Comment les appareils SmartPave peuvent être utilisés avec succès pour le nivellement et la vérification de différents bitume types selon les normes américaines.
1. SmartPave
L'appareil SmartPave est un rhéomètre à cisaillement dynamique (DSR) basé sur la technologie MCR de la série de rhéomètres MCR d'Anton Paar avec l'entraînement EC éprouvé. La cellule de mesure Peltier brevetée, combinée à la hotte Peltier active, permet un contrôle de la température entièrement sec de l'échantillon. Un large choix de tests rhéologiques standards est disponible dans le logiciel pratique ainsi que des modèles de tests spécialement adaptés pour la caractérisation du bitume. Ces modèles permettent même aux utilisateurs inexpérimentés d'effectuer des mesures précises selon AASHTO T315 et ASTM D7175 au moyen d'un guide étape par étape.
2. Classification des différents types de bitume
Le bitume est généralement classé en deux types différents :
- bitume non modifié
- bitume modifié aux polymères (PmB). Les caractéristiques matérielles du PmB restent presque constantes dans une plage de température définie, tandis que le module de cisaillement complexe |G*| et la viscosité η du non modifié bitume diminue continuellement avec l'augmentation de la température. Le bitume modifié présente des caractéristiques favorables même à basse température. Par exemple, ces matériaux ne deviennent cassants qu'à des températures plutôt basses et présentent donc un comportement à la rupture amélioré par rapport au bitume non modifié.
En ce qui concerne les conditions de vieillissement, le bitume est classé en trois étapes de vieillissement en appliquant trois tests différents :
- Original : bitume nouvellement fabriqué et non vieilli
- Rolling Thin Film Oven (RTFO) : bitume légèrement vieilli – afin de simuler les conditions de traitement lors de la construction de routes
- Réservoir de vieillissement sous pression (PAV) : bitume très vieilli - afin de simuler l'oxydation au cours d'un service à long terme dans la circulation, y compris les rayons UV sévères, entre autres, le vieillissement RTFO et PAV entraîne une augmentation différente de la rigidité des échantillons de bitume.
3. Types de tests
Le logiciel du rhéomètre fournit des modèles de test selon AASHTO T315 pour les méthodes de test courantes telles que le classement ainsi que la vérification correspondante du classement. Dans ces tests, |G*| et sin δ sont déterminés, où sin δ est égal au sinus du déphasage.
Classement des reliures originales, vieillies RTFO et PAV
Le test de granulométrie permet de déterminer la granulométrie à haute température du bitume examiné selon les spécifications AASHTO M320 et M322 qui se situe entre 4 °C et 88 °C.
À cette fin, les propriétés viscoélastiques du bitume sont déterminées lors d'un test oscillatoire avec un système de mesure plaque/plaque. La fréquence appliquée est indépendante de l'échantillon et reste constante pendant le test. Par contre, la déformation ainsi que le diamètre des plaques et l'écartement sont ajustés aux conditions de vieillissement du bitume (tableau 1).
Il s'agit de mesures en un seul point, dont les 10 derniers points de données sont moyennés afin de générer un point de données. Le rapport |G*| / sinδ [kPa] est calculé pour l'original et le bitume RTFO. Pour le bitume PAV, cependant, ces valeurs sont multipliées : |G*| x sinδ [MPa]
Tableau 1 : Spécifications selon AASHTO M320/322
La température est automatiquement augmentée à partir d'une température de départ définie avec un incrément de 6 °C pour la mesure du liant d'origine et du bitume vieilli RTFO. À mesure que la température augmente, la valeur d'évaluation diminue simultanément. En revanche, la température est automatiquement diminuée par paliers de 3 °C lors de la mesure du liant vieilli par PAV. Dans ce cas, la valeur évaluée augmente avec la diminution de la température.
La mesure est interrompue lorsque les critères d'évaluation du liant original ou vieilli RTFO tombent en dessous ou que les critères d'évaluation du liant vieilli PAV transgressent les critères de réussite définis selon AASHTO M320/322 (tableau 1). Les résultats renseignent sur la résistance à une déformation permanente du liant.
La figure 1 affiche de manière représentative une mesure d'un classeur original. 64 °C a été choisie comme température de départ pour la mesure affichée sur la figure 1. La première mesure a lieu à cette température (ensemble de données en haut, vert). L’évaluation de |G*| / sinδ conduit à des valeurs autour de 1.5 kPa. Ainsi, le bitume répond aux critères. La température est ensuite augmentée de 6 °C, maintenue pendant dix minutes et la mesure décrite ci-dessus est répétée (ensemble de données en bas, en bleu). Cette fois, la valeur se situe en dessous de la limite de dépassement de 1.0 kPa.
Les règles suivantes s'appliquent au classeur original testé :
- le liant réussit le test si la valeur calculée se situe au-dessus des critères définis
- le liant échoue au test si la valeur calculée est inférieure aux critères définis
Figure 1 : Mesure d'un bitume de construction routière standard avec une température de rupture de 70 °C
Une fois la mesure interrompue, le logiciel du rhéomètre crée automatiquement un protocole qui présente un aperçu des résultats essentiels.
Vérification du classeur original vieilli RTFO et PAV
La vérification est conforme aux directives de classement selon AASHTO T315 et ASTM D7175. Cependant, ce test est réalisé à une seule température. La dernière température du classement est utilisée pour la vérification. Les deux résultats générés sont ensuite comparés.
