Essais triaxial cyclique

2.2.1 Matériel et méthodes

L’essai triaxial cyclique a été décrit au paragraphe 1.1.4.3.

Pour l’étude des déformations permanentes, la norme NBN EN 13286-7 propose d’appliquer minimum 80 000 cycles à un niveau de contraintes constant ou d’appliquer successivement, à la même éprouvette, différents niveaux de contraintes (essai par paliers, 10 000 cycles par niveau de contraintes).

Dans le cadre de ce projet, il est proposé de mesurer les déformations permanentes selon une procédure modifiée par rapport à la norme : 2500 cycles sont appliqués à un niveau de contraintes élevé afin de simuler la mise en place du matériau et 100 000 cycles sont appliqués à un niveau de contraintes plus faible correspondant aux contraintes d’une sous-fondation après mise en place de la structure routière. Les essais sont réalisés à pression de confinement variable.

Les premiers essais réalisés en 2014 sur le granulat de débris mixtes (Centre I b) imposent les contraintes suivantes : 2500 cycles avec 3=10 à 110 kPa et d,max=300 kPa et ensuite 100 000 cycles avec 3=5- 15 kPa et d,max=50 kPa. Les résultats sont présentés ci-après. Les essais ont été réalisés sur des éprouvettes ayant une teneur en eau de 10 et 12 % et compactées à 97 % de la densité optimale mesurée par le Proctor Modifié (NBN EN 13286-2).

Après une longue interruption due à des problèmes techniques, les essais ont repris en août 2015 sur le même granulat de débris mixtes (Centre Ib). Les pressions de confinement ont été légèrement modifiées par rapport aux essais de 2014. En effet, il a été observé que la pression de confinement initiale était

APERROUT – rapport scientifique final Page 76 toujours légèrement supérieure à 5 kPa et qu’il était physiquement difficile de descendre sous cette valeur. Pour cette raison, la pression de confinement imposée est de 8 à 110 kPa durant 2500 cycles et ensuite 8 à 20 kPa durant 100 000 cycles. Les contraintes axiales sont les mêmes que pour les essais de 2014 :d,max=300 kPa durant les premiers 2500 cycles et ensuite d,max=50 kPa durant 100 000 cycles. Pour un même granulat mixte (Centre Ib), l’influence sur les déformations permanentes de la teneur en 0-2 mm et de la teneur en eau est étudiée, ainsi que l’influence de cycles gel-dégel. Le gel-dégel consiste à appliquer à l’éprouvette 10 cycles gel-dégel comme définis dans la norme EN 1367-1.

Pour l’influence de la teneur en éléments fins, deux mélanges ont été étudiés : le mélange d’origine (29,1 % fraction 0-2 mm) et un mélange reconstitué contenant 20 % de la fraction 0-2mm.

Tableau XXXII : Granulométrie des mélanges étudiés (granulat mixte, Centre Ib). Mélange original Mélange 2 - 20 % 0/2 mm

% % 0/2 29,8 20 2/7.1 21,9 25 7.1-14 19,9 22,7 14/20 10,7 12,2 20/.. 17,7 20,2

Des essais ont été réalisés sur un granulat naturel (calcaire 0-32) à titre comparatif. Les éprouvettes de calcaire sont préparées à la teneur en eau optimale définie par le Proctor modifié (4,5 %) et compactées à 97 % de la densité optimale définie par le Proctor Modifié.

Pour les différents matériaux, les teneurs en eau optimales et densités optimales ont été déterminées par l’essai Proctor modifié. Les résultats sont donnés dans le Tableau XXXIII.

Tableau XXXIII : Résultats de l’essai Proctor Modifié.

Granulat mixte Mélange original Granulat mixte Mélange 2 - 20 % 0/2 Calcaire 0/32 Teneur en eau optimale 12 % 10 % 4,5 % Densité optimale 1,9206 g/cm 3 1 ,9553 g/cm3 2,3734 g/cm3

2.2.2 Résultats

Les premiers résultats obtenus (2014) montrent que les déformations permanentes augmentent avec la teneur en eau (Figure 53). Elles atteignent 2 % à une teneur en eau de 12 %, ce qui est élevé. Néanmoins, les tests montrent que les déformations permanentes évoluent surtout pendant la mise en œuvre (2500 cycles appliqués) et se stabilisent par après, lorsque les charges appliquées correspondent au trafic.

APERROUT – rapport scientifique final Page 77

Figure 53 : Déformations permanentes sur granulats mixtes.

Essais 2015 2.2.2.2

Les résultats de ces essais sont présentés à la Figure 54. Le mélange d’origine (29,8 % de particules 0/2 mm) développe des déformations permanentes de 2,5 % qui se stabilisent au cours des 100 000 cycles. L’influence de la teneur en éléments 0-2 mm et de la teneur en eau est détaillée au §3.2.

Figure 54 : Déformations permanentes sur granulats mixtes (Centre Ib) et calcaire.

L’influence de cycles gel-dégel est présentée sur la figure suivante. Pour le mélange d’origine, à 29,1 % de 0-2 mm, les déformations permanentes mesurées après l’application des cycles gel-dégel sont légèrement inférieures à celles mesurées sans l’application des cycles gel-dégel. Le contraire est observé pour le mélange à 20 % de 0-2 mm. Pour ce matériau, il n’y a donc pas influence significative des cycles gel-dégel sur les déformations permanentes mesurées avec le triaxial cyclique On peut penser que des

APERROUT – rapport scientifique final Page 78 particules fines se sont créées lors des cycles gel-dégel et que le matériau subit donc moins d’attrition lors de l’essai triaxial cyclique. Ceci sera à vérifier sur d’autres matériaux.

Figure 55 : Influence des cycles gel-dégel sur les déformations permanentes d’un granulat mixtes (Centre Ib).

La figure suivante compare les déformations permanentes du granulat mixte (Centre Ib) avec celles du calcaire 0/32 mm dans les mêmes conditions de compactage (97 % de la densité optimale et teneur en eau (wOPM)). Le matériau de référence, à la teneur en eau optimale, présente des déformations permanentes plus faibles que le granulat recyclé mixte étudié.

APERROUT – rapport scientifique final Page 79

Conclusion 2.2.2.3

Les essais réalisés montrent que les déformations permanentes augmentent durant les 2500 cycles à niveau de contraintes élevé et se stabilisent ensuite. A un niveau de contraintes fixé, la valeur atteinte après 2500 cycles dépend de la teneur en eau et de la teneur en éléments fins du granulat mixte. L’influence de la teneur en eau et de la teneur en particules 0-2mm est détaillée au §3.2.

L’essai gel-dégel tel que réalisé ne semble pas avoir une influence significative sur les déformations permanentes du granulat mixte étudié. Ce point doit néanmoins être vérifié sur d’autres matériaux. Le matériau de référence, à la teneur en eau optimale, présente des déformations permanentes plus faibles que le granulat recyclé mixte étudié. Il serait intéressant de vérifier la sensibilité des déformations permanentes du calcaire vis-à-vis de la teneur en eau. Par manque de temps, cet essai n’a pas pu être réalisé.