Panorama des couches de roulement – S. Soliman

PANORAMA DES COUCHES DE ROULEMENT
p S. SOLIMAN – Docteur Ingénieur EUROVIA
p France
Sommaire
p La route en France en quelques chiffres
p Rappel fonctions des différentes couches et
propriétés recherchées
p Évolution de la demande pour les couches de surface
p Formulation - composition des enrobés
p Principales caractéristiques des enrobés
p Propriétés de surface
™
™
™
Texture
Adhérence
Bruit
p Conclusion
La route en France en quelques chiffres
Réseau routier français
Routes
Communales
58%
Autoroutes
1%
Routes
Nationales
3%
7 500 km
28 000 km
550 000 km
Routes
Départementales
38%
36 5000 km
1 Million de km en linéaire
La route en France en quelques chiffres
REPARTITION DES TRAFICS
Routes
Départementales
Routes
Communales
4%
0%
1 300 V/j
150 V/j
R. Nationales
28%
9 400 V/j
Autoroutes
68%
22 800 V/j
Rappel : l’essieu légal est chargé à 130 kN
Fonction des différentes couches et
propriétés recherchées
Couche des caractéristiques de surface
Couche de résistance à la déformation
Couche d ’Assise
Support
Fonction des différentes couches et
propriétés recherchés
p 1.1 Fonctions de surface : roulement et liaison
™
Sécurité
−
−
−
−
™
™
Meilleure adhérence pneu-chaussée
Drainage
Uni longitudinal
Différenciation des voies (couleur, texture,
homogénéité)
Confort
− Uni transversal et longitudinal
− Bruit de roulement
Protection de la structure
− Imperméabilisation
− Résistances mécaniques (cisaillement, cohésion,
−
usure, orniérage, fluage etc …)
Résistances aux agents extérieurs (eau, sels,
fondants, soleil, huiles,…)
Fonction des différentes couches et propriétés
recherchés
p 1.2 Fonctions structurelles
a) Assise
− Supporter les efforts dus aux véhicules
− Répartir les charges au sol
Le comportement est différent si les matériaux sont traités ou
non,
−
Matériaux liés au bitume en couches épaisses →
rigidité → effets de dalles → réduction des
contraintes verticales sur les couches sous-jacentes.
−
Matériaux ayant un bon module et un bon comportement
à la fatigue → couches épaisses → profils et uni.
Fonction des différentes couches et propriétés
recherchés
p
2.2 Fonctions structurelles (suite)
b) Sol support
− Bonne portance pour accepter les déformations verticales
− Dépourvu de fines argileuses nocives (cas des sols
−
−
plastiques)
Apport de matériaux concassés propres, frottants, non
gélifs, bien gradués en épaisseur suffisante
Traitement en place à la chaux et/ou ciment
p 2.3 Fonctions diverses :
™ Économie
™ Durabilité
™ Écologie (recyclage)
™ Environnement (travaux propres)
™ Nuisances aux usagers (durée de travaux, gêne aux
riverains et bruit)
Evolution de la demande des couches de roulement
p 60-75 : Renforcement structurel BB épais (6 à 10 cm)
p 75-85 : Entretien superficiel BB minces (4 à 5 cm)
sur des supports de bonne qualité
(structure et géométrie)
p 85-00 : Entretien superficiel plus ciblé :
• Adhérence BB très minces (2 à 3 cm) et Ultra-minces
•
•
•
•
•
(1cm)
Confort visibilité BB Drainant (4 cm)
Esthétique BBTM à fine granularité (0/6 discontinu)
Réduction du bruit BBTM à fine granularité, Drainant
Forte résistance à l’orniérage BB spéciaux
Réduction des dommages par fatigue : BB à module élevé
Principales évolutions des couches de roulement
p Épaisseurs de plus en plus minces
p Formulation
1 à 2 cm
discontinue
p Mélange de plus en plus «grenu»
p Augmentation de la porosité
Couche d’accrochage-imperméabilisation
p Emploi plus fréquent de liants modifiés ou spéciaux
p Produits généralement à chaud [sauf ECF]
p Produits normalisés
Exigences de performances
Formulation - composition des BB
Norme
Performances
courbe granulométrique et TL
Etude laboratoire
composition libre
100
90
Passants en %
Outil de formulation
P. C. G.
80
Courbe granulométrique
ECF
70
BBSG
60
BBM
50
BBTM
40
BBUM
30
BBDr
20
10
0
0.1
Tamis en mm
1
Courbe «type»
10
Formulation - composition des BB
Adéquation :
Compositions (courbe et TL) / Épaisseurs / Trafics
Dosage liant (%)
Dosage / Épaisseur
Epaisseur (cm)
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
8
7
6
5
4
3
2
1
0
ECF
BBDr
BBUM BBTM
BBM
BBSG
Généralités sur les caractéristiques des BB
Type BB
D
BBSG
BBM
BBTM
BBUM
6 - 10
6 - 10
BBDr
ECF
10 - 14
10
Courbe
Cont.
Discont.
% PCG
4à9
6 à 12
10 à 17
-
20 à 28
-
Epais.
6à8
3à5
2 à 2.5
1 à 1.5
3à4
1
150 à 200
100
40 à 60
25 à 35
80
15 à 20
250
300
400
500
300
sans
5
7
30
2
3
27
25
20
>15
10
>15
>15
RD
A
RD-villes
(cm)
Dosage
(6) - 10
6- 8- 10
Discont. Discont. Discont.
C. et D.
(kg/m²)
C.A.
(g/m² mini)
Surface/an
(million m²)
Recul obs
(an)
Réseau
Tous
RN & RD Tous (A)
Propriétés de surface
Les études en laboratoire ne permettent pas de
prévoir les propriétés de surface
suivi in situ des performances :
Texture / Adhérence / Bruit / Photométrie
Création de bases de données :
p Fichier Adhérence CFL + 5000 fiches
p Fichier Bruit
+ 300 fiches
[pour plus de 15 familles de revêtements]
Propriétés de surface - Texture
p Niveau élevé et durable de la texture et ce d’autant plus que
l’épaisseur des revêtements est mince; l’incidence D est faible.
HS (mm)
3
2.5
origine
2
2 à 3 ans
1.5
Texture et évolution
Revêtements D = 10mm
1
0.5
0
ECF
BBDr BBUM BBTM
BBM
BBSG
Texture : comparaison des techniques
HS (mm)
5
Bétons
Enduits
Enrobés
4.5
4
3.5
3
Seuil minimal de HS
2.5
2
1.5
1
0.5
0
Béton
ciment
Béton ES D>6
strié
ES
D=<6
BBSG
BBM
BBTM
BBUM
Texture : aspect de différents revêtements
Coupe d’enrobés
BB Epais
BB Mince
Texture de surface sur chaussées
BBDr
Propriétés de surface - Adhérence
p Coefficient de frottement longitudinal
Conditions de mesure
¤ Pneu lisse (AIPCR)
¤ 1 mm d’eau
¤ Roue bloquée
¤ Vitesse 40 à 120 km/h
Norme NFP 98-220-2
Adhérence à long terme : trafic cumulé PL 1 à 5 millions
Enrobés de D = 10 mm
9ème décile
Coefficient CFL
0.70
BBUM (33)
BBTM (86)
0.60
BBM (35)
0.50
BBSG (60)
1er décile
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
40
Trafic: 1 à 5 Millions de P.L.
80
120
vitesse km/h
(nombre de valeur)
Adhérence à long terme: trafic cumulé PL 1 à 5 millions
Comparaison des ECF, Enrobés Drainants et Epais
9ème décile
Coefficient CFL
BBDr (51)
0.70
ECF (22)
0.60
BBSG (60)
0.50
1er décile
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
40
Trafic: 1 à 5 Millions de P.L.
80
vitesse km/h
120
(Nombre de chantier)
Adhérence : influence du D sur les BBTM
Comportement au jeune âge (trafic cumulé PL 0.2 à 1 million)
9ème décile
Coefficient CFL
BBUM (33)
0.70
BBTM (86)
0.60
BBM (35)
BBSG (60)
0.50
1er décile
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
40
Trafic: 1 à 5 Millions de P.L.
80
120
vitesse km/h
(nombre de valeur)
Adhérence BBTM: influence du % sable et du liant
Comparaison : - de formule sableuse (40% de 0/2) et grenue (30% de 0/2)
- de bitume pur et modifié
9 eme décile
Coefficient CFL
polymère (17)
0,70
grenue (4)
0,60
sableuse (10)
0,50
1 er décile
0,40
0,30
0,20
0,10
(Nombre de chantier)
0,00
40
Trafic: 1 à 5 Millions de P.L.
80
120
vitesse km/h
Adhérence BBTM : très bonne durabilité dans le temps
Evolution sous trafic: exemple BBTM 0/10 au BmP
9ème décile
Coefficient CFL
0,02 à 0,2 M PL (55)
0,70
0,2 à 1 M PL (98)
0,60
1 à 5 M PL (116)
1er décile
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
40
80
120
Vitesse km/h
Résultats comparables pour tous les BBTM, BBUM et BBDr
Propriétés de surface - Bruit de roulement
7, 50 m
1, 20 m
Revêtement à tester
Méthode normalisée S-31-119 : La max 90 km/h en dBa
¤ méthode «au passage»
¤ véhicule maîtrisé, vitesse 80 km/h
¤ en champ proche
Propriétés de surface - Bruit de roulement
Base de données Bruit : + 300 fiches
Peu bruyants
Intermédiaires
Bruyants
Extrait de la base de Strasbourg 1998
Bruit de roulement : Comparaison des enrobés D=10 mm
Classement (au jeune âge) :
BBDr >> BBSG > ECF= BBTM = BBUM
très forte dispersion des résultats
LAmax (90 km/h) en dB(A)
84
Max
82
80
78
Moy
76
Min
74
72
70
68
BBDr
0/10
ECF
0/6 à 0/10
BBUM
0/10
Revêtements
BBTM
0/10
BBSG
0/10
Bruit de roulement : Influence du D
Plus le calibre D est grand plus le niveau de bruit est élevé
LAmax (90 km/h) en dB(A)
84
82
Max
80
78
76
74
Moy.
Min
72
70
68
BBSG BBSG BBTM BBTM BBUM BBUM
0/14
0/10
0/10
0/6
0/10
0/6
Revêtements
BBDr
0/14
BBDr
0/10
Durabilité des revêtements
p Lorsque les techniques sont utilisées correctement
(qualité du support, de la fabrication et de la mise en
œuvre des enrobés), la durabilité des revêtements n’est
pas influencée par l’épaisseur.
p Les BBTM, BBUM, BBDr ont une durée de vie au moins
aussi longue que les BB épais ou minces, en présentant
un niveau de texture et d’adhérence plus élevé.
p Les BBTM, BBUM, BBDr sur des supports résistants bien
à l’orniérage (par exemple Grave bitume, Enrobés à haut
module) conduisent à un excellent comportement à
l’orniérage sous fort trafic.
Conclusions
p Diversité importante des revêtements de chaussées pour
répondre à des besoins ciblés.
p Etude des performances en laboratoire en accord avec les
normes produits visant à une bonne adéquation entre la
composition de l’enrobé et son utilisation (maniablité, tenue
à l’eau, résistance à l’orniérage).
p Suivi sur le terrain des propriétés de surface (difficiles à
évaluer en laboratoire) pour valider le choix des techniques
et évaluer leur durabilité.
Conclusions
p BBTM, BBUM, ECF (en urbain) sur des chaussées en bon
état structurel et de très bonne géométrie. Adhérence élevée,
non orniérant, économique.
p Formulation 0/6 discontinue
Adhérence Bruit Esthétique.
:
excellent
compromis
p BBM et surtout BBSG (épais) ou BBME (à module élevé)
complément structurel, réduction des dommages de fatigue
p BBDr amélioration de la visibilité (limitation des projections
d’eau) et aussi BBTM 0/6 diminution du bruit.
p Des
produits
complémentaires
opérationnels,
bien
maîtrisés
et
Répartition des techniques sur RN et autoroutes
Autoroutes
Routes Nationales