La revue de la documentation concernant les matériaux recyclés permet de conclure que les connaissances concernant les GBR sont généralement limitées en ce qui concerne la mise en place. De nombreux projets de recherche ont été effectués dans l’optique de définir les différentes propriétés physiques de ces matériaux. Cependant, peu de projets ont été réalisés au sujet des paramètres affectant la mise en œuvre de ceux-ci ainsi que les répercussions de la qualité du compactage sur le comportement à long terme de chaussées retraitées en place. Les connaissances liées à la mise en place des MR sont principalement liées à la pratique et non à des projets de recherche scientifique. Bien que la littérature soit étoffée au sujet de la mise en œuvre et du comportement des matériaux naturels, il est pertinent que l’évaluation de ces paramètres soit aussi effectuée pour les matériaux recyclés, tel que retrouvés dans les chantiers routiers québécois.
2.1.
Travaux antérieurs
À ce propos, des travaux réalisés à l’Université Laval, dans le cadre de la Phase 1 de la Chaire de recherche industrielle i3c, ont permis d’identifier certaines lacunes au niveau du compactage d’une couche granulaire provenant du retraitement en place (Depatie, 2013). Effectivement, il s’agit d’une couche lâche et d’épaisseur importante, ce qui peut influencer la performance du compactage. Ce projet a permis d’observer la présence d’un gradient vertical de densité lors de travaux sur des chantiers de recyclage des chaussées, ce qui peut potentiellement mener à des problèmes de comportement de la chaussée à court et moyen terme. L’utilisation d’un rouleau à pieds-de-mouton a été suggérée pour améliorer la qualité du compactage en profondeur, mais n’a pas pu être évaluée. Une sensibilité du matériau à la déformation permanente a aussi été observée lors d’essais triaxiaux ainsi qu’au simulateur de chargement routier. L’augmentation de la teneur en GBR dans le mélange de MR semble un facteur d’augmentation de la déformation permanente. De plus, il a été déterminé que le matériau présente une sensibilité plus élevée à la contrainte déviatorique, en comparaison avec un matériau naturel de fondation. Une méthode de mitigation de ce phénomène de sensibilité mécanique a été proposée par le biais de l’augmentation de l’épaisseur de la couche d’enrobé bitumineux, ce qui viserait à diminuer le niveau de contrainte de sollicitation sur le matériau de fondation et par le fait même la déformation permanente.
2.2.
Objectifs du projet
Le présent projet vise à proposer des méthodes et outils pour aider au développement d’un guide de mise en place des matériaux de fondation recyclés, produits par la technique de retraitement en place, selon les objectifs de performance établis. Afin d’y parvenir, les sous-objectifs suivants ont été identifiés :
• Réaliser une revue des connaissances sur les techniques de chantier lors de retraitement en place ainsi que les propriétés mécaniques de matériaux recyclés ;
• Établir en laboratoire l’effet de la densité d’un mélange 50 % GBR sur la déformation permanente ;
• Déterminer les effets de la compacité et du type de matériau sur le comportement de la couche de fondation, dans un simulateur routier ;
• Étudier les techniques de compactage utilisées en chantier et analyser la variabilité de la compacité du matériau au niveau longitudinal, horizontal et vertical (selon une vue en plan) ; • Quantifier l’effet de l’utilisation d’un rouleau compacteur vibrant de type pieds-de-mouton lors
du compactage initial d’un matériau recyclé.
2.3.
Méthodologie de recherche
Afin d’atteindre ces différents objectifs, le projet a été subdivisé en quatre volets. Premièrement, un état des connaissances des caractéristiques d’une chaussée, du procédé de retraitement en place et des propriétés associées aux matériaux recyclés est présenté au Chapitre 1. Deuxièmement, des essais en laboratoire sont réalisés. Ceux-ci concernent la caractérisation des matériaux, l’étude de certains paramètres associés à la mise en place du MR5, ainsi que l’étude du comportement mécanique du matériau en déformation permanente par des essais triaxiaux. Ces trois aspects seront respectivement présentés aux Chapitres 3, 4 et 5. Troisièmement, des essais au simulateur de chargement routier de l’Université Laval sont réalisés afin d’évaluer l’effet du type de matériau et du gradient vertical de densité sur le comportement d’une chaussée expérimentale. Ces essais sont présentés au Chapitre 6. Finalement, le dernier volet du projet, présenté au Chapitre 7, s’intéresse au potentiel d’amélioration de la mise en œuvre des MR, produits lors du retraitement en place, par l’utilisation du rouleau compacteur vibrant à pieds-de-mouton.
Tel que mentionné précédemment, ce rouleau est généralement utilisé sur les chantiers de retraitement en place en Amérique du Nord. Toutefois, peu de documentation est disponible sur les effets de ce type de rouleau sur les matériaux granulaires et les matériaux recyclés, malgré son utilisation fréquente hors Québec. L’utilisation de ce rouleau est généralement limitée au compactage de sols cohérents. L’étude des matériaux recyclés du présent projet a été faite sur un mélange 50 % GBR et 50 % GN, soit un MR5, ce qui correspond au seuil maximal de tolérance des normes du Ministère des transports du Québec, pour un matériau de fondation. Ce matériau a aussi été choisi puisque, tel que mentionné dans la revue de littérature, celui-ci présente une moins bonne performance en déformation permanente, en comparaison avec celle d’un matériau contenant une teneur en GBR plus faible. Il s’agit donc d’évaluer un matériau de fondation présentant une composition plus critique en raison de sa teneur en GBR. Ainsi, le volet expérimental vise à évaluer l’effet de certains paramètres de mise en place, soit la température et la fréquence de compactage à l’aide d’essais en laboratoire ainsi que le type de rouleau compacteur, par le biais d’un volet in situ. De plus, une évaluation du comportement en déformation permanente est réalisée à l’aide d’essais triaxiaux ainsi qu’avec un simulateur routier, selon différents états de densité et de contrainte.