La structure d’une chaussée bitumineuse

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LITTÉRATURE
1.1 Le recyclage du verre
1.1.1 Disponibilité du verre de post-consommation à l’échelle du Québec
1.1.2 Efficacité du processus de recyclage du verre de post-consommation pour la fabrication de nouveaux produits
1.1.3 Problématique environnementale liée au recyclage du verre de postconsommation
1.2 La structure d’une chaussée bitumineuse
1.2.1 Type de sollicitations d’une chaussée bitumineuse
1.2.1.1 Effet du trafic
1.2.1.2 Effet de la température
1.3 Principaux constituants des enrobés bitumineux
1.3.1 Granulats
1.3.1.1 Porosité d’un granulat
1.3.1.2 Nature pétrographique des particules de granulats
1.3.1.3 Caractéristiques géométriques des granulats
1.3.1.4 Vérifications des performances des granulats
1.3.2 Liant bitumineux
1.3.2.1 Composition chimique du bitume
1.3.2.2 Structuration du bitume
1.3.2.3 Classification des bitumes
1.3.2.4 Rhéologie du bitume
1.3.3 Utilisation de matériaux post-consommation comme constituant dans les enrobés
1.4 Description des enrobés bitumineux (EB)
1.4.1 Différents types d’enrobés bitumineux
1.4.2 Principe de la formulation des enrobés bitumineux
1.4.3 Méthode de formulation du Laboratoire des Chaussées (LC)
1.4.3.1 Les vides interstitiels (Vi)
1.4.3.2 Le volume de granulat brut (Vgb) vs volume de granulat effectif (Vge)
1.4.3.3 Les vides intergranulaires (VAM) et les vides comblés par le bitume (VCB
1.4.3.4 Le volume de bitume effectif (Vbe)
1.4.3.5 Le volume de bitume absorbé (Vba)
1.5 Comportement des enrobés bitumineux dans les structures routières
1.5.1 Viscoélasticité linéaire
1.5.1.1 Méthodes d’essai pour la mesure du module complexe
1.5.1.2 Représentation graphique des résultats de module complexe
1.5.1.3 Modélisation du module complexe
1.5.1.4 Principe d’équivalence temps-température (PETT)
1.5.1.5 Paramètres influençant le module complexe
1.5.2 Déformation permanente dans les chaussées bitumineuses
1.5.3 Fissuration à basse température
1.5.4 Phénomène de fatigue
1.5.4.1 Type d’essai
1.5.4.2 Méthodes d’analyse d’un essai de fatigue
1.5.4.3 Représentation graphique
1.5.4.4 Paramètres influençant la résistance à la fatigue
1.6 Utilisation du verre de post-consommation dans les enrobés bitumineux
1.6.1 Historique de l’utilisation du verre de post-consommation dans les enrobés bitumineux
1.6.2 Formulation des enrobés bitumineux avec verre post-consommation
1.6.3 Dosage et caractéristiques physiques des particules de verre postconsommation utilisés dans les enrobés bitumineux
1.6.4 Impact du verre sur les performances et caractéristiques des enrobés bitumineux
1.6.4.1 Caractéristiques thermiques
1.6.4.2 Stabilité Marshall
1.6.4.3 Résistance aux déformations permanentes
1.6.4.4 Rigidité
1.6.4.5 Teneur en vides
1.6.4.6 Sensibilité au dommage dû à l’eau
1.6.4.7 Résistance à la fatigue
CHAPITRE 2 PROGRAMME EXPÉRIMENTAL
2.1 Programme de recherche
2.1.1 Phase I : Étude de l’effet du dosage en verre
2.1.2 Phase II : Sélection du dosage optimal en particules de verre postconsommation
2.1.3 Phase III : Évaluation et comparaison des performances, des caractéristiques physiques et de la durabilité
CHAPITRE 3 MATÉRIAUX UTILISÉS, FORMULATION DES ENROBÉS, PRÉPARATION DES ÉPROUVETTES ET MÉTHODES D’ESSAIS
3.1 Description des matériaux utilisés
3.1.1 Caractéristiques des granulats utilisés
3.1.1 Caractéristiques des particules de verre utilisées
3.1.2 Description du bitume utilisé
3.2 Description des enrobés confectionnés
3.2.1 Exigences granulométriques de l’enrobé ESG-14
3.2.2 Dosage des enrobés bitumineux avec particules de verre de postconsommation
3.3 Confection des enrobés en laboratoire
3.3.1 Malaxage des enrobés
3.3.2 Fabrication des éprouvettes
3.3.2.1 Éprouvettes pour l’essai de résistance à l’orniérage
3.3.2.2 Éprouvettes pour les essais thermomécaniques (TM)
3.3.2.3 Éprouvettes pour la mesure de la tenue à l’eau
3.4 Description et procédure des différents essais réalisés
3.4.1 Formulation
3.4.1.1 Essai de détermination de la densité maximale
3.4.1.2 Aptitude au compactage à la presse à cisaillement giratoire
3.4.2 Essais thermomécaniques (TM)
3.4.2.1 Résistance à l’orniérage
3.4.2.2 Résistance à la fissuration thermique : retrait thermique empêché
3.4.2.3 Détermination du module complexe
3.4.2.4 Résistance à la fatigue
3.4.3 Essai de mesure des caractéristiques physiques
3.4.3.1 Évaluation de la macro texture par hauteur de sable
3.4.3.2 Mesure de l’adhérence au pendule SRT
3.4.4 Essai de durabilité
3.4.4.1 Tenue à l’eau
CHAPITRE 4 PRÉSENTATION ET DISCUSSION DES RÉSULTATS
4.1 Sommaire des essais réalisés
4.2 Phase I – étude du dosage en verre
4.2.1 Caractéristiques volumétriques
4.2.2 Évaluation de l’aptitude au compactage à la presse à cisaillement giratoire
4.2.3 Résistance à l’orniérage
4.3 Phase II – sélection du dosage optimal en particules de verre post-consommation
4.4 Phase III – évaluation des performances
4.4.1 Essai de résistance au retrait thermique empêché
4.4.2 Essai de détermination du module complexe
4.4.2.1 Courbes isothermes de l’éprouvette ESG-14R-P2B3X
4.4.2.2 Évolution du module complexe de l’éprouvette ESG-14RP2B3X dans le plan Cole-Cole et dans l’espace de Black
4.4.2.3 Courbe maîtresse à 10°C et variation des facteurs de translation de l’éprouvette ESG-14R-P2B3X
4.4.2.4 Paramètres 2S2P1D
4.4.3 Essai de résistance à la fissuration par fatigue
4.4.3.1 Évolution de la température
4.4.3.2 Évolution de la norme du module complexe
4.4.3.3 Évolution de l’angle de phase
4.4.3.4 Indice de qualité des signaux
4.4.3.5 Évolution de la déformation
4.4.3.6 Évolution de l’amplitude de contrainte
4.4.3.7 Évolution du centre de contrainte
4.4.3.8 Évolution du centre de déformation
4.4.3.9 Évolution de l’énergie dissipée
4.4.4 Évaluation des caractéristiques physiques
4.4.4.1 Évaluation de la macro texture par hauteur de sable
4.4.4.2 Mesure de l’adhérence au pendule SRT
4.4.5 Évaluation de la durabilité
4.5 Sommaire des résultats des essais réalisés
CHAPITRE 5 ANALYSE DES RÉSULTATS
5.1 Essai de retrait thermique empêché (TSRST)
5.2 Essai de détermination du module complexe
5.2.1 Écart des essais de module complexe dans un domaine fréquentiel équivalent
5.2.2 Analyse des courbes dans le plan Cole-Cole
5.2.3 Analyse des courbes maîtresses
5.3 Essai de résistance à la fatigue
5.3.1 Analyse des résultats des essais de fatigue
5.3.2 Endommagement lors des essais de résistance à la fatigue
5.3.3 Critères de rupture de fatigue
5.3.3.1 Critère de rupture classique (Nf50%)
5.3.3.2 Critère de transition entre les phases II et III (NfII/III)
5.3.4 Relation entre les durées de vie et les amplitudes de déformation : droites de fatigue selon la loi de Wöhler
CONCLUSION
ANNEXE I FORMULE DE L’ENROBÉ DE RÉFÉRENCE ESG14
ANNEXE II FORMULE DE L’ENROBÉ ESG-14V-10-B
ANNEXE III ATTESTATION DE CONFORMITÉ DU BITUME
ANNEXE IV COURBE GRANULOMÉTRIQUE DES DIFFÉRENTS CONSTITUANTS
ANNEXE V RÉSULTATS DES ESSAIS DE MODULE COMPLEXE
ANNEXE VI RÉSULTATS DES ESSAIS DE FATIGUE
BIBLIOGRAPHIE