La préparation des éprouvettes pour le compactage SGC suit une procédure rigoureuse définie dans les normes AASHTO T312 et ASTM D6925. La qualité du résultat de compactage dépend de manière critique de la technique de préparation des éprouvettes.
Détermination de la masse d’échantillon — La masse d’enrobé HMA nécessaire pour produire une éprouvette de la hauteur cible (115 mm ± 5 mm) dépend de la masse volumique du mélange. Une masse de départ typique pour une éprouvette de 150 mm de diamètre est de 4 500 à 4 700 grammes, mais la masse exacte doit être déterminée par compactage d’essai. L’objectif est de produire une éprouvette d’une hauteur de 115 mm ± 5 mm au nombre de girations Ndesign. Si la hauteur de l’éprouvette se situe en dehors de cette plage, la masse d’échantillon est ajustée en conséquence. La masse est calculée comme suit :
Masse = Gmm × Volume × (%Gmm à Ndes / 100)
Où le volume est basé sur un diamètre d’éprouvette de 150 mm et une hauteur cible de 115 mm.
Vieillissement à court terme (conditionnement) — Avant le compactage, l’enrobé HMA non compacté est conditionné pour simuler le vieillissement à court terme qui se produit lors du malaxage en centrale, du transport et de la mise en œuvre. La procédure de conditionnement nécessite de chauffer l’enrobé non compacté dans une étuve à ventilation forcée pendant 2 heures à la température de compactage (généralement 135-155 °C selon la qualité du liant PG). Le mélange est remué après 60 minutes pour assurer un conditionnement uniforme. Ce conditionnement permet au liant de s’absorber dans les pores du granulat et produit des éprouvettes dont les propriétés volumétriques sont corrélées avec les performances sur le terrain.
Température de compactage — La température de compactage est déterminée à partir de la relation température-viscosité du liant PG. Pour les liants PG standards, la plage de température de compactage correspond à la température à laquelle la viscosité cinématique du liant est de 0,28 ± 0,03 Pa·s. Pour les liants modifiés (PG 76-22 ou supérieur), la température de compactage recommandée par le fabricant est utilisée. La température est contrôlée à ±3 °C pendant le compactage.
Procédure de compactage — Le mélange conditionné est placé dans le moule SGC préchauffé (chauffé à la température de compactage). Un disque de papier est placé au fond du moule pour éviter l’adhérence. Le mélange est nivelé, un disque de papier est placé sur le dessus, et le moule est placé dans le SGC. Le piston supérieur est abaissé jusqu’à la surface du mélange, et le SGC applique une pression d’assise de 600 kPa pendant 5 à 10 secondes avant que le compactage giratoire ne commence. Le SGC applique ensuite le nombre de girations sélectionné tout en enregistrant automatiquement la hauteur de l’éprouvette.
Extrusion — Après le compactage, le SGC extrude l’éprouvette compactée du moule. L’éprouvette est laissée à refroidir à température ambiante pendant au moins 30 minutes avant d’être manipulée. L’éprouvette est étiquetée avec l’identification du mélange, la teneur en liant, la température de compactage, le nombre de girations et la date de compactage.
Refroidissement et stockage des éprouvettes — Les éprouvettes compactées sont refroidies à température ambiante pendant 12 à 24 heures avant les essais volumétriques. Un refroidissement rapide (par exemple, à l’aide d’un ventilateur) peut provoquer des contraintes thermiques différentielles qui affectent la structure des vides d’air. Les éprouvettes sont stockées sur une surface plane pour éviter le gauchissement et sont protégées de la lumière directe du soleil et des contaminants.
Les éprouvettes SGC sont utilisées pour déterminer les propriétés volumétriques de l’enrobé bitumineux — les indicateurs de qualité fondamentaux utilisés dans la formulation des mélanges Superpave. L’analyse volumétrique commence après que l’éprouvette a refroidi à température ambiante (généralement 24 heures après le compactage).
Masse volumique apparente (Gmb) — La masse volumique apparente de l’éprouvette compactée est mesurée selon la norme AASHTO T166 (méthode de la surface saturée sèche — SSD). L’éprouvette est pesée à sec, puis immergée dans l’eau pendant 3 à 5 minutes pour saturer les vides de surface, puis pesée immergée et dans l’état SSD (surface saturée sèche). La masse volumique apparente est calculée comme suit :
Gmb = Masse sèche / (Masse SSD - Masse immergée)
Pour les mélanges avec des granulats absorbants (absorption d’eau >2 %), les normes AASHTO T275 (méthode paraffinée) ou AASHTO T331 (méthode CoreLok) sont utilisées à la place, car la méthode SSD peut surestimer la masse volumique apparente en permettant à l’eau de s’infiltrer dans la structure interne des vides.
Masse volumique maximale théorique (Gmm) — La Gmm est mesurée sur le mélange non compacté selon la norme AASHTO T209 (essai Rice). Un échantillon représentatif du mélange non compacté est pesé, placé dans un pycnomètre à vide, recouvert d’eau et soumis à un vide partiel (27,5 ± 2,5 mmHg) pendant 15 ± 2 minutes pour éliminer l’air occlus. Le volume du mélange est déterminé par déplacement d’eau, et la Gmm est calculée comme suit :
Gmm = Masse sèche / (Masse d’eau déplacée)
Calculs volumétriques — À partir de Gmb et Gmm, les propriétés volumétriques clés sont calculées :
Vides d’air (Va) = 100 × [1 - (Gmb / Gmm)]
Vides dans le granulat minéral (VMA) = 100 - (Gmb × Ps / Gsb)
Où Ps = pourcentage de granulat (par masse totale), et Gsb = masse volumique apparente du granulat combiné.
Vides remplis de bitume (VFA) = 100 × [(VMA - Va) / VMA]
Rapport poussière-liant (P0,075/Pbe) = P0,075 / Pbe
L’objectif dans la formulation des mélanges Superpave est de 4,0 % de vides d’air à Ndesign. La teneur optimale en liant est sélectionnée en préparant des éprouvettes à 4 à 5 teneurs en liant, en traçant les propriétés volumétriques en fonction de la teneur en liant, et en sélectionnant la teneur en liant qui produit 4,0 % de vides d’air tout en satisfaisant tous les autres critères (VMA ≥ minimum, VFA dans la plage, rapport poussière-liant dans la plage, masse volumique à Ninitial ≤ limite, vides d’air à Nmax ≥ 2,0 %).
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