PG - Bitume Québec

bitumequebec.ca

PG - Bitume Québec

Direction du

laboratoire des chaussées

Critères à considérer pour

la sélection d’un bitume

Formation Technique 2012, Bitume Québec

École de technologie supérieure

4 et 5 décembre 2012

Gaétan Leclerc, M.Sc., chimiste


Sommaire

Introduction (PG H-L)

Critères

Conditions environnementales (LTPPBind V3.1)

Sollicitations de la chaussée (DJMA, ÉCAS, vitesse, % véhicules

lourds)

Modes de productions et procédés de modifications des bitumes

Affinité bitume-granulat (désenrobage)

Type d’enrobés (base ou surface, texture ouverte ou fermée)

Prix et disponibilité des PG

Nombre de réservoirs, organisation du chantier, travaux tardifs, …

Tableaux de recommandations

Construction neuve - reconstruction

Resurfaçage

Conclusion

2


Classification PG H-L

Exigences basées sur des essais de performance

aux températures de services à différentes étapes

de vieillissement visant à prévoir l’aptitude d’un

bitume à résister aux déformations permanentes

et aux fissurations.

Vise à garantir que les bitumes de même PG de

fournisseurs différents auront des propriétés

rhéologiques équivalentes et conféreront aux

enrobés des performances semblables peu

importe le procédé de fabrication.

3


Conditions environnementales (LTPPBind v3.1)

PG 58-34 (confiance de 98 % min.)

PG 52-28 (confiance de 50 % min.)

Moyenne (> 20 ans) de la température

la plus froide annuellement

-30

-24

Hiver

Moyenne (> 20 ans) des 7 jours/an

les plus chauds (T enrobé 20 mm)

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70

4

30

Été

34

50

54


PG H à 98 % confiance pour le Québec

Serait-il raisonnable de faire usage

d’un PG 46-34 sur la 132 (Gaspésie)

et la 138 (Côte-Nord) ?

PG 40-L

PG 46-L

PG 52-L

PG 58-L

NON

5

Orniérage


PG L à 98 % confiance pour le Québec

Serait-il raisonnable de vouloir

respecter à tout prix le niveau

de confiance de 98 % pour L ? NON

PG H-46

PG H-40

PG H-34

PG H-28

6

Coûts

Désenrobage

Orniérage


PG L à 50 % confiance pour le Québec

Serait-il raisonnable de se contenter

d’un niveau de confiance de 50 %

pour L ? NON

PG H-40

PG H-34

PG H-28

PG H-22

7

Fissuration thermique


Construction neuve – Reconstruction

vs Resurfaçage

PG H-40

PG H-34 PG H-34

8

Îles-de-la-Madeleine

PG H-28 construction PG H-28 resurfaçage


DT Est-de-la-Montérégie (PG H-28/-34)

Station météo

Zone 1 Const.

% conf. Station météo

Zone 2 Const.

%

conf.

St-Hubert 98/98 Sorel 89/98

Granby 96/98 Fleury 78/98

Verchères 94/98 St-Nazaire 67/98

Ste-Madeleine 86/98 Warden 68/98

Farnham 75/98 Brome 68/98

St-Hyacinthe 2 85/98 Abercorn 48/96

St-Amable 89/98 Sutton Jonction 94/98

Sutton 92/98

Béthanie 64/98

9


Selon le Asphalt Binder Handbook (AI MS-26)

« Il est important de noter qu’il n’est pas

nécessaire d’utiliser le logiciel LTPPBind pour

sélectionner la classe de performance d’un

bitume ».

« Plusieurs agences ont déjà évalué leurs

conditions climatiques et les débits de circulation

des chaussées et ont sélectionné des bitumes

appropriés ».

« Le logiciel LTPPBind est simplement un outil qui

peut aider les concepteurs à une meilleure

compréhension des températures associées à une

chaussée dans une région donnée ».

10


Effet de la charge et de la vitesse du trafic sur

la sélection des bitumes

Problématique

La vitesse d’oscillation du DSR est de 10 rad/s (1,59 Hz)

ce qui représente un trafic roulant à 90 km/h.

Qu’arrive-t-il si le trafic circule à plus basse vitesse ?

Solution : Usage d’un bitume à plus haut module

(grade bumping).

Lent : augmente la T élevée d’une classe.

Stationnaire : augmente la T élevée de deux classes

(la température basse reste la même).

0 km/h

+ 12 ˚C

11

90 30 km/h

+ 6 ˚C


Sélection d’un bitume A-20 Montmagny

Données de température

T max air = 28,3˚C

T min air = -28,8˚C

PG H 98% = 47,7˚C

PG L 98% = -28,4˚C

PG 52-34

À 50 mm sous la surface :

T H = 42,8˚C (-4,9˚C)

T L = -25,4˚C (+3,0˚C)

PG 46-28

12

Données de circulation

DJMA = 18 085

Véhicules lourds = 25,7%

ÉCAS annuel = 2,1 M

ÉCAS cumulatif :

10 ans : 21 M

30 ans : 74 M

Selon LTPPBind v3.1

< 3 M : PG 52-34

3 M à 10 M : PG 58-34

10 M à 30 M : PG 64-34


Classification PG H-L (Lacunes)

Pas d’essais visant à évaluer l’aptitude d’un bitume

à adhérer de façon durable à la surface d’un

granulat.

Le MTQ s’inspire de ce qui se fait de mieux

(AASHTO M320), il adopte au besoin des essais

supplémentaires afin de corriger certaines lacunes

dans le but d’améliorer la performance des

enrobés (Norme 4101 et Tableaux de

recommandations).

Plusieurs facteurs autres que les conditions

environnementales et de trafic doivent être

considérés pour le choix d’un bitume …

13


Production et modification des bitumes

Idéalement …

Sélection des

meilleurs bruts

asphaltiques.

Bitumes de base

adaptés pour le

marché du Québec.

Utiliser des procédés

ou des adjuvants qui

améliorent les

propriétés

rhéologiques sans

réduire les propriétés

adhésives.

Dans la pratique …

Optimisation pour la

production

d’hydrocarbures légers

avec de faibles teneurs en

soufre.

14

L’ajout de composants

oxydés, de correcteurs à

base d’huile usée ou

d’acide polyphosphorique

est d’usage courant.

La modération a bien

meilleur goût.


Modes de productions du Bitume

Source : Asphalt Institute Inc. and European Bitumen Association-Eurobitume (IS-230, 2011)

- Distillation directe

- Oxydation (soufflage)

- Désasphaltage avec solvant

- Craquage, …

- Mélange

15


Producteurs pour le Québec en 2012

1 entreprise qui raffine le brut pour en faire du

bitume :

- Suncor

4 entreprises spécialisées dans la modification

du bitume :

- Bitumar, Kildair, McAsphalt

- Coco asphalt engineering

16


Procédés de modification des bitumes

imposés ou limités par le MTQ (norme 4101)

Ajout de polymères + agent de réticulation

Recouvrance d’élasticité (élastomères (6 PG/9))

Stabilité au stockage

Acide polyphosphorique (PPA)

Limité par la teneur en cendres (0,60 % max) et clause

affinité bitume-granulat pour les bitumes HRD

Correcteurs à base d’huile usée

Limité par la teneur en cendres (0,60 % max) et clause

affinité bitume-granulat pour les bitumes HRD

Ajout d’un additif pour enrobé tiède (Bitume T)

Ajout (généralement) d’une dope d’adhésivité (Bitume

HRD ou THRD)

17


Effet d’un correcteur à base d’huile usée sur

un bitume Styrelf 13 (PG 64-28 P)

Te : 68,5 64,2 ˚C

Tb : -31,8 -35,2 ˚C

PG : 64-28 64-34

TBA : 53,2 49,6 ˚C

PEN : 74 108 dmm

Enr. Rés. : 90 %


Exemples des spécifications aux USA

(AASHTO M320, RÉ, T&T + …)

Interdiction de faire usage d’additifs carcinogènes

Colorado, Wyoming

Interdiction d’huiles usées ou d’allongement

Illinois, Caroline du Nord, Michigan, …

Interdiction ou limitation d’acide polyphosphorique

Wyoming, Californie, Iowa, Maryland, New York, …

Interdiction de bitume soufflé (oxydé)

Maryland, Pennsylvanie, Caroline du Sud, Alabama, …

Obligation d’agent anti-désenrobage

Idaho, Kansas, Floride

Exigence MSCR

Géorgie, Utah

19


Discrimination de la classe de performance du

bitume en fonction des couches

La quantité d’eau et les contraintes subies par

l’enrobé sont maximales à la surface ?

Les enrobés fabriqués avec des bitumes plus durs

auraient une meilleure tenue à l’eau ?

Pour une valeur L appropriée au climat, un bitume

de faible G*/sinδ (H plus petit) a un meilleur ratio

bénéfice/coût en ce qui concerne les fissurations

de fatigue et de retrait thermique ? V

Les enrobés de base s’oxydent moins rapidement

que les enrobés de surface? V

20

V

V


Suite du Quiz…

Les enrobés de base restent en place beaucoup

plus longtemps que les couches d’usure? V

En théorie, un enrobé X fabriqué avec un PG 58-

34 résiste autant aux charges à 58˚C que ce

même enrobé fabriqué avec un PG 64-34 et testé

à 64˚C ? V

Les caractéristiques des granulats comptent

beaucoup plus que celles du bitume en ce qui

concerne la résistance d’un enrobé aux

déformations permanentes ? V

21


Texture de surface de l’enrobé

Sécurité des usagés et durabilité de l’enrobé

Vitesse des véhicules (EG-10 sur les autoroutes)

Conditions de circulation

zone départ-arrêt

carrefour giratoire

entrée d’un parc industriel

Les enrobés grenus requièrent l’usage de

PG 70-28 ou 64-34

22


Prix ($/tonne)

1000

900

800

700

600

500

Prix des bitumes

Prix des PG H-L en 2012

Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov.

Mois

23

58-28

58-34

64-28

64-34

70-28

58-40 HRD


Répartition des classes PG en 2011

(PG 64-34)

70998

(PG 64-28)

15010

Quantité de bitume utilisé au MTQ en 2011

(257 117 tonnes)

(PG 70-28)

25657

2779

(PG 58-40)

(PG 52-34)

72

(PG 58-28)

2653

24

139948

(PG 58-34)

52-34

58-28

58-34

58-40

64-28

64-34

70-28


Tableau des recommandations

25


Tableau des recommandations

26


Info DLC, Vol. 17, n˚3, septembre 2012

http://www.mtq.gouv.qc.ca/portal/page/portal/Librairie/P

ublications/fr/reseau_routier/info_dlc/2012/2012.09info.

dlc.pdf

27


Conclusions

Le choix d’un bitume n’est pas toujours simple car

plusieurs facteurs doivent être pris en

considération.

Les cartes des zones climatiques et les tableaux

de recommandations sur le choix des

composants intègrent plusieurs facteurs, facilitent

le travail des concepteurs et prennent en

considération les capacités de stockage des

centrales (3 PG par zone, 2 PG max par contrat)

Ne pas faire de compromis sur la température

haute du PG pour tous types de travaux (surtout

depuis l’arrivée des bitumes pour enrobés tièdes).

28


Conclusions

Ne pas faire de compromis sur la température

basse du PG pour les travaux de construction

neuve – reconstruction.

Les différences de prix entre les PG ont été

considérées dans les tableaux :

Discrimination du PG en fonction de la couche.

Compromis sur la résistance à la fissuration thermique

pour les travaux de resurfaçage (PG 58-28 en zone 2 et

PG 58-34 en zone 3).

La construction ou la réfection de chaussées

souples sécuritaires, durables et économiques est

possible en s’inspirant de ces tableaux.

MSCR arrive …

29


30

?

?

?

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