Étude de l’effet de la température et la porosité sur la réponse des sondes

2.2.2.1 Effet de la température

Le fait que la température puisse influer sur la période enregistrée par les sondes WCR de type CS616 a clairement été souligné dans la littérature. Ainsi, le manufacturier lui-même propose une équation de correction permettant de prendre en compte l’effet de la température. Cependant, il met en garde, cette équation de correction est propre au milieu étudié lors de son établissement. Elle n’est donc en rien adaptée à l’étude des matériaux recyclés traités à l’aide d’une émulsion de bitume. Dans le cadre ce projet, une exploitation rigoureuse des données enregistrées in-situ dans le matériau MR5-TFE-B par deux sondes WCR, nécessite donc que l’effet de la température sur la mesure des sondes dans le matériau de confinement soit étudié au préalable en laboratoire. Une manière efficace d’étudier ce

Figure 2.2 Schématisation du positionnement des sondes dans une éprouvette instrumentée (coupe transversale)

phénomène consiste à faire varier la température au sein d’une éprouvette instrumentée tout en fixant la teneur en eau et la porosité.

Dans cette optique, nous avons choisi de comparer la période enregistrée en fonction de la température, par une même sonde WCR, suivant cinq conditions de teneurs en eau distinctes. Pour chacune de ces conditions, un cycle de variation de la température est réalisé. Chaque cycle se décompose en trois à cinq paliers de température qui sont successivement visés et stabilisés dans une étuve à température contrôlée, où sont placées les éprouvettes parfaitement scellées. Lorsque les trois thermocouples installés dans le matériau de confinement nous confirment que la température d’un palier est atteinte dans l’éprouvette, la période mesurée par la sonde WCR installée dans ce même matériau de confinement est enregistrée. Il est ensuite possible de passer au palier de température suivant. Pour chaque cycle, nous sommes alors en mesure de tracer l’évolution de la période enregistrée aux différents paliers en fonction de la température.

En vue d’étudier l’effet de la température pour différentes teneurs en eau, une solution intéressante consiste à fabriquer un corps d’épreuve suivant une porosité donnée en partant de la teneur en eau la plus élevée soit, celle mesurable à la compaction de l’éprouvette. Dans un premier temps, une seule éprouvette de teneur en eau et de porosité connue est donc confectionnée. Une fois son cycle de variation de la température réalisé, cette éprouvette peut être modifiée par abaissement de sa teneur en eau tout en conservant sa porosité. Afin d’obtenir cinq conditions de teneur en eau distinctes, ce processus est répété à quatre reprises.

Ainsi, une première éprouvette instrumentée est fabriquée. La teneur en eau massique du matériau de confinement est fixée lors de la formulation en laboratoire puis est validée par une application de la méthode LC26-250 (Détermination de la teneur en eau) à partir d’un échantillon du matériau qui est prélevé après malaxage. Par ailleurs, dans la perspective d’étudier exclusivement l’influence de la teneur en eau sur la lecture des sondes, la porosité de l’éprouvette est fixée par le compactage et est mesurée ultérieurement, lors de la destruction de celle-ci, par pesée hydrostatique.

Finalement, après une pesée de l’éprouvette instrumentée fraîchement confectionnée, cette dernière est parfaitement scellée à l’aide d’une pellicule de plastique et de cire de paraffine. Le but étant de garantir que la teneur en eau reste constante au sein de la zone de confinement au cours du cycle de variation de la température (Voir Annexe II). Un délai de 72 heures est par la suite systématiquement respecté pour permettre une stabilisation de la teneur en eau au sein du corps d’épreuve avant la réalisation d’un cycle de variation de température. Ce délai a été jugé suffisant par la lecture des mesures stabilisées de la sonde et des thermocouples.

Le cycle de variation de température terminé, il s’agit de modifier l’éprouvette instrumentée en abaissant sa teneur en eau. À cet égard, l’éprouvette est dé-scellée. Placée sur la tranche, son fond amovible est retiré pour permettre un séchage du matériau de confinement plus homogène. Afin de quantifier la perte en eau du matériau de confinement lors de cette étape de séchage, l’éprouvette est pesée. Après une perte de masse significative (2% à 3% d’eau), le corps d’épreuve est à nouveau scellé en vue de réaliser un nouveau cycle de variation de la température.

2.2.2.2 Effet de la porosité

Deuxième facteur d’influence analysé dans ce projet, la porosité constitue la donnée la plus complexe à étudier. En effet, contrairement à la température dans la planche d’essai qui est enregistrée à toutes les heures et, à la teneur en eau initiale du matériau de confinement qui a été mesurée en laboratoire après échantillonnage in-situ, les taux de compaction des deux zones de confinement créée dans la couche de MR5-TFE-B de la chaussée demeurent inconnus. Un critère qu’il est pourtant possible d’évaluer en notant la masse précise de matériau utilisée pour remplir le volume de confinement puis, en déterminant, en laboratoire, la densité maximale du matériau de confinement échantillonné in-situ.

Bien qu’une reproduction exacte en laboratoire de la porosité du matériau utilisé in-situ pour former la zone de confinement ne soit donc pas possible, une étude de l’effet de la porosité

sur la réponse des sondes est, quant à elle, tout à fait réalisable. Pour ce faire, nous avons choisi de réaliser trois essais basés sur l’utilisation d’éprouvettes instrumentées de porosité distincte mais de teneur en eau relativement identique. Les essais développés dans le cadre de notre programme expérimental, consistent à réaliser, comme dans l’étude précédente, des cycles de variation de la température. De cette manière, nous sommes en mesure de comparer, pour différents paliers de température visés et atteints, la période mesurée dans les trois corps d’épreuve de porosités différentes.

La stratégie mise au point pour étudier l’effet de la porosité sur la réponse des sondes WCR prévoit la réalisation de trois éprouvettes instrumentées dont seule la porosité varierait. Ainsi, la méthode utilisée pour confectionner les trois corps d’épreuve nécessaire à la réalisation des essais ne varie que sur le choix du mode de compactage puisque la sonde, les thermocouples et la formulation du matériau de confinement utilisés, restent les mêmes d’une éprouvette à l’autre. À cette fin, deux éprouvettes ont été compactées manuellement pour parvenir à des taux de compaction dits faible et intermédiaire puis, la troisième éprouvette a été réalisée à l’aide d’un compacteur de plaque MLPC afin d’atteindre un taux de compaction plus élevé. Les protocoles de compactage mis en œuvre pour la confection des corps d’épreuve sont présentés en Annexe I.

À l’instar de l’étude précédente, la méthodologie retenue pour évaluer l’effet de la porosité sur la mesure des sondes consiste à fixer les autres facteurs susceptibles d’influer sur cette mesure, à savoir ; la teneur en eau et la température du matériau de confinement. Dans cette optique, une même teneur en eau est visée dès la formulation du matériau de confinement destiné à former les trois corps d’épreuves. Puis, chaque éprouvette est scellée après compactage et une mesure de la teneur en eau par échantillonnage du matériau de confinement est réalisée. Enfin, le contrôle du facteur température se fera, quant à lui, en cours d’essai grâce à la consigne de l’enceinte à température contrôlée et aux réponses des trois thermocouples placés dans le matériau de confinement.