Instrumentation by accelerometers and distributed optical fiber sensors of a real ballastless track structure

International audienceWhile relatively expensive to build, ballastless track structures are presently seen as an attractive alternative to conventional ballast. Firstly, they are built quickly since the slabs can be cast in place in an automated fashion by a slipform paver. Secondly, with its service life of at least 60 years, they requires little maintenance and hence they offers great availability. Other reasons for using ballastless tracks instead of ballasted tracks are the lack of suitable ballast material and the need of less noise and vibration for high-speed, in particularly. In the framework of a FUI project (n • 072906053), a new ballastless track structure based on concrete slabs was designed and its thermal-mechanical behavior in fatigue under selected mechanical and thermal conditions was tested on a real scale mockup in our laboratory [1,2]. By applying to the slabs both together mechanical stresses and thermal gradients, finite elements simulation and experimental results show that the weather conditions influence significantly the concrete slabs curvatures and by the way, the contact conditions with the underlaying layers. So it is absolutely necessary to take into account this effect in the design of the ballastless track structures in order to guarantee a long target life of at least of 50 years. After design and experimental tests in laboratory, a real ballastless track structure of 1km was built in France at the beginning of year 2013. This structure has 2 tracks on which several trains circulate every day since the beginning of year 2014. Before the construction, it was decided to monitor this structure to verify that the mechanical behavior is conform to the simulations. One part of the instrumentation is dedicated to monitor quasi-continuously the evolution of the curvature of a concrete slab. For this, 2 accelerometers were fixed on the slab under the track. One was placed on the edge and the other in the middle of the slab. The acquisition of the signals by a nano computer (called Pegase and developed at Ifsttar for data acquisition [3]) were performed automatically every time that a threshold is exceeded due to the passage of a train. These data are then send to a web server via a 3G Wireless Network. Many data was thus stored daily for several months. Moreover, several thermocouples were embedded at different depths in order to measure thermal gradients into the track slab

Rhéologie et rhéometrie des bétons: Application aux bétons autonivelants

Because knowledge of the flow properties of concrete has become essential with the advent of fluid concretes, the LCPC has developed the BTRHEOM concrete rheometer. In this work, we carried out a critical analysis of the first version of the device and improved it. The BTRHEOM has proved to be a good tool for detecting faults in concrete formulations. In a final section, we verified that the models are relevant for self-levelling concretes, the spread of which can then be predicted satisfactorily. A complete metrology system has also been developed to characterise these materials in greater detail: the BRTHEOM has been adapted to measure their flow properties in a confined environment, their resistance to blocking has been quantified using the L-box test and segregation has been measured on split specimens (the development of a rapid segregation test on fresh concrete, based on measuring the penetration of a ball into the concrete, proved disappointing). Thanks to an analysis based on granular concepts, we are able to propose prediction models for all these properties, as well as a rational and practical approach to formulating self-levelling concretes, which now needs to be validated more widely.Parce que la connaissance des propriétés d’écoulement des bétons est devenue primordiale avec l’avènement des bétons fluides, le LCPC a développé le rhéomètre à béton BTRHEOM. Nous avons procédé dans ce travail à une analyse critique de la première version de l’appareil et à son amélioration. Le BTRHEOM s’avère alors être un bon outil de détection des défauts de formulation des bétons. Nous avons, dans une dernière partie, vérifié que les modèles sont pertinents pour les bétons autonivelants dont on peut alors prédire l’étalement de façon satisfaisante. Une métrologie complète a également été développée pour caractériser plus finement ces matériaux : le BRTHEOM a été adapté pour mesurer leurs propriétés d’écoulement en milieu confiné, leur résistance au blocage a été quantifiée par l’essai de boite en L et la ségrégation a été mesurée sur éprouvette fendue (le développement d’un essai rapide de ségrégation sur béton frais, basé sur la mesure de l’enfoncement d’une bille dans le béton s’est avéré décevant). Grâce à une analyse basée sur des concepts granulaires, nous proposons des modèles de prévision de l’ensemble de ces propriétés ainsi qu’une démarche rationnelle et pratique de formulation des bétons autonivelants qui doit maintenant être validée plus largement

Rhéologie et rhéometrie des bétons: Application aux bétons autonivelants

Because knowledge of the flow properties of concrete has become essential with the advent of fluid concretes, the LCPC has developed the BTRHEOM concrete rheometer. In this work, we carried out a critical analysis of the first version of the device and improved it. The BTRHEOM has proved to be a good tool for detecting faults in concrete formulations. In a final section, we verified that the models are relevant for self-levelling concretes, the spread of which can then be predicted satisfactorily. A complete metrology system has also been developed to characterise these materials in greater detail: the BRTHEOM has been adapted to measure their flow properties in a confined environment, their resistance to blocking has been quantified using the L-box test and segregation has been measured on split specimens (the development of a rapid segregation test on fresh concrete, based on measuring the penetration of a ball into the concrete, proved disappointing). Thanks to an analysis based on granular concepts, we are able to propose prediction models for all these properties, as well as a rational and practical approach to formulating self-levelling concretes, which now needs to be validated more widely.Parce que la connaissance des propriétés d’écoulement des bétons est devenue primordiale avec l’avènement des bétons fluides, le LCPC a développé le rhéomètre à béton BTRHEOM. Nous avons procédé dans ce travail à une analyse critique de la première version de l’appareil et à son amélioration. Le BTRHEOM s’avère alors être un bon outil de détection des défauts de formulation des bétons. Nous avons, dans une dernière partie, vérifié que les modèles sont pertinents pour les bétons autonivelants dont on peut alors prédire l’étalement de façon satisfaisante. Une métrologie complète a également été développée pour caractériser plus finement ces matériaux : le BRTHEOM a été adapté pour mesurer leurs propriétés d’écoulement en milieu confiné, leur résistance au blocage a été quantifiée par l’essai de boite en L et la ségrégation a été mesurée sur éprouvette fendue (le développement d’un essai rapide de ségrégation sur béton frais, basé sur la mesure de l’enfoncement d’une bille dans le béton s’est avéré décevant). Grâce à une analyse basée sur des concepts granulaires, nous proposons des modèles de prévision de l’ensemble de ces propriétés ainsi qu’une démarche rationnelle et pratique de formulation des bétons autonivelants qui doit maintenant être validée plus largement

Recyclage dans les matériaux Hydrauliques : Deux exemples de recherche au LCPC

Recyclage des fraisats d'enrobés dans les bétons hydrauliques

High Performance Concrete Carpet, High Performance Cementitious Surface Dressing : Two innovative solutions for long lasting pavements

Is it worth using high or ultra high performance concrete (HPC or UHPC) in traditional concrete pavement structure ? A simplified approach to compare different materials accounting for the fatigue resistance of the materials. Concept of equivalent quality index Used in the French Pavement Design Method to classify the materials

High and ultra-High performance concrete in pavement : tools for the road eternity

The paper presents a review of recent works dealing with application of high-performance (UPC) or ultra-high-performance concrete (UHPC) in pavement technology

Le logiciel BétonlabPro 3

Les nouveautés introduites dans le logiciel BétonlabPro 3 par rapport à la version 2 diffusée en 2000 sont présentées. Cet outil permet d'identifier des constituants, d'alimenter une base de données et d'étudier des mélanges de diverses combinaisons des constituants pour obtenir un béton satisfaisant à un cahier des charges donné. En termes de nouveaux constituants, le logiciel traite à présent des laitiers moulus de haut-fourneau et des bétons à air entraîné. Il évalue, pour les bétons simulés, le temps nécessaire pour les malaxer, la vitesse initiale de ressuage et la teneur en alcalins, en vue de la prévention des réactions de gonflement de type alcali-réaction. Certains modèles ont été recalibrés, notamment ceux visant à prévoir les propriétés rhéologiques à l'état frais. Les nouvelles normes européennes ont également été prises en compte. Enfin, un certain nombre d'améliorations ont été apportées afin de rendre le logiciel et la méthode de formulation qui lui est associée plus faciles d'emploi

Recyclage des fraisats d'enrobés dans les bétons routiers

: Chaque année en France, l'entretien des chaussées bitumineuses génère environ deux millions de tonnes de fraisats d'enrobés dont moins de 10% sont recyclés. Ce travail étudie l'intérêt technique et économique d'une nouvelle filière de recyclage pour les fraisats : les bétons de ciment routiers pervibrés. Après une synthèse bibliographique des techniques de recyclage de fraisats existantes, nous nous intéressons à l'étude et à la modélisation des propriétés mécaniques statiques du matériau " béton de fraisat " : résistance en compression, résistance en fendage et module élastique. Les essais réalisés sur différents bétons à différents taux de fraisats et à différentes températures montrent que les propriétés mécaniques du béton diminuent avec l'augmentation de la teneur en bitume, cette baisse étant d'autant plus marquée que la température est élevée. La modélisation permet d'expliquer ces résultats en considérant que les phases granulat et bitume des fraisats sont incluses respectivement dans la phase granulaire (sable, gravillons) et à la phase matricielle (ciment, eau, air) du béton. Dans une troisième partie, nous caractérisons ce nouveau matériau pour une utilisation routière en étudiant son comportement en fatigue, et sa susceptibilité à la fissuration par retrait empêché. L'ensemble des résultats obtenus ont permis de réaliser le dimensionnement de diverses chaussées incorporant du " béton de fraisat ". Ils montrent que, même s'il faut augmenter l'épaisseur des couches de béton ou le dosage en ciment du béton pour compenser la chute de résistance due au fraisat, l'introduction de fraisats dans les bétons routiers peut se faire dans des conditions économiques.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocNANTES-Ecole Centrale (441092306) / SudocSudocFranceF

Modelling of Mechanical Properties of Cement Concrete Incorporating Reclaimed Asphalt Pavement

In many countries there is a trend to recycle wastes obtained during pavement maintenance or reconstruction, and to forbid the landfill of these products. Thus, in some circumstances it can be tempting to use reclaimed asphalt pavement (RAP) in new hydraulic concrete mixtures. This paper presents experimental data and modelling about the effect of RAP incorporation on cement concrete mechanical properties (compressive strength, tensile strengths and E-modulus). All these properties tend to decrease with the rate of RAP dosage, and with temperature. Then attempts are made to adapt LCPC mix-design models to these innovative concretes. Two alternative hypotheses are evaluated. In the first one, RAP aggregate is viewed as composite particles playing the role of an homogenous aggregate having lower bond, strength and E-modulus as compared to normal aggregate. In the second one, the bitumen phase is assumed to be finely dispersed within the cement paste, acting as a supplementary dosage of water (or air). According to the simulations, the second hypothesis is the best one. This finding extends the scope of application of modern mix-design methods, and will help in using RAP in cement concrete, for the technical, economical and environmental benefit of the road community