PROGRAMME EXPÉRIMENTAL
Cette section vise à décrire les différentes étapes du programme expérimental élaborées en vue d’étudier la possibilité d’incorporer des particules de verre de post-consommation dans un enrobé bitumineux tout en conservant des performances équivalents celles d’un enrobé conventionnel et ce, par rapport aux exigences de la méthode de formulation LC. Le premier objectif du projet a été d’étudier l’effet du dosage en verre au niveau des caractéristiques volumétriques, de l’aptitude au compactage et de la résistance à l’orniérage. Par la suite, le deuxième objectif fut de sélectionner un dosage optimal selon les résultats obtenus. Enfin, le dernier objectif a été d’évaluer et de comparer les performances de l’EB avec dosage optimal en verre avec un EB conventionnel.
Puisque la réutilisation de matériaux recyclés dans les matériaux de chaussées est bénéfique d’un point de vue environnemental et souvent comportemental, l’idée d’incorporer des particules de verre de post-consommation dans les enrobés bitumineux est donc reprise au LCMB. Dans le cadre de ce projet, les recherches ont été concentrées sur un seul type d’enrobé bitumineux, soit l’enrobé ESG14. Cet enrobé a été choisi, car il peut être utilisé autant en couche unique, c’est-à-dire comme couche de surface, qu’en couche de base.
La revue de littérature a montré qu’il est possible d’utiliser jusqu’à 25 % de verre dans des enrobés utilisés en couche de base. La granulométrie des particules de verre est un paramètre important à prendre en considération. La littérature rapporte que pour obtenir des performances équivalentes à un enrobé conventionnel, le diamètre maximal des particules de verre à utiliser dans un EB est de 4,75 mm. De plus, la faible valeur d’absorption des particules de verre comparativement à celle des granulats conventionnels fait en sorte que la demande en bitume d’ajout peut être réduite lorsque des particules de verre sont incorporées aux enrobés bitumineux. Par ailleurs, il a été relevé que les enrobés bitumineux avec verre
sont plus sensibles à l’orniérage ainsi qu’au dommage dû à l’eau. Suivant ces informations, un programme de recherche a été élaboré et est présenté dans ce chapitre.
2.1 Programme de recherche
Le programme expérimental de ce projet se présente en trois phases: 1) étude de l’effet du dosage en verre, 2) sélection d’un dosage optimal de particules de verre, 3) évaluation des performances, des caractéristiques physiques et de la durabilité d’un enrobé bitumineux avec particules de verre et comparaison avec un enrobé de référence. Afin de faciliter la compréhension du cheminement de ce projet, les différentes phases du programme expérimental ainsi que les essais réalisés sont présentés à la Figure 2.1.
Figure 2.1 Organigramme du programme expérimental Phase I : Étude de l'effet du dosage en verre
Critères d'analyse:
- Caractéristiques volumétriques (Vbavs Vbe) - Aptitude au compactage (PCG) - Résistance à l'orniérage (MLPC)
Phase II : Sélection du dosage optimal en particules de verre de post-consommation
Phase III : Évaluation des performances
- Thermomécaniques (TSRST, Module complexe, Fatigue) - Caractéristiques physiques (Macrotexture, Adhérence)
2.1.1 Phase I : Étude de l’effet du dosage en verre
Dans un premier temps, l’étude de l’effet du dosage en particules de verre est orchestrée suivant la méthode de formulation du Laboratoire des Chaussées du ministère des Transports du Québec en considérant la presse à cisaillement giratoire (PCG) et l’essai de résistance à l’orniérage. Basé sur la revue de la littérature, deux granulométries de particules de verre ont été ciblées, soit les fractions 0-0,315mm et 0,630-2,5mm, et incorporés suivant cinq dosages (5, 10, 15, 20 et 25 % massique). Le détail relatif au processus de sélection des granulométries et des dosages est présenté à la section 3.2.2. De plus, pour différencier les EB, ceux-ci ont été identifiés de la façon suivante : EB de référence (ESG-14R), EB avec verre (ESG-14V-5) où le dernier chiffre représente le dosage en verre. La nomenclature utilisée est décrite plus en détail à la Figure 3.4
La première étape de la phase I vise à évaluer l’impact de l’ajout de particules de verre de post-consommation quant aux caractéristiques volumétriques (Vba vs Vbe) des différents EB. Ces caractéristiques sont évaluées au moyen de l’essai de densité maximale. Dans le cadre de ce projet, la teneur en bitume d’ajout des EB étudiés a été ajustée de manière à obtenir un volume de bitume effectif constant (Vbe) de 11,4 % ± 0,1 %. Pour chacune des formulations d’enrobé ainsi établies, l’aptitude au compactage est alors évaluée au moyen de la presse à cisaillement giratoire. Finalement, les EB avec verre conforme aux exigences relatives à l’aptitude au compactage selon la norme LC 4202 : Enrobés à chaud formulés selon la
méthode de formulation du Laboratoire des chaussées et spécifique à l’enrobé ESG14 sont
ensuite soumis à l’essai de résistance à l’orniérage.
2.1.2 Phase II : Sélection du dosage optimal en particules de verre post- consommation
À partir des résultats obtenus suite à la phase I du projet, l’ensemble des résultats est analysé en vue de sélectionner un dosage optimal en particules de verre. Pour ce faire, les critères de sélection définis suivant les exigences de la norme 4202 relativement à l’enrobé ESG14 et
portant sur 3 critères: 1) Vbe, 2) indice des vides à 10, 100 et 200 girations, 3) profondeur des ornières après 30,000 cycles.
2.1.3 Phase III : Évaluation et comparaison des performances, des caractéristiques physiques et de la durabilité
Une fois le dosage optimal en particules de verre sélectionné, les performances thermomécaniques de l’EB avec particules de verre et d’un enrobé de référence sont évaluées à partir d’éprouvettes cylindriques carottées dans des plaques d’EB. Pour ces enrobés, la résistance au retrait thermique empêché, le module complexe, la résistance à la fissuration par fatigue et les caractéristiques physiques de macro texture et d’adhérence de même que la tenue à l’eau ont été déterminés.