l’angularité du sable sur la compactibilité
0
sable roulé 20 %
sable concassé 20 %
sable roulé 30 %
5
sable concassé 30 %
sable roulé 35 %
Pourcentage de vides
sable concassé 35 %
10
sable roulé 40 %
sable concassé 40 %
15
20
25
30
1
10
100
1000
Nombre de girations
10
[Influence de l’angularité des sables et des gravillons sur la compactabilité et l’orniérage]
Résultats obtenus
Effet de l’angularité du sable sur l’orniérage
8,00
Sable
Sable
Sable
Sable
7,00
6,00
roulé 30 %
concassé 30 %
roulé 35 %
concassé 35 %
% Ornières
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
10
100
1000
10000
100000
Nombres de Cycles
11
[Influence de l’angularité des sables et des gravillons sur la compactabilité et l’orniérage]
Résultats obtenus
Effet de l’angularité du gravillon sur la compactabilité (résultats partiels )
0
Gravillon roulé 46.5 % de 6/10 et sable concassé 31.4 % de 0/2
gravillon roulé 33 % de 6/10 et sable concassé 38.7 % de 0/2
5
gravillon concassé 33 % de 6/10 et sable concassé 38.7 % de 0/2
Pourcentage de vides
10
15
20
25
30
1
10
100
1000
Nombre de girations
12
[Influence de l’angularité des sables et des gravillons sur la compactabilité et l’orniérage]
Conclusion intermédiaire
On observe bien l’existence d’un effet seuil du sable :
• En dessous de 30% de passant à 2 mm l'angularité du
sable n’a pas d'influence sur les essais PCG.
• A 35% de passant à 2 mm, un sable roulé ou non
améliore significativement la compactibilité du mélange ,
cependant le sable roulé apporte un gain plus
conséquent de compactibilité au mélange mais entraine
une perte tout aussi conséquente de résistance à
l'orniérage
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[Influence de l’angularité des sables et des gravillons sur la compactabilité et l’orniérage]