Que sont les vides d'air dans les mélanges de chaussées asphaltiques ?
Les vides d’air (Va) sont les poches d’air dans l’enrobé bitumineux compacté, exprimées en pourcentage du volume total du mélange.
Qu’est-ce que les vides d’air
L’enrobé à chaud comprend trois parties : les vides d’air, les granulats et le liant. Le pourcentage de vides d’air est le volume des vides divisé par le volume total du mélange, multiplié par 100. Un laboratoire le calcule à partir de deux masses volumiques : Gmb pour le mélange compacté, et Gmm pour le mélange en vrac, sans aucun vide. La formule est Va = 100 × (Gmm − Gmb) / Gmm. Une valeur n’a de sens qu’avec son effort de compactage, par exemple une éprouvette Marshall à 75 coups ou un mélange Superpave à Ndesign.
Valeurs de conception
Une formulation fixe une cible de vides d’air, et le mélange doit aussi respecter un minimum de vides dans le squelette minéral (VMA). Le volume restant est occupé par le liant. La FHWA donne un exemple : 14 % de VMA et 4 % de vides d’air laissent 10 % du volume au liant.
| Spécification | Vides d’air à la formulation | Limites d’acceptation |
|---|---|---|
| Superpave pour les routes (FHWA) | 4 % à Ndesign | non précisées dans la source |
| FAA Item P-401 | 3,5 % | 2,0 % à 5,0 % |
| FAA Item P-403 | 3,5 % | moyenne du lot de 2 % à 5 % |
| FAA Item P-404, résistant aux carburants | 2,5 ±0,2 % | 1,5 % à 3,5 % |
Les valeurs FAA proviennent de la circulaire AC 150/5370-10H. Les limites des Items P-401 et P-404 s’appliquent à la méthode d’acceptation par pourcentage dans les limites. Le P-403 accepte ou rejette un lot sur sa moyenne.
Vides d’air faibles et élevés
Une faible teneur en vides d’air peut provoquer du ressuage. La circulaire FAA AC 150/5380-6C indique que le liant remplit les vides par temps chaud, puis se dilate vers la surface. Un ressuage étendu peut réduire fortement l’adhérence.
Une teneur élevée présente le risque inverse. Les vides interconnectés laissent pénétrer l’eau dans le mélange, et le désenrobage devient un problème important au-delà d’environ 8 % de vides d’air. Le désenrobage peut indiquer que le liant a vieilli et durci, et il peut être une source de débris d’objets étrangers (FOD). Une règle empirique de Linden et al. (1989) indique que chaque 1 % de vides d’air au-delà de 7 % coûte environ 10 % de la durée de vie de la chaussée.
Vides d’air et inspection
Les essais de spécification ci-dessus utilisent des échantillons prélevés à la centrale et des carottes prélevées sur la chaussée terminée. Un relevé visuel ne mesure pas les vides d’air. Il relève des dégradations comme le ressuage et le désenrobage, et les consignes d’entretien relient les deux à l’état de l’enrobé.
Foire aux questions
- Quelle est la teneur en vides d'air de conception d'un enrobé d'aérodrome ?
- Dans la spécification de la FAA pour les enrobés à chaud (Item P-401), le critère de formulation est de 3,5 % de vides d'air. L'Item P-403 utilise aussi 3,5 %. L'enrobé résistant aux carburants de l'Item P-404 utilise 2,5 ±0,2 %. Une formulation Superpave pour les routes utilise 4 % au nombre de giration de conception (Ndesign).
- Comment les laboratoires mesurent-ils les vides d'air ?
- Un laboratoire détermine la masse volumique apparente (Gmb) d'une éprouvette compactée ou d'une carotte. Il détermine aussi la masse volumique maximale théorique (Gmm) du mélange non compacté. Il calcule ensuite Va = 100 × (Gmm − Gmb) / Gmm. La FAA cite la norme ASTM D3203 comme méthode d'essai du pourcentage de vides d'air. Elle cite ASTM D2726 pour la masse volumique apparente et ASTM D2041 pour la masse volumique maximale.
- Que provoque une faible teneur en vides d'air ?
- Elle peut provoquer du ressuage. La circulaire FAA AC 150/5380-6C indique qu'une trop forte proportion de liant, une faible teneur en vides d'air, ou les deux, causent le ressuage. Le liant remplit les vides par temps chaud, puis se dilate vers la surface. Un ressuage étendu peut réduire fortement l'adhérence.
Références
- coree-ctre-volumetrics
- HMA Volumetrics Revisited: A New Paradigm (B. J. Coree) Center for Transportation Research and Education, Iowa State University
- fhwa-hif-11-031
- Superpave Mix Design and Gyratory Compaction Levels (TechBrief FHWA-HIF-11-031) FHWA
- faa-ac-150-5370-10h
- AC 150/5370-10H, Standard Specifications for Construction of Airports (21 Dec 2018) FAA
- faa-ac-150-5380-6c
- AC 150/5380-6C, Guidelines and Procedures for Maintenance of Airport Pavements (10 Oct 2014) FAA
- faa-paver-asphalt
- PAVER Distress Identification Manual for Asphalt Surfaced Airfields (US Army ERDC-CERL, June 2009) US Army ERDC-CERL
- pavement-interactive-compaction
- Compaction Importance Pavement Interactive
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