Que sont les mesures en laboratoire uniquement dans l'évaluation des chaussées ?
Définition
Une mesure en laboratoire uniquement est une propriété de chaussée qui se détermine en essayant un échantillon, et non en observant la surface. Les propriétés se trouvent à l’intérieur de la couche de chaussée, si bien qu’une caméra placée en surface ne les donne pas.
« Lab-only » est un libellé simple que ce glossaire utilise. Les documents de la FAA que nous avons consultés ne le définissent pas. Ils citent les essais.
Propriétés et essais
La spécification FAA P-401 (mélange d’enrobé pour chaussée souple) fait partie de l’AC 150/5370-10H. Elle couvre les couches de chaussée en granulats minéraux et liant bitumineux, mélangés en centrale. Elle cite ces essais :
| Propriété | Essai dans la P-401 | Lieu de l’essai |
|---|---|---|
| Teneur en liant (bitume) | ASTM D6307 ou ASTM D2172, au moins deux fois par jour | Centrale d’enrobage |
| Densité du tapis | Masse volumique apparente d’une carotte selon ASTM D2726, divisée par la densité maximale théorique | Carotte, une par sous-lot |
| Vides d’air | ASTM D3203 sur éprouvettes compactées | Centrale d’enrobage, chaque sous-lot |
| Dégâts d’humidité | Rapport de résistance à la traction selon ASTM D4867, au moins 80 dans la spécification de référence | Formulation du mélange |
| Résistance à l’orniérage du mélange | Analyseur de chaussée asphaltée (AASHTO T340), ou essai à la roue de Hamburg (AASHTO T 324) | Formulation du mélange |
Un laboratoire accrédité établit la formule de mélange de chantier. L’entrepreneur contrôle la teneur en liant pendant la production. Le laboratoire d’assurance qualité du maître d’ouvrage essaie les échantillons qui décident de l’acceptation, et il doit être accrédité selon l’ASTM D3666.
La P-401 relie les dégâts d’humidité au désenrobage à deux endroits. Elle demande un additif antidésenrobant pour que le mélange satisfasse à l’exigence de résistance à la traction. Une note de la circulaire indique de spécifier un rapport de résistance à la traction d’au moins 85 lorsque le granulat a un historique de désenrobage. Dans les zones soumises aux cycles de gel et de dégel, le conditionnement gel-dégel remplace le conditionnement à l’humidité dans l’essai.
Fonctionnement des carottes et des lots
Une carotte est un cylindre de chaussée, d’au moins 125 mm (5 pouces) de large, découpé selon l’ASTM D5361. La P-401 prélève des carottes de la façon suivante :
- Une carotte par sous-lot pour la densité du tapis, à au moins 30 cm (1 pied) d’un joint.
- Une carotte centrée sur le joint longitudinal, pour chaque sous-lot qui en comporte un, pour la densité au joint.
- L’épaisseur de chaque couche est mesurée sur les carottes de densité.
- Si une carotte montre qu’une couche n’adhère pas à la couche inférieure, d’autres carottes déterminent l’étendue de la zone non collée.
Un lot standard correspond à une journée de production, divisée en sous-lots de 400 à 600 tonnes. La circulaire donne ces tailles en tonnes.
La P-401 accepte un lot selon le pourcentage de matériau dans les limites (PWL). Le lot est acceptable à un PWL de 90 ou plus. Le tableau 5 donne les limites :
| Propriété | Limite |
|---|---|
| Vides d’air, mélange total | 2,0 à 5,0 % |
| Densité du tapis de couche de surface | 92,8 % minimum |
| Densité du tapis de couche de base | 92,0 % minimum |
| Densité au joint | 90,5 % minimum |
Un contrat peut modifier ces valeurs. Pour un projet réel, lisez donc la spécification du contrat.
Ce que montre la surface
Certaines dégradations sont le signe d’une propriété mesurable uniquement en laboratoire. Le ressuage est un film de liant à la surface. La circulaire FAA AC 150/5380-6C indique qu’il est causé par un excès de liant, des vides d’air trop faibles, ou les deux. Le désenrobage de l’asphalte est l’humidité présente dans l’enrobé, qui sépare le liant des granulats. L’effritement peut signifier que le liant a vieilli et durci.
Ces signes montrent qu’un problème existe. Ils ne donnent ni le pourcentage de liant, ni la densité, ni la teneur en vides d’air. Un signe peut indiquer à l’ingénieur où prélever une carotte.
Ce qui se mesure sur le site
Toutes les vérifications P-401 ne demandent pas un laboratoire. L’entrepreneur peut utiliser un densimètre nucléaire pour suivre la densité pendant la mise en œuvre, selon l’ASTM D2950. Les carottes décident toujours de l’acceptation de la densité du tapis. La P-401 vérifie l’uni avec une règle de 3,7 m (12 pieds) ou un inclinomètre roulant. Elle peut ajouter un essai de rugosité au profilographe pour les projets de pistes et de voies de circulation de plus de 150 m. Elle contrôle le nivellement par un relevé de la surface finie.
La circulaire AC 150/5380-6C indique aussi que l’observation visuelle est un indicateur insuffisant de la résistance au dérapage. Le frottement se mesure aussi par un essai.
Autres dispositifs d’essai
Le géoradar (GPR) est un dispositif non destructif. La circulaire AC 150/5320-6G indique qu’il donne un profil continu de la chaussée. Il peut donner une estimation approximative de l’épaisseur des couches et aider à détecter le désenrobage, le décollement des couches et l’humidité. Il peut aussi aider à repérer des anomalies ou des variations du support sous la chaussée. La même circulaire indique que des carottes prélevées dans la chaussée existante permettent de trouver l’étendue et les causes possibles des dégradations.
La circulaire AC 150/5320-6G indique aussi que les essais non destructifs évaluent bien l’état structurel. D’autres méthodes, comme les carottes ou le GPR, donnent l’épaisseur des couches.
Données de laboratoire et PCI
L’indice de l’état de la chaussée (PCI) provient d’un relevé visuel selon l’ASTM D5340. La circulaire AC 150/5380-7B indique que le PCI repose sur le type, la sévérité et la quantité des dégradations, sur une échelle de 0 à 100. Un PCI ne contient donc aucune valeur de teneur en liant, de densité ou de vides d’air. La circulaire ajoute que l’état structurel d’une chaussée ne peut pas être déterminé par une inspection visuelle seule.
Quand un essai en laboratoire est exigé
L’emploi de l’AC 150/5370-10H est obligatoire pour les projets financés par le programme d’amélioration des aéroports ou par le programme de redevance pour installations destinées aux passagers. Lorsqu’un projet comprend l’article P-401, il fixe les essais ci-dessus. Pour les autres projets, la circulaire est une pratique recommandée, et le contrat fixe les essais. Sur une chaussée existante, les carottes aident l’ingénieur à trouver l’étendue et les causes possibles des dégradations.
Utilisation en inspection d’aérodrome
Un relevé de la surface de la chaussée par drone capture des photos des fissures et autres dégradations visibles. TarmacView capture aujourd’hui ces photos. La détection des fissures et la cotation ASTM D5340 sont en cours de développement. Une carotte et un essai en laboratoire donnent ensuite les propriétés du matériau en des points choisis. Les deux fournissent des données différentes, donc un rapport de relevé doit indiquer quelles données il contient.
Foire aux questions
- Quelles propriétés de chaussée ne se mesurent qu'en laboratoire ?
- La teneur en liant, la densité en place, les vides d'air et les dégâts d'humidité sont les cas habituels. La spécification FAA P-401 mesure la teneur en liant selon ASTM D6307 ou ASTM D2172, et la masse volumique apparente des carottes selon ASTM D2726. Elle mesure les vides d'air selon ASTM D3203 sur des éprouvettes compactées, et les dégâts d'humidité par le rapport de résistance à la traction (ASTM D4867).
- Une image de drone peut-elle donner la densité d'une chaussée ?
- Non. La P-401 de la FAA accepte la densité du tapis mesurée sur carottes. Une carotte est prélevée sur chaque sous-lot, et sa masse volumique apparente est divisée par la densité maximale théorique de ce sous-lot. Une image peut montrer une dégradation de surface, comme le ressuage, causé par un excès de liant ou des vides d'air trop faibles. Elle ne donne pas la valeur.
- Le géoradar (GPR) peut-il remplacer les carottes ?
- Non. La circulaire AC 150/5320-6G décrit le géoradar (GPR) comme un profil continu de la chaussée, qui peut donner une estimation approximative de l'épaisseur des couches. Il peut aussi aider à détecter le désenrobage, le décollement des couches et l'humidité. La P-401 mesure l'épaisseur de chaque couche sur les carottes prélevées pour la densité.
- Quelle est la taille d'une carotte de chaussée, et combien en prélève-t-on ?
- Une carotte P-401 a un diamètre d'au moins 125 mm (5 pouces), découpée selon l'ASTM D5361. Une carotte est prélevée sur chaque sous-lot pour la densité du tapis, et une de plus au-dessus du joint longitudinal lorsqu'un sous-lot en comporte un. Un lot standard correspond à une journée de production, divisée en sous-lots de 400 à 600 tonnes.
- Un PCI comprend-il la teneur en liant, la densité ou les vides d'air ?
- Non. L'indice de l'état de la chaussée (PCI) repose sur le type, la sévérité et la quantité des dégradations relevées par un relevé visuel, selon l'ASTM D5340. La circulaire AC 150/5380-7B ajoute que l'état structurel d'une chaussée ne peut pas être déterminé par une inspection visuelle seule.
- Chaque essai P-401 est-il un essai en laboratoire ?
- Non. La P-401 contrôle le nivellement par un relevé de la surface finie, et l'uni avec une règle de 3,7 m (12 pieds) ou un inclinomètre roulant. Un entrepreneur peut suivre la densité sur place avec un densimètre nucléaire. L'acceptation de la densité du tapis repose toujours sur les carottes.
- Qu'est-ce qu'un essai TSR ?
- Le rapport de résistance à la traction (TSR) est le résultat de l'ASTM D4867, l'essai que la P-401 utilise pour les dégâts d'humidité dans une formulation de mélange. La valeur de référence n'est pas inférieure à 80 pour une saturation de 70 à 80 %. Une note indique de spécifier au moins 85 lorsque le granulat a un historique de désenrobage. Les éprouvettes sont compactées à 7 ± 1,0 % de vides d'air.
- Quand un essai en laboratoire est-il exigé sur une chaussée d'aérodrome ?
- La circulaire AC 150/5370-10H est obligatoire pour les projets financés par le programme d'amélioration des aéroports ou par le programme de redevance pour installations destinées aux passagers. Lorsqu'un projet comprend la P-401, elle fixe les essais de teneur en liant, de vides d'air et de densité. Ailleurs, la circulaire est une pratique recommandée.
Références
- faa-ac-150-5370-10h
- AC 150/5370-10H, Standard Specifications for Construction of Airports, Item P-401 Asphalt Mix Pavement FAA
- faa-ac-150-5320-6g
- AC 150/5320-6G, Airport Pavement Design and Evaluation FAA
- faa-ac-150-5380-6c
- AC 150/5380-6C, Guidelines and Procedures for Maintenance of Airport Pavements FAA
- faa-ac-150-5380-7b
- AC 150/5380-7B, Airport Pavement Management Program (PMP) FAA
Ceci est une entrée de référence. TarmacView fournit des services d'inspection par drone et ne vend pas l'équipement ou les matériaux décrits dans ce glossaire.
