MINIST RE D S TRANSPORTS CENTRE DE NATION PUCE NAUTE- E, 24e ÉTAGE 700 EST, SO 0 T-CYRILLE QUÉBEC, QU -GiR 511

ETUDE D'UNE STRUCTURE DE CHAUSSEE

CONSTITUEE DE MATERIAUX NON DEGRADABLES

ET A GRANULOMETRIE OUVERTE

70 It/se

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v)u. 5z1,

.--MINISTÈRE DES TRANSPORTS CENTRE DE DOCUMENTATION 700, BOUL. RENÉ-LÉVESQUE EST, 21e ÉTAGE QUÉBEC (QUÉBEC) - CANADA G1R 5H1

ETUDE D'UNE STRUCTURE DE CHAUSSEE

CONST1TUEE DE MATERIAUX NON DEGRADABLES

ET A GRANULOMETR1E OUVERTE

get

CENTRE i3F., Deieifi-7;:.:IÎVAT[ON

FE V 5 1986

TRANSPORTS ÇUÉBEC

Préparé par: Pierre Langlois

Ministère des Transports

Laboratoire Central

Sainte-Foy, le 18 juin 1981

REMERCIEMENT

Teütreinell (Innc. DUCUMCPTid

200, RU ORCHESTER SUD, 7e QUeBEC, (Q1.1t8EC)

GIK 5ZI

Le Service du Laboratoire Central tient à remercier Monsieur Denis •

Bellisle de la Carrière Mont-,Bruno qui a rendu possible cette étude.

INTRODUCTION

Afin d'étudier le comportement d'une chaussée dont la fondation in-

férieure est constituée d'agrégats à granulométrie ouverte, une sec-

tion expérimentale de chaussée fut construite â la Carrière Mont-Bruno

dans le comté de Chambly.

Ce rapport est en complément à celui "Influence de la qualité de

granulats dans les fondations d'une chaussée" traitant de l'usage

de matériaux schisteux dégradables.

-1-

1 1 1 1 1 1 1 1 I. 1 1 1 1 1

: ! 1 !'

1 1 1 1

-2.-

ETUDE D'UNE STRUCTURE DE CHAUSSEE CONSTITUEE

DE MATERIAUX NON DEGRADABLES ET A GRANULOMETRIE OUVERTE

1- Caractéristiques des sections d'essais

Trois sections d'essais furent construites selon les schémas de

la fi.gure L Chacune des sections mesurait e.nviron quarante pieds

de longueur par vingt pieds de largeur. Les résultats des analyses

granulométriques des agrégats utilisés figurent au tableau 2. En

plus, des essais de perméabilité, C.R.:lli. et de masses volumiques

(Proctor) furent e:x;écutés sur le maté,riel 0-19 mm (0-3/ 4") et sont

indiqués au tableau 3.

Chaque section fut compactée au maximum qu'il éta;it possible d'at-

teindre .. A ce sujet, la figure 4 tng:lqué la masse v6lùm..ique atteinte

sur le matériel 0-19 mm (0-3/4''') de la section 3, en fonction du

nombre de pa.'.ses du rouleau conipacteur. La teneur en eau du matériel

était plus fatble que la teneur en eau optimum obtenue au proctor,

cette méthode fut donc utilisée pour le chantier.

2- Essais en place

Des essais de plaques et à l'apJDareil Benkelman furent exétutés sur

chacune des secti0:as et les valeurs cibte·mues sont indiquées aux figu-

-· res · ,5a,5b,. i~L L.'es.-sm.- Benlielma:n n'a pas pu ê,tre exécuté sur le matériel

-3-

5-12,5 (1ffl étant donné la mobilité de la surface de cette section.

3- Essais spéciaux sur le 0-1 .9n-l/4n

Des essais C.B.R. et perMéabilité et de soulèvement par le gel,

en fonction de la quantité de pierres retenues sur le tamis 4,75 mm

(no 4), furent exécutés et les résultats apparaissent aux figures

7, 8 et 9.

47 Autres essais

Le tableau 10 indique les résultats de divers essais effectués sur

lés matériaux utilisés pour cette étude.

5- Commentaires sur les essais effectués

Les essais de capacité portante en place (plaques et Benkelman)

'indiquent que la capacité portante de la section 3 est très bonne

et se compare à la capacité portante de la section 1 où le matériel

0-19 mm (0-3/4") fut.pàsé directement sur une sous-fondation pres-

que indéformable.

L'avantage de l'utilisation du matériel 5-50 mm (Ballast) à la section

MINISTÈRE DES TRANSPORTS CENTRE DE DOCUMENTATION PLACE HAUTE-VILLE, 24e ÉTAGE 700 EST, BOUL. ST-CYRILLE QUÊ8EC, QUÉBEC, GIR 5H1

3 .est la grande perméabilité de ce type de granulométrie, soit environ

8 cm / sec. Ceci permet de diminuer grandement les effets du gel

sur la fondation supérieure. L'eau de fonte se draine plus facilement

et aucune remontée capillaire ne peut s'effectuer, ce qui diminue la

formation de lentille de glace. ,dans la partie supérieure de la

chaussée.

Afin de déterminer si il était possible d'améliorer le. rendement de

l'agrégat. 0-19 mm (0-3/4") des essais C.B.R. et de perméabilité

effectués à différents pourcentage de pierres furent effectués en

laboratoire.

Pour la granulométrie du 0-19 mm tel que fabriquée à la Carrière Saint-

Bruno, le pourcentage passant au tamis 4,75 m'a devrait être d'environ

45% au lieu du 55% actuel. De cette façon, la perméabilité serait

légèrement augmentée ainsi que la valeur C.B.R. Cependant, il est

à noter que tel quel, cet agrégat est très satisfaisant et se com-

pacte plus facilement.

A titre d'information, on trouvera en annexe des granulométries typi-

ques pour couche de fondation ouverte ainsi que les valeurs de perméa-

bilité s'y rattachant. Egalement, les caractéristiques de perméabilité

et de drainage des sols et une relation essais de plaques et Benkelman,

tel que déterminée par des études dans l'Ouest Canadien.

-4-

CONCLUSIONS

La construction d'une chaussée avec des matériaux de granulométrie

ouverte peut s'avérer possible sans diminuer la capacité portante

d'une structure entière de chaussée. • La granulométrie de ce type

de granulat doit cependant être suffisamment étalée. L'avantage

de ce type d'agrégat . est la grande perméabilité, ce qui rend la chaus-

sée moins sensible au gel; le drainage étant plus efficace et la re-

montée capillaire de l'eau annulée.

Le matériel 5-50 mm (Ballast) provenant de la Carrière Mont-Bruno

répond à ces exigences. Le recouvrement de ce matériel par un autre •

du genre 0-19 mm s'avère nécessaire afin d'augmenter la capacité por•

tante de la chaussée. Il est recommandé que le 0-19 mm utilisé ai

le plus de pierre possible, pour en augmenter la perméabilité et aussi

diminuer les effets du gel.

ANNEXE

1/4" NET

7777 fondation inférieure

SECTION 2

20'

COU. E T A IfE LE DES SECTIONS D ESSAIS

. FIGURE 1

GRANULOMETRIES DES MATERIAUX UTILISES

CARRIERE MONT ST-BRUNO # 2

Tamis 0-19 mm 5-12,5 mm 5-50 mm (e net) (Ballast)

50 mm 100

37,5 99

25 76

19 100 43

12,5 86 100 17

9,5 73 78 9

4,75 55 7 4

2,36 39 0 3

1,18 27 2

600 P m 20

300 15

150 11

75 6,4 1,3

TABLEAU 2

CARACTERISTIQUES DU 0-19 mm (0-a")

Perméabilité: Sur matériel compacté à l'énergie du proctor modifié

R varie de 1,5 X 10-3

à 1,5 X 10-2

cm/sec.

C.B.R.:

Pour 2,54 mm, C.B.R. 97

Pour 5,08 mm, C.B.R. 130

Masse volumique: Proctor modifié;

2300 kg/m3

w opt.: 6,8%

TABLEAU 3

140

135

130

125

120

115

110

0 0

fç -

0

0

PIERRE CONCASSÉE 0- 341CALIBRE 103) CARRIÈRE MONT SAINT- BRUNO

ÉPAISSEUR: 6"

TENEUR EN EAU: 2,5%

11•3 MASSE VOLUMIQUE let (r 3 )

FLIrRE 4 Mn

7

10 11 12

NOMBRE DE PASSES DU COMPACTEUR

Mile MM IM MI MI MI FIGURE 5 ale.) illeAReerÉ rORTAMTE,1111.1ESSAriS DElimPLA011.1.1h,...)

350

sous -fondation 04"(cal103) 6 " section 1

ST- BRUNO

section 1,2 a3.

3/4" (6" sur % 1".- section 3

11/2"-- 1. %"((': section 3.

1/4" (61 .sttion 2

o .2 .3

A .5 .6 .7

Dttormation (po)

2-

Date des essais: 80-10-15

-- Sous-fondation

:Sur-fondation (0- 34")

b f l

ect i

on (

0,0

1 m

r ii

0- sl)

o

CARRIÈRE NO2 ST— BRUNO CHAMBLY

Horizon des essais: GRAVIER

Fréquence des essais: 2m Longueur en mètre (s): 30m

• lm am ma mi MIME friaLlee Mt. Na. IMM FIGURE' -

MMIMIM

SECTION I

20'

• FIGURE 6

CAPACITÉ PORTANTE

ST BRUNO

atériel déformation (pouces)

essais de plaques charge (psi)

Benketrnan déflection (0,01 mm)

sous-fondation 0,1 section.s1,2 et 3 0,2

0- 3/4" section 1 sur - - sous-fondation

3i:4" section 2 sur sous-fondation

1/2"-1 1/2" section 3 sur sous-fondation

0- 3/4" section 3 sur Y2 " --1 Y2" et sous-fondation

0,1 25

0,2 1 55

0,1 30

0,2 , 65

0,1 45

0,2 105

(1) Valeurs moyennes approximatives

SECTION 2

20'

SECTION 3

MM' MMMM IMMO TO ENA.. 18 1111. 11111 MM MI MI I t

R KEU l'EL a ESSER CO .ADE IN U S 46 151

C . B . R . DU 0-19 mm POUR DIFFERENTS POURCENTAGE DE PIERRE FIGURE 7

IN i4 flff mkt,„11

. effliimeal • te e 1--ft IIOIIOIIII

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10 1

10-2

20

40 60 80

100 % PIERRE

10- 4

TABLEAU 9

Essais de soulèvement par le gal sur le matériel 0-19 mm, Carrière Mont-

Bruno II.

% passant 4,75 mm Cycle Pente

100 1 0.50

100 2 0.60

75 1 0.29

75 2 0.34

50 1 0.20

50 2 0.38

NOTE: La valeur du deuxième cycle représente la pente réelle de l'indice

de gel. Le tableau ci-dessus indique les critères de classifica-

tion des sols en fonction de la pente de l'indice de gel.

Pente Classe

0.95

Très fortement susceptible am gel

0.50

Fortement susceptible au gel

0.25

Moyennement susceptible au gel

0.10

Peu ou non susceptible au gel

TABLEAU 10

Essais divers sur matériel provenant de la Carrière Mont-Bruno II.

Nombre pétrographique 100

Densité 2,77

Absorption 0,29

MgSO 4 (pierre) 0,3

Deval 3,3

Micro deval 4,7

200 80 50 40 30 16 10 4 %" 1W 2

111. ,

-Plein' 1 1

GRANULOMÉTRIE TYPIQUE ET PERMÉABILITÉ DES COUCHES DE FONDATION OUVERTES ET DES MATÉRIAUX DE FILTRAGE

8 1/2 1" 2" 3"

tamis normalisé américain

P

, 04` esS (b1;." gb• 'eb* #b*

FIGUR:: 12

Caractéfistiques de perméabilité et ,de drainage des sols

Coefficient de perméabilité « k» en pi/jour et en cmis (échelle logarithmique)

drainag

bon mauvais pratiquement imperméable

FIGURE 13

DÉFLECTION À LA POUTRE BENKELMAN

VS ESSAIS DE PLAQUE

010

0,20

0,30

0,40

DÉFLECTION (POUCES) BENKELMAN

ÉCHELLE A: Charge en kips aur une pie•ue de eo poucas pour une déformation

da 0,5 pouce —10 répétitions

ÉCHELLE B: Même charge en pe

Construction des sections expérimentales

. e'

mi mi am -am

I Qilij STERI 1DE fiANIIT4S111