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Direction du Direction du Laboratoire des chaussLaboratoire des chaussesesQubec

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Le collage des couches :

Facteur dterminant pour la durabilit des chausses

3e congrs annuel Bitume Qubec

Mars 2007

Gatan Leclerc, M. Sc., chimiste

Secteur Liants hydrocarbons et chimie

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Introduction Pour plusieurs raisons techniques,

conomiques et de mise en uvre, une chausse en enrob nest habituellement pas ralise en une seule couche.

Les calculs de dimensionnement des chausses pour une priode donne, assument que les couches denrobs sont lies et que la pleine paisseur de lenrobse comporte de faon monolithique.

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Importance du collage des couches Certains logiciels de dimensionnement

peuvent valuer limpact du collage des couches sur la durabilit dune chausse. Exemple avec le logiciel ALIZE:

z Infrastructure 120 MPaz Fondation 360 MPaz Enrob de base 9 300 MPaz Enrob de surface 5 400 MPa

Couches colles : 20 ans Couches dcolles : 7 8 ans

QubecTranspor t s Un peu de thorie

tension

compression

Si lenrob de surface (ES) nest pas li lenrob de base (EB), les contraintessubies par lES et transmises lEB sont beaucoup plus svres.

ESG-10GB-20

CollesDcolles

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Consquences dun mauvais collage

Dgradation prmature de la chausse Fissures longitudinales (pistes de roues)

Carrelage

Pelade

Etc.

Cots supplmentaires Insatisfaction des usagers

QubecTranspor t s Conclusion du chapitre 11 du

Livre Bordeau 2006 (SFERB)

Les interfaces jouent un rle prpondrant dans le comportement dune chausse, en particulier sur sa dure de vie. Limportance de la qualit des couches daccrochage nest donc jamais ngliger.

Les consquences de labsence ou de la dficience dune couche daccrochage sont sans commune mesure avec lconomie apparente initialement ralise.

QubecTranspor t s Couche daccrochage

Mince couche de liant hydrocarbonappliqu entre les couches denrobs afin den assurer le collage long terme. mulsion de bitume (cationique)

Bitume fluidifi

QubecTranspor t s Taux dapplication

Taux pour 2007 Surface neuve en enrob

0,20 litre/m2 (rsiduel) Surface usage en enrob ou surface

usage lisse en bton de ciment 0,25 litre/m2 (rsiduel)

Surface plane en enrob ou surface rugueuse en bton de ciment 0,30 litre/m2 (rsiduel)

CCDG 2007 : appliqu uniformment(Ce nest pas le cas de cette photo)

0,34 l/m2 dmulsion@ 60 % de bitume

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Ajustement de la rampe etdes gicleurs (la cl du succs)

Angle des gicleurs : 15 30 (tous au mme angle)

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Ajustement de la rampe et des gicleurs (ce que le MTQ veut)

QubecTranspor t s Questionnement ???

Si le type dmulsion et le taux dapplication sont adquats, est-ce que le collage des couches le sera? Conditions de la surface (propret, prsence deau)

Rupture de lmulsion (partielle, complte)

Conditions mtorologiques

Uniformit de lpandage, etc.

Lamlioration de nos connaissances et la vrification de la qualit du collage des couches in situ requiert lusage dun appareil simple et fiable.

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Principes de vrification de la liaison

Cisaillement

torsion traction

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Appareil de Mesure dAdhsiondes Couches (AMAC)

Appareil de traction Systme dextraction

Pour plus dinformations : Bulletin Info-DLC vol 10, no 7, juillet 2005www.mtq.gouv.qc.ca/fr/publications/reseau/infodlc/2005/05-07.pdf

Selon une tude internationale termine en 2001 par lIBEF (Internationnal Bitumen Emulsion Federation), lappareil de traction du MTQ pour valuer le collage des couches apparat tre le plus prometteur.

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GB-20

Systme de prhension de la DLC

ESG-10

Collet de serrage(cl dynamomtrique)

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Systme de prhension de la DLC Avantages

Fiabilit Rapidit dinstallation Permet la ralisation

dessais non destructifs Cot par essai : faible

Limitations Temprature de lenrob

de surface

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mulsion utilise : RS-1P Temprature ambiante de 12C (nuit) Taux de pose du liant daccrochage

insuffisant et non uniforme Circulation sur le liant quelques minutes

aprs lapplication (arrachement)

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Problmes avec le finisseur

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Exemple dinfraction au CCDG

Pose de lenrob directement sur le bton, sans liant daccrochage (ou presque!)

QubecTranspor t s Essais en laboratoire

Moule PCG

Enrob neuf,vieux ou sci

(21C)

1- Pas dmulsion + enrob 150C2- mulsion mrie 0,2 l/m2 + enrob 150C3- mulsion non rupture 0,2 l/m2

+ enrob 150C

- Compactage 95 %- Dmoulage puis 24 heures dattente 21C- Essai de traction 21C

0,60 MPa < Contrainte la rupture

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Essais en laboratoire (suite)

La surface doit tre propre et libre de dbris

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Essais en laboratoire (suite)

0,2 L/m2

Enrob sci(T ambiante)

0,30 MPa < Contrainte la rupture 20C

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tudes statistiques

Il ny a pas de diffrence entre les prototypes au seuil de signification =0,05 (< 5 %). La variabilit attribuable aux oprateurs est

ngligeable par rapport aux autres sources. Si la valeur moyenne de 6 rsultats (3 paires)

est de 0,20 MPa, il ny a que 5 % des chances que les rsultats soient suprieurs 0,267 MPa.

Des tudes suggrent 0,40 MPa 1,65 mm/min.Nos essais sont raliss 0,24 kN/s.

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Partenaires de recherche

Essais en laboratoire pour formuler de meilleurs mulsions Essais en chantier dans diffrentes conditions:

tat de la surface (neuve, use, plane, ) Conditions de la surface (sche, humide, sale, ) Organisation du chantier (circulation sur le liant) tat du liant avant recouvrement (ruptur, ...) Etc.

Facteur de correction en fonction de la temprature et du type dmulsion

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Conclusions / Recommandations Le collage des couches est essentiel pour

assurer la durabilit dune chausse. Favoriser lusage dmulsion cationique. Dans des conditions favorables (chaud,

sec, venteux, ensoleill), le mrissement dune mulsion requiert un minimum de15 minutes. viter la circulation sur unliant daccrochage dont la rupture et le mrissement ne sont pas complts.

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Conclusions / Recommandations Dans des conditions estivales, utiliser des mulsions

avec des liants rsiduels durs (de type CRS-1h) afin de rduire le temps de rupture et larrachement du liant par les pneus des vhicules. Appliquer lmulsion sur une surface propre. Utiliser des quipements fonctionnels et bien ajusts

afin dpandre le liant uniformment au taux spcifiau contrat (hauteur et paralllisme de la rampe, fonctionnement et angle des gicleurs, temprature de lmulsion, etc.)

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Conclusions / Recommandations viter les travaux lorsque les conditions sont

dfavorables la rupture de lmulsion (T < 10C et humidit leve). Utiliser un rupteur dmulsion lorsque les conditions

mtorologiques sont dfavorables. Des essais mieux adapts aux performances

recherches sont en dveloppement au SMI : Mesure de la force de liaison (>0,40 MPa en laboratoire) Rsistance au cisaillement Mesure du temps requis pour permettre la circulation

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Conclusions / Recommandations

La spcification dune exigence minimale de la force de liaison entre les couches est envisage au CCDG (aprs la rvision des exigences sur les mulsions daccrochage). Le dveloppement dexigences performantielles sur

les chausses incite de bonnes pratiques de mise en uvre et favorise lusage des meilleurs matriaux ainsi que le respect de leur intgrit. La durabilit des chausses est ainsi augmente.

Gaspillage Pollution Dveloppement durable

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