Qu'est-ce que l'essai de pénétration du bitume ?

Essai de pénétration (bitume)

Définition

L’essai de pénétration est un essai de laboratoire qui mesure la profondeur à laquelle une aiguille normalisée s’enfonce dans le bitume sous une charge, un temps et une température fixés.

La norme ASTM D5/D5M couvre l’essai pour les matériaux bitumineux semi-solides et solides. Elle mesure la consistance. Une valeur plus élevée signifie un matériau plus mou. La norme AASHTO T 49 est le même essai. Elle est identique à l’ASTM D5/D5M-13, à quelques dispositions près.

La page ciment asphaltique traite du liant et de ses trois systèmes de classement. Cette page ne traite que de l’essai lui-même.

Les conditions normalisées

L’essai a trois conditions : la température, la charge sur l’aiguille et le temps. La norme les fixe pour que les résultats soient comparables.

Le protocole P22 de la FHWA donne 25 °C, 100 g et 5 s comme premier jeu de conditions. La spécification du New York State DOT donne le même jeu dans ses tableaux de ciment asphaltique. Les deux suivent l’AASHTO T 49.

Le résultat et son unité

Le résultat est la profondeur de l’aiguille. Une unité de pénétration vaut 0,1 mm. Une lecture de 18 signifie que l’aiguille s’est enfoncée de 1,8 mm. La FAA écrit l’unité en dmm, par exemple 2 à 12 dmm.

Le protocole P22 demande la moyenne d’au moins trois pénétrations sur le même échantillon. L’AASHTO T 49 donne des estimations de fidélité au tableau X pour des essais à 4 °C et à 25 °C. Elles couvrent le liant d’origine et le résidu RTFO.

Classes de pénétration

Une classe de pénétration est une plage de valeurs de pénétration à 25 °C. Une spécification fixe un minimum et un maximum. La classe 18-60 du New York State DOT exige une pénétration d’au moins 18 et d’au plus 60. Le même tableau fixe d’autres limites pour le liant, comme le point d’éclair, le point de ramollissement, la perte à la chauffe et la ductilité. La classe n’est que l’une de plusieurs exigences.

La norme ASTM D946 est la spécification du ciment asphaltique classé par pénétration. La circulaire FAA AC 150/5370-10H la cite dans ses références.

Ce qu’utilise la FAA aujourd’hui

L’article P-401 de la circulaire FAA AC 150/5370-10H exige que le liant d’une couche d’asphalte suive la norme ASTM D6373, qui classe le liant par performance. Il ne demande pas de classe de pénétration.

La circulaire utilise encore l’essai de pénétration sur le résidu des matériaux d’enduit superficiel :

• Article P-608, enduit superficiel à l’émulsion d’asphalte. Le résidu de l’émulsion a une pénétration de 50 dmm au maximum (608-2.2).
• Article P-608-R, enduit superficiel à prise rapide. Le résidu a une pénétration de 2 à 12 dmm à 77 °F (25 °C) (608-R-2.2).

Les deux lignes citent l’ASTM D5 comme essai.

Autres essais de pénétration

Le nom « essai de pénétration » désigne plusieurs essais. La circulaire FAA AC 150/5320-6G en décrit trois qui testent le sol et les couches de chaussée, et non le liant :

• Indice portant californien (CBR). Cet essai mesure l’effort qui donne un enfoncement déterminé dans le matériau, et le compare à celui d’une pierre concassée calcaire standard. Voir indice portant californien .
• Pénétromètre dynamique à cône. Cet appareil mesure la vitesse de pénétration d’un cône dans les matériaux compactés et les sols de plateforme. Voir pénétromètre dynamique à cône .
• Essai de pénétration standard. La norme ASTM D1586 couvre cet essai de sol.

Ce que l’essai ne montre pas

L’essai se fait sur un échantillon de liant apporté au laboratoire. Le programme LTPP de la FHWA le réalise sur le ciment asphaltique que des techniciens extraient des carottes de chaussée. La valeur décrit le liant à une seule température. Elle ne décrit ni l’enrobé, ni la chaussée, ni son état.

Un relevé de chaussée enregistre la surface. La désagrégation, l’altération, le décollement et le ressuage se rapportent au liant, mais le relevé ne donne aucune valeur de pénétration. La classe du liant vient de la spécification et du certificat de l’enrobé. L’évaluation de l’état de la chaussée de TarmacView photographie la surface et ne soumet pas le liant à un essai.