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Beltzung Françoise

Beltzung Françoise

Responsable du CCDR

Main skills

Matériaux de construction

Construction routière

Asphalte et bitume

Enrobé phono-absorbant

Génie civil

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Main contract

Responsable du CCDR

Phone: +41 24 557 61 86

Desktop: 3

Haute école d'Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud
Route de Cheseaux 1, 1400 Yverdon-les-Bains, CH
HEIG-VD
Institute
insit - Institut d’ingénierie du territoire
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2023

Evaluating raveling susceptibility of asphalt by pull-off tests
Scientific paper ArODES

Françoise Beltzung, Christine Raab, Manfred N. Partl

Construction and Building Materials,  2023, vol. 364, article no. 129939

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Summary:

Porous low noise wearing courses are popular in Switzerland. However, after 4 to 5 years in service distresses appear mostly due to raveling. Measuring the susceptibility to loss of aggregates is therefore considered a desirable step of quality control. The research project was able to demonstrate the problematic nature of the scuffing test according to EN 12697–50. Instead, it has been shown that a simple pull-off test has many advantages. The handheld device is easy to operate and applicable on site. The method discriminates between types of mix-designs, degrees of compaction and is performing satisfactory with respect to accuracy. It was found that pull-off results correlated reasonably well with visual raveling field inspection.

2021

Evaluation d'une méthode d'essai pour déterminer la résistance à l'arrachement de grains des enrobés semi-denses
Report
Rapport OFROU n° 1712

Beltzung Françoise, Christiane Raab

2021,  Berne : OFROU,  123  p.

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Summary:

Das Ziel des Forschungsprojekts war die Entwicklung einer Prüfmethode zur Bestimmung des Widerstands gegenüber Kornausbrüchen semidichter Asphalte SDA. Der Auslöser der Forschung war die Feststellung des gehäuften Auftretens von Kornausbrüchen bei solchen Asphalten und der Wunsch, die Anfälligkeit semidichter Asphalten für Kornausbrüche bestimmen und gegebenenfalls im Labor schon vorhersagen bzw. in situ ermitteln zu können. Weiterhin hatte sich gezeigt, dass die in der von der CEN herausgegebenen Technische Spezifikation 12697-50 aufgeführten Methoden zur Bestimmung von Kornausbrüchen einerseits komplizierte und teure Apparaturen erfordern und andererseits keine untereinander kompatiblen Ergebnisse liefern.
Ausgehend von dieser Ausgangslage wurden in einem ersten Schritt 4 praxisnahe Prüfmethoden: das Bürstenverfahren (analog Krautbesen zur Strassenreinigung), der Schälversuch (analog Schälzug bei Dichtungsbahnen), das Wasserhochdruckverfahren (Wasser-Jet analog Kärcher) und der Haftzugversuch (analog EN 1542) ausgewählt und auf ihre Durchführbarkeit und Aussagekraft hin überprüft, wobei sich die Haftzugprüfung als einzige als durchführbar und zielführend herausstellte. Als Asphaltmischgut für die Laboruntersuchungen wurden offenporiger Asphalt PA 8 sowie semidichte Asphalte SDA 4 und SDA 8 mit unterschiedlichen Hohlraumgehalten ausgewählt. Zusätzlich wurde AC MR 8 mit zu erwarteten geringen Kornverlusten als Kontrollmischung in die Untersuchungen einbezogen. Alle Mischungen wurden in einer Mischanlage mit dem gleichen PmB 45/80-65 hergestellt.
Erste Laborversuche mit einem handelsüblichen Haftzuggerät bei 30°C, 20°C und 10°C an wenig verdichteten Laborplatten zeigten einerseits eine zu erwartende Temperaturabhängigkeit der Haftzugkraft, aber auch deutliche Unterschiede der Haftzugkraft im Hinblick auf den Hohlraumgehalt der untersuchten Mischgutsorten. Darüber hinaus stimmten die mit der Haftzugprüfung gefundenen Ergebnisse - insbesondere die Reihung der einzelnen Mischgutsorten - mit den Ergebnissen des als Vergleichsmethode ausgewählten Darmstädter Scuffing Device DSD gut überein.
Entgegen der Erwartung bewirkten Frost-Tau Zyklen und Wasserlagerung der Prüfkörper bei erhöhter Temperatur (60°C) selbst an ungenügend verdichteten Laborplatten keine Schädigung und blieben daher ohne negativen Einfluss auf die Haftzugkraft.
Die Untersuchung der ausreichend verdichteten Platten aller Mischgutsorten bei 10°C und 20°C einerseits mit dem handelsüblichen Gerät und andererseits in einer Laborprüfmaschine, wobei um eine gute Zentrierung und ein gerades Abziehen der Prüfkörper zu erreichen die Prüfstempel in einem Stahlring mit Schraubzwingen fixiert wurden, ergab zwar eine klare Temperaturabhängigkeit der Haftzugkraft, zeigte aber keine eindeutige Differenzierung der Haftzugkraft im Hinblick auf den Hohlraumgehalt der Mischgutsorten PA 8, SDA 8-16 und SDA 4-16. Des Weiteren ergab der Vergleich zwischen verschiedenen Testgeräten und -aufbauten, dass es wichtig ist, zu verhindern, dass sich die Platte während des Abzugs aufwölbt. Wird diese Verformung nicht verhindert, verringert sich die maximale Haftzugfestigkeit deutlich (etwa 40% bei 20°C). Eine spezielle Massnahme gegen die Wölbung ist nicht erforderlich, wenn die Prüfung in situ durchgeführt wird.
Letztlich musste festgestellt werden, dass die Prüfmethode im Labor nicht in der Lage war, die Anfälligkeit für Kornausbruch der untersuchten Platten nach Mischgutsorte und Hohlraumgehalt zu klassifizieren. Mit Ausnahme des widerstandsfähigen und dichten AC MR 8 und des hohlraumreichen SDA 4-20 konnte somit an gut verdichteten Platten kein Zusammenhang zwischen Hohlraumgehalt und Haftzugfestigkeit gefunden werden. Allerdings zeigte die Haftzugfestigkeit eine deutliche Differenzierung zwischen ausreichend und ungenügend verdichteten Mischgutplatten.
Gründe für den fehlenden Zusammenhang zwischen Mischgutsorte, Hohlraumgehalt und Haftzugfestigkeit könnte die gute Mischgutqualität und die Verwendung des hochwertigen PmBs und eine damit verbundene geringe Neigung zu Kornausbrüchen sein.
Dem gegenüber zeigten Messkampagnen auf mehreren eingebauten SDA Strecken Zusammenhänge zwischen Haftzugfestigkeit, Alterung und Kornausbruch. Ausserdem erwies sich die in situ Prüfmethode als sehr zufriedenstellend in Bezug auf die Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die Messung des Widerstands gegen Kornausbruch prinzipiell nicht für gut verdichtete Laborplatten mit hochwertigen SDA Belägen eignet. Dabei konnte im Projekt nicht untersucht werden, ob u.U. minderwertige Mischung erkannt werden.  Auf eingebauten Deckbelägen lassen sich nach einer gewissen verkehrs- und/oder wetterbedingte Alterung dagegen deutliche Qualitätsunterschiede erkennen.
Die parallel in Darmstadt und Karlsruhe durchgeführten DSD Messungen offenbarten erhebliche Abweichungen zwischen den Ergebnissen der beiden Universitäten, was dieses in der CEN/TS enthaltene Verfahren aus Sicht der Forschungsstelle zum jetzigen Zeitpunkt völlig unzureichend und nicht brauchbar erscheinen lässt.

2020

Orthophotos et modèles numériques de surface pour quantifier les dégradations des revêtements routiers
Report
Rapport OFROU 1697

Beltzung Françoise, Gildas Allaz

2020,  Berne : Office fédéral des routes,  119  p.

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Summary:

Ce projet a démontré que l’auscultation photogrammétrique (ARRPA) fonctionne de manière très satisfaisante. La résolution de détection est semblable à celle obtenue avec les meilleurs couples laser + caméra linéaire du marché. Elle permet de détecter des fissures avec une ouverture de l’ordre de 2 mm et des trous laissés par des gravillons perdus de l’ordre de 4 mm.

Le grand avantage d’ARRPA réside dans sa précision géographique de l’ordre du centimètre, une valeur qui surpasse de loin les possibilités des systèmes laser du marché. Grace à cette précision centimétrique, une route à plusieurs voies est vue comme une surface continue, des auscultations successives permettent de suivre une dégradation particulière « à la loupe », les données sont parfaitement superposables avec des informations provenant d’autres sources géoréférencées (SIG).

Le découpage de surface proposé est une grille dont chaque cellule mesure 50x50 cm et qui est orientée suivant les points cardinaux. Les grandeurs objectives proposées en relation avec cette grille sont des [m/cellule] pour les fissures, [m2/cellule] pour le faïençage, [gravillons/cellule] pour la perte de gravillons. Une unité binaire [0/cellule] et [1/cellule] est une autre forme possible de présentation pour signaler la présence de fissures ou nids de poules. Contrairement aux statistiques par segments de route, la grille offre une vue plus détaillée d’où peuvent émerger des éléments d’interprétation.

Nous avons constaté une certaine difficulté à trouver des moyens de validation de nos propres résultats, notamment en ce qui concerne la fissuration. Or, vraisemblablement, d’autres opérateurs de systèmes d’auscultation automatique rencontrent des problèmes similaires. Les auteurs jugent que le moment serait venu de s’inspirer des exemples du ministère des Transports du Québec et du BASt allemand en matière de contrôle qualité de l’auscultation automatique. Au Québec et en Allemagne, les autorités ont construit un banc d’essai national pour homologuer les prestataires d’auscultation automatique (publics ou privés).

Au stade actuel de son développement technologique, ARRPA convient très bien à des auscultations de petits tronçons de route. Parmi les cas les plus en vue, citons, l’examen des causes et la compréhension d’un phénomène de dégradation inattendu, le soutien à la recherche appliquée, l’observation d’une cinétique de dégradation ou le relevé d’une rue située dans un environnement exigu et complexe.

2021

Rehabilitation of porous low noise pavement by large-scale surface grinding
Conference ArODES

Françoise Beltzung, Tobias Balmer

Proceedings of 7th E&E Congress (Eurasphalt & Eurobitume), 15-17 June 2021, Online

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Summary:

Low noise wearing courses are an effective measure to mitigate road traffic noise emission at its source. In Switzerland, a trend of using so-called semi dense asphalt (SDA) with porosity of 10 to 18% and a maximum grain size 4 or 8 mm has emerged about a decade ago. Despite the initial noise reduction values of -6 to -9 dBA, the acoustical and mechanical lifetime of such pavements remains below expectations. This acoustic ageing is dominated by clogging of the open pores and altering macrotexture due to ravelling. Our preliminary work on small test sections has shown that an accurate grinding of the surface is an effective way to regain up to -5 dBA in noise reduction. Depending on the state of clogging and extension of ravelling at the time of the maintenance, the program may require different intensities of grinding followed by sweeping and high-pressure washing. The purpose of this paper is to put forward a maintenance process that is effective to rehabilitate the acoustic performance of aged SDA wearing courses at large-scale. Two roads that were treated in 2018 with a grinding depth of 1.5 to 3 mm showed positive results with an average gain in noise reduction of -3 dBA, measured with the close-proximity (CPX) method. At each location, the treatment was evaluated by the measurements of grinding depth, CPX rolling noise and visualization of the clogged porosity. Performance of the grinding method depending on grinding depth and impact of the aggregate’s petrography are discussed. Additionally, we monitored the long-term behaviour by sequential CPX measurements. Our first results indicate that the treated surface remains stable and noise level gains are preserved over the available time window of the initial 1-year monitoring phase.

2020

Application of photogrammetry and image processing for the study of porous surface courses :
Conference ArODES
which accuracy for which application?

Bertrand Cannelle, Françoise Beltzung, Michela Thiémard-Spada

ISPRS - International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences ; Proceedings of International Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS), 31 August - 2 September 2020, Online

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Summary:

This article presents an application of photogrammetry and image processing for road sample analysis. The technique makes it possible to measure the void content of a sample and at the same time to analyse this physical characteristic as a function of the depth relative to the pavement surface. In a first part, the device dedicated and data acquired will be presented, then our algorithm (pore extraction and geometry processing) will be described and finally the results will be discussed, both on the quantitative aspect and on the transmission via a dedicated report.

Acoustic maintenance of pavements by large-scale grinding
Conference ArODES

Françoise Beltzung, Tobias Balmer

Lecture Notes in Civil Engineering ; Proceedings of the 9th International Conference on Maintenance and Rehabilitation of Pavements (Mairepav 9), 1-3 July 2020, Zurich, Switzerland

Link to the conference

Summary:

A so-called semi-dense asphalt (SDA) is widely used in Switzerland as a low noise pavement. During 2018, our preliminary grinding tests on small SDA sections and subsequent broader tests have shown that grinding is an effective way to regain −3 to −5 dBA, measured with the close-proximity (CPX) method. The main purpose of this paper is to put forward a large-scale maintenance process which is effective in regenerating the acoustic performance of aged SDA wearing courses for entire road sections. A secondary purpose is to observe the effect of the same grinding method on dense pavements like AC, ACMR and MA. Several roads at different locations and environmental conditions have been tested in early 2019. At each location the treatment was evaluated by the measurements of grinding depth, mean texture depth and CPX rolling noise. Acoustic effectiveness of the grinding method depending on the pavement characteristics are examined. Our first results indicate that all the treated surfaces become less noisy, regardless of grain size or pore volume. The incidence of grinding on reshaping the surface texture in a way that facilitates air pumping and diminishes tyre vibration will be discussed.

2019

Application de la photogrammétrie et du traitement d'images pour l'étude de revêtements routier
Conference ArODES

Bertrand Cannelle, N. Chevallier, Michela Thiémard-Spada, Françoise Beltzung, Tobias Balmer

Actes de la Conférence Française de Photogrammétrie et de Télédétection (CFPT) 2018, 25-28 juin 2018, Marne-la-Vallée, France

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