ROUTES Matériaux, Durabilité des chaussées MASTER 2 GENIE-CIVIL

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1 ROUTES Matériaux, Durabilité des chaussées MASTER 2 GENIE-CIVIL TomeII M.ROBERT (J.F.LAFON) 1

2 SOMMAIRE: Chap IX: LES G.N.T. Chap X: LES GRAVES TRAITEES AU LIANT HYDRAULIQUE Chap XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUX Chap XII: LES MATERIAUX D ASSISES 1) Les Grave-Bitumes 2) Les EME Chap XIII: COUCHES DE ROULEMENT 1) Les BBSG 2) Les BBME 3) Les BBM 4) Les BBTM 5) Les BBDr 6) Les Enduits Chap XIV: CONTRÔLE DES ENROBES Chap XV: LES DIFFERENTS TYPES DE STRUCTURES DE CHAUSSEES Chap XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES NEUVES Chap XVII: ENTRETIEN DES CHAUSSEES Chap XVIII: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES 1) Principes 2) Auscultation 3) Conception des solutions de renforcement Chap XIX: FABRICATION DES ENROBES Chap XX: MISE EN OEUVRE DES CHAUSSEES

3 CHAP IX: LES G.N.T. Définition: G.N.T.= GRAVE NON TRAITEE - mélanges de granulats naturels, artificiels ou recyclés - dimension maximale des grains (D) comprise entre 8mm et 80mm -dimension minimale des grains (d) = 0 mm -avec ajout d eau -sans liant, utilisés pour la réalisation des assises de chaussées et -des plates-formes de travaux routiers. Domaine d application des G.N.T.= -utilisées pour la construction et l entretien des assises de chaussées et des plates-formes de travaux routiers. Normes sur les G.N.T.= 2 NORMES! - Norme Européenne NF EN de Mai 2004(indice de classement Français P ) = référence pour la spécification des G.N.T. - Norme Française Historique sur les granulats NF XPP Article 7,3:! CCTP -! Reste des habitudes d utilisation de le Norme Française - Variable en fonction des régions et des cultures 3

4 CHAP IX: LES G.N.T. Norme Européenne NF EN : DOUBLE CLASSIFICATION DES G.N.T. 2 types de G.N.T.: Suivant le mode d élaboration et suivant leur caractéristique G.N.T. de type A: - obtenue en une seule fraction granulaire - étendue e et fuseau de spécification définis par la norme NF P G.N.T. de type B: - obtenue par le mélange d au moins deux fractions granulométriques distinctes - humidification et malaxage en centrale - fuseau de régularité compris dans un fuseau de spécification défini par la norme NF P types de G.N.T.: Suivant la granulométrie G.N.T. de type 1: Suivantla dureté: LOS ET MDE G.N.T. 0/63 Ls Ls avec LA 40 et MDE 35 Vss Vsi + incertitude d essai u - incertitude d essai u Fuseau de régularité Vss Vsi 4

5 CHAP IX: LES G.N.T. G.N.T. de type 2: G.N.T. 0/31,5 avec LA 40 et MDE 35 G.N.T. de type 3: G.N.T. 0/20 avec LA 40 et MDE 35 G.N.T. de type 4: G.N.T. 0/14 avec LA 40 et MDE 35 5

6 CHAP IX: LES G.N.T. G.N.T. de type 5: G.N.T. 0/31,5 avec LA >40 et MDE >35 G.N.T. de type 6: G.N.T. 0/20 avec LA >40 et MDE >35 6

7 CHAP IX: LES G.N.T. Caractéristiques de G.N.T.: déterminées par une étude de formulation réduite ou complète G.N.T. de type A et B: Norme NF P Essai PROCTOR Normal Essai PROCTOR Modifié - Optimum Proctor Normal: - Optimum Proctor Modifié: pour des G.N.T. en couche de Forme pour des G.N.T. en couche d assise (fondation + Base) détermination de ρ OPM de W OPM! CCTP autoroute: OPM en CdF - Classe de difficulté de Compactage: G.N.T. de type B: - Courbe Granulométrique moyenne -% des différents constituants: en général 0/2, 2/6, 6/10 ou 6/14 ou 6/20 - Compacité à l OPM: = masse volumique réelle / masse volumique sèche à l OPM (%)! Difficile à obtenir 7

8 CHAP IX: LES G.N.T. ESSAI PROCTOR MODIFIE 1) Echantillonnage Principe: Pour la fraction < 20mm de la plupart des matériaux. A 5 teneurs en eau différentes, 5 essais de compactage dans un moule avec un procédé et une énergie normalisés mesure des masses volumiques sèches correspondantes. Méthode d essai: 2) Etuvage Norme NF P Déterminer la masse volumique optimale sèche d une grave ( ρd OPM) et sa teneur en eau correspondante. 3) Criblage de la Fraction 0/20mm 4) Pesage ms 5) Préparation des matériaux 5 éprouvettes 6) Compactage: 25 coups/couche 7) Mesure masse volumique sèche Masse de la dame= OPN: 2,490 Kg OPM: 4,540 Kg OPM = ρ (T/m3) - wopm = w (%) Nombre de couche= OPN: 3 OPM: 5 8

9 CHAP IX: LES G.N.T. Diagramme PROCTOR COMPLET: OPM Masse Volumique Sèche (g/cm3) OPN 20 % OPN Teneur en eau (%) 20% de l OPN: 5 coups par couche (3 couches) / dame 2,49Kg OPN: 25 coups par couche (3 couches) / dame 2,49Kg OPM: 25 coups par couche (5 couches) / dame 4,54Kg Energie de Compactage en eau au Proctor et masse volumique au Proctor 9

10 CHAP IX: LES G.N.T. Exemple de G.N.T.: GRANULO Propreté Micro Deval Los Angeles moyenne xf Fuseau de Régularité 10

11 CHAP IX: LES G.N.T. Utilisation des G.NT.: COUCHE DE ROULEMENT Conditions d utilisation des graves en fonction du trafic: COUCHE DE BASE COUCHE DE FONDATION COUCHE DE FORME TERRASSEMENTS Rq: Possibilité de remplacer une G.N.T. de type B2 par une G.N.T. de type A = majoration d épaisseur de 5cm Catégories des granulats de GNT selon le trafic et la position dans la chaussée: 11

12 CHAP IX: LES G.N.T. Norme Française XP : on parle de granulat 0/D et non de G.N.T. Caractéristiques Intrinsèques: Essais Los + MDE Catégorie B,C,D,E,F Caractéristiques d élaboration: Essais granulo + propreté (MB ou ES) Étendue à D/2 Plus facile que le fuseau des GNT de la Norme EN

13 CHAP IX: LES G.N.T. Norme Française XP : Caractéristiques d élaboration: Angularité Matériaux traités aux liants hydrauliques Matériaux non traités 13

14 CHAP IX: LES G.N.T. Exemple de Contrôle de grave: Norme Française XP P18-545: e Fuseau de Régularité moyenne xf 14

15 CHAP IX: LES G.N.T. Mise en Œuvre des G.NT.: Mise en Oeuvre: -Matériel= + Niveleuse - Régalage avec la lame pleine pour éviter la ségrégation - Méthode: + répandage par les camions devant la niveleuse en léger excès + régalage et 1 ier réglage «grossier» + Arrosage complémentaire si nécessaire + 1 ier compactage au vibrant pour fermer la G.N.T + réglage fin de la niveleuse qui enlève l excédent + compactage définitif; vibrant + Pneu 15

16 CHAP IX: LES G.N.T. Mise en Œuvre des G.NT.: Compactage: -Matériel= + 1 compacteur vibrant > V3 + 1 compacteur à pneu > P1 ( charge par roue = 3Tonnes) - Qualité du compactage= q2 - Nombres de passes de l atelier de compactage= 12 passes de vibrants 8 passes de compacteur à pneu - Validation du compactage par une planche d essai: objectif de 98% de l OPM - Epaisseur après compactage: fonction de D Epaisseur maximale de compactage = 30cm -! Au compactage de la plateforme 16

17 CHAP IX: LES G.N.T. Mise en Œuvre des G.NT.: Humidification: -Matériel= + 1 arroseuse -Teneur en eau au moment du compactage = de l ordre de 5 à 6% Se rapprocher de WOPN -! Un ajustement de + de 1% de teneur en eau sur chantier est difficile Exemple= Chaussée de 7m de large, Mise en œuvre d une G.N.T. sur 0,20m GNT: ρ OPM = 2,0 T/m3, W OPM = 6% GNT sortie centrale à w=4,5% GNT arrivée sur chantier à w=4% Apport complémentaire d eau: 7 ml x 0,20m x 2,20 t/m3 x (0,06-0,04) = 62L/ml de chaussée Soit L d eau pour 162 m de chaussée Ou L d eau pour 230 T de GNT Conseils pratiques: - Lutter en permanence contre la SEGRAGATION de la G.N.T. Ségrégation= mauvais arrangement granulaire de la GNT mauvaise compacité quel que soit le matériel de compactage faiblesse de la chaussée - Maintenir l humidité superficielle:! Au séchage (vent, chaleur) Mauvaise teneur en eau (trop faible ou trop fort) difficulté d atteindre l OPM mauvaise compacité quel que soit le matériel de compactage faiblesse de la chaussée -Lorsque la couche de Base est constituée d une GNT Humidifier la GNT avant la réalisation de la couche de roulement -Protéger la G.N.T. de la circulation: fermer le chantier ou enduit à l émulsion de bitume (enduits de 17 cure)

18 CHAP IX: LES G.N.T. Mise en Œuvre des G.NT.: Humidification: - Matériel= + 1 arroseuse Exemple= 18

19 CHAP IX: LES G.N.T. Contrôle de Conformité des G.NT.: LEVE TOPOGRAPHIQUE Contrôle géométrique: Tolérance +-2cm à +-1cm en fctde la position de la couche Contrôle de portance: pour les G.N.T. en COUCHE DE FORME ESSAI A LA PLAQUE ESSAI A LA DYNAPLAQUE Cours terme 20Mpa si CDF en matériaux granulaire Long terme >20Mpa AR1 >50Mpa AR2 >120Mpa AR3 >200Mpa AR4 ( 35Mpa si CDF en matériaux traité ) Gammadensimètre à diffusion Contrôle de Compacité: -Compacité à l OPM: = masse volumique réelle / masse volumique sèche à l OPM (%) 19

20 CHAP IX: LES G.N.T. Gammadensimètre à diffusion Pas de Norme Contrôler la dispersion de la MVR d un matériau Principe: Mesurer la transmission d une source «radioactive» à travers un marériaupour estimer après étalonnage la MVRe et la compacité. Type d essai: 1) Mesure manuelle en discontinue: TROXLER 2) Prise de mesure en automatique Perforation du matériau sur 7cm MVRe et C Rq: essai à associer à un carottage et une mesure de MVR en laboratoire 20

21 CHAP IX: LES G.N.T. Exemple 1 de CCTP: 21

22 CHAP IX: LES G.N.T. Exemple de CCTP (suite): G.N.T. de type 3: G.N.T. 0/20 avec LA 40 et MDE 35 22

23 CHAP IX: LES G.N.T. Exemple de CCTP (suite): 23

24 CHAP X: Les Graves Traitées aux liants Hydrauliques types de Matériaux traités aux liants hydrauliques: Graves traitées aux liants hydrauliques ou Pouzzolamiques Béton compacté routier Sables traités aux liants hydrauliques ou Pouzzolamiques Conditions particulières: traités obligatoirement en centrale impérativement revêtus d un enduit de cure gravillonné (mis en œuvre sur un matériau humide) Caractéristiques des composants: Granulats: Minimun de deux classes granulaires XP

25 CHAP X: Les Graves Traitées aux liants Hydrauliques Caractéristiques des composants: Liants Hydrauliques: -ciment:(nf EN ) en général CPJ-CEM II/A ou II/B de classe 32,5 -Liant Hydraulique Routier :(NF P ) en général ROLAC -Chaux aérienne calcique: (NF P ) -Pouzzolane:(NF P ) -Laitier de haut fourneau vitrifié (granulé ou bouleté) :(NF P ) - Cendre volante silico alumineuse: (NF P ) Retardateurs de prise: (NF P ) - Assure le délai de maniabilité pour la réalisation des chantiers - Essentiellement pour les graves traitées au ciment Activantsde prise: - pour les graves traitées au liant pouzzolamique -pour les laitiers activation basique = chaux (1% de chaux / 15% de laitier) -pour les cendres volantes et pouzzolanes chaux (3% de chaux / 12% de cendres volantes) Eau 25

26 CHAP X: Les Graves Traitées aux liants Hydrauliques Spécification des mélanges: norme NF P Fuseau de spécification du mélange granulats + liants: 2 zones -Zone 1 pour les trafic T3 -Zone 2 pour les trafic < T3 - Fabrication à partir de minimum 2 fractions granulométriques Exemple de fuseau: grave-ciment 0/20 26

27 CHAP X: Les Graves Traitées aux liants Hydrauliques Spécification des mélanges: Dosages: Délai de maniabilité: -variable - Choisi selon la technique et les conditions propres du chantier 27

28 CHAP X: Les Graves Traitées aux liants Hydrauliques Spécification des performances mécaniques: Classement par la norme NF P selon les valeurs à 360 jours de résistance en traction R360 et module E360 5 classes prises en compte pour le dimensionnement de la structure complète de la chaussée valeurs habituelles: Produit Grave ciment Grave liant hydraulique routier Grave pouzzolane chaux Béton compacté routier Grave Laitier granulé (activant non sulfo-calcique) Grave Laitier prébroyé (activant chaux) Grave Laitier granulé (activant sulfo calcique) Grave Laitier prébroyé (activant sulfo calcique) Grave Laitier prébroyé (activant non chaux) Graves cendres volantes chaux Graves Laitier cendres volantes chaux Classe G3 G3 G2 G5 G1 G1 G2 G2 G2 G3 G3 Résistance en traction Rt (Mpa Mpa) à 360 jours Module élastique E (10 3 Mpa) à 360 jours28

29 CHAP X: Les Graves Traitées aux liants Hydrauliques Mise en Œuvre des Graves traitées au liants Hydrauliques: Mise en Oeuvre: 1 SEULE COUCHE= feuilletage proscrit -Matériel= + Niveleuse (2000T/j), finisseur (3000T/j), Autograde(5000 T/j) - Régalage avec la lame pleine pour éviter la ségrégation (voir rabotage) - Méthode: + répandage par les camions devant la niveleuse en léger excés + régalage et 1 ier réglage «grossier» + Arrosage complémentaire si nécessaire + 1 ier compactage au vibrant pour fermer la Grave + réglage fin de la niveleuse qui enlève l excédent + compactage définitif; vibrant + Pneu Compactage: -Matériel= compacteur vibrant > V3 + 1 compacteur à pneu > P1 ( charge par roue = 3Tonnes) - Qualité du compactage= q2 - Nombres de passes de l atelier de compactage= 16 passes de vibrants 10 passes de compacteur à pneu - Epaisseur après compactage: fonction de la classe de la plateforme 29

30 CHAP X: Les Graves Traitées aux liants Hydrauliques Mise en Œuvre des Graves traitées au liants Hydrauliques : Humidification: Obligatoirement fabriquées en centrale maitrise de la teneur en eau -Matériel= + 1 arroseuse -Teneur en eau au moment du compactage = de l ordre de 5 à 6% Se rapprocher de WOPN - Gestion des aléas de perte en eau: transport, vent, séchage Conseils pratiques: - Lutter en permanence contre la SEGRAGATION de la Grave Ségrégation= mauvais arrangement granulaire de la Grave mauvaise compacité et mauvaise prise faiblesse de la chaussée - Maintenir l humidité superficielle:! Au séchage (vent, chaleur) Mauvaise teneur en eau (trop faible ou trop fort) difficulté d atteindre l OPM mauvaise prise du liant faiblesse de la chaussée -Fermer la Grave Hydraulique pour éviter l évaporation et permettre la prise à long terme : fermer le chantier ou enduit à l émulsion de bitume (enduits de cure) - Attention à la rapidité de la prise hydraulique Prise trop rapide difficulté d atteindre l OPM difficulté de réglage 30

31 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Historique: Proviennent des Etats-Unis Introduits en France à la fin de la 2 ième guerre mondiale Aujourd hui 1 ière technique en construction et entretien en France Principe: Mélange entre des agrégats et du bitume à chaud Utilisation: Ils couvrent toutes les couches d une chaussée de la couche de fondation jusqu à la couche de surface Dénomination des Enrobés à chaud: Couche d assise: -G.B.: Grave-Bitume -E.M.E. : Enrobés à Module Elevé Couche de roulement: -B.B.: Béton Bitumineux -B.B.S.G. : Béton Bitumineux Semi-Grenu -B.B.M.E.: Béton Bitumineux à Module Elevé -B.B.M. : Béton Bitumineux Mince -B.B.T.M. : Béton Bitumineux Très Mince -B.B.Dr. : Béton Bitumineux Drainant 31

32 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Méthode Française d étude de formulation des Enrobés Bitumineux: Objectif d une étude de formulation= définir les dosages des divers constituants capables d atteindre et d assurer, au cours de la vie de l ouvrage réalisé, la maintien à un niveau satisfaisant des propriétés d usage. Déterminer les caractéristiques de laboratoire du mélange étudié Servir de base au dimenssionement d une chaussée Méthode d une étude de formulation= Normes CONSTITUANTS Normes ESSAIS Normes ENROBES Exigences du marché -Granulats -Liants -Additifs Produits non normalisés Avis technique du CFTR ETUDE DE FORMULATION Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3 Niveau 4 Composition de l ENROBE PERFORMANCES de l ENROBE 32

33 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD TENEUR EN LIANT: NORME FRANCAISE TENEUR EN LIANT TL= Poids de liant Poids de granulats secs X 100 Pourcentage Externe Exemple: un enrobé comportant 6% de bitume contiendra 6kg de Bitume pour 100 Kg de granulats secs ou 106 Kg d enrobés NOUVELLE NORME EUROPEENNE TENEUR EN LIANT tl= Poids de liant Poids de granulats secs + poids de liant X 100 Pourcentage Interne Exemple: un enrobé comportant 6% de bitume contiendra 6kg de Bitume pour 100 Kg d enrobés Relation entre tlet TL= tl= TL (100 + TL) 33

34 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Module de Richesse: K Notion importante qui caractérise l épaisseur moyenne du film de liant hydrocarboné (bitume) qui enrobe les granulats. NORME FRANCAISE K = f( % liant; Surface Spécifique des Granulats; masse volumique des granulats) K = TL / ( α x ) = Surface Spécifique des Granulats en m2/kg = 0,25 G + 2,3 S + 12 s F G :6,3mm < éléments S: 0,25mm< éléments < 6,3 mm s: 0,063mm< éléments < 0,25mm F: éléments < 0,063mm α = 2,65 / MVR (Masse VolumiqueRéelle des Granulats) NOUVELLE NORME EUROPEENNE MODULE DE RICHESSE K = SUPPRIME 34

35 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Compacité Caractéristique la plus importante d un Enrobé Bitumineux Compacité (%)= M.V.A. M.V.R. X 100 = % de vides M.V.A. (mesurée) M.V.R. (calculée) Masse Volumique Réelle: M.V.R.enrobé = = Poids (granulats + bitume) Volume (granulats + bitume) (100 + TL) % G1 + % G TL ρ1 ρ2 ρl % Gi = % de la fraction granulaire i ρi = masse volumique de i Exprimée en g/cm3 (kg/dm3 )(T/m3) Masse Volumique apparente: M.V.A.enrobé = Masse d un échantillon d enrobé Volume de l échantillon d enrobé Volume de l échantillon mesuré: Par méthode géométrique MVa Par méthode hydrostatique MVA % de vide v: 100 = C % + v % 35

36 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Exemple: Exemple: un enrobé dosé à 5% de bitume (densité 1,03T/m3) courbe: 40% 0/2 (2,75T/m3) 15% 2/6 (2,73T/m3) 45% 6/10 (2,70T/m3) Poids (granulats + bitume) = 100 Kg + 5 Kg = 105 Kg Volume (granulats + bitume) = 40 / 2, /2, /2,70 + 5/1,03 = 41,561 dm3 M.V.R.enrobé = ,561 = 2,526 kg/dm3 (T/m3) M.V.A.enrobé = Une carotte de cet enrobé, prélevé sur chaussée, pèse 2 349g pour un volume de cm3 M.V.A.enrobé = = 2,326 kg/dm3 (T/m3) Compacité C = 2,326 2,526 X 100 = 91,4% % de vides v =100-91,4% = 8,6% 36

37 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Composition granulométrique: -Sable 0/2CF ou 0/4CF - petits gravillons 2/4C;2/6C;4/6C ou 6/10C - gros gravillons 10/14 Cou 10/20C ou 6/14C - fines naturelles ou fines d apport Recomposition Courbe Granulométrique 2 grands types de Courbes Granulométriques: Courbes CONTINUES (toutes les fractions) Courbes DISCONTINUES (sans la fraction intermédiaire) Utilisés pour la rugosité de couche de roulement 37

38 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Courbes Continues Variations dans les proportions allures différentes Courbe «Nougat» = courbe riche en sable et pauvre en gravillons Courbe «Grenue» = courbe riche en gravillons et pauvre en sable, courbe creuse Courbe «semi-grenue» = courbe intermédiaire 38

39 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Caractéristiques demandés aux enrobés: nécessaires à la mise en oeuvre P.C.G. Maniabilité: Contradictoire Stable pour supporter le poids des compacteurs Suffisamment malléable pour que l action des compacteurs soit efficace Homogénéité: Facteurs d influence: Température de mise en œuvre Teneur en liant Classe du liant Angularité des gravillons Épaisseur de la couche Bonne composition granulaire et teneur en liant Performance mécanique constante dans tous les points de la couche d enrobé Pas de migration du liant pendant les phases de transport, de répendage et de compactage Facteurs d influence: Granulométrie Granularité Teneur en liant Teneur en fines Absence de ségrégation: Homogénéité des caractéristiques dans la couche d enrobé Qualité de la rugosité et de l aspect de surface Facteurs d influence: Granularité Discontinuité de la composition Epaisseur Teneur en fines 39

40 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Caractéristiques demandés aux enrobés: attachées à l ouvrage en service Imperméabilité à l eau de pluie Durée de vie de la chaussée Imperméabilité totale pour les couches d assises pour protéger la PST Imperméabilité relative de la couche de surface Adhérence Facteurs d influence: Compacité Adhérence par temps de pluie= rugosité Confort et Sécurité des usagers Adhérence doit être résolu par la macrotexture de l enrobé la microtexture des granulats de surface L épaisseur d eau entre le pneu et la surface doit être < 10mm sinon Aquaplanning Facteurs d influence: Compacité Granulats Teneur en liant granulométrie Orniérieur Résistance à l orniérage (maintien de l uni transversal) Durée de vie de la chaussée Facteurs d influence: Liant Angularité des granulats granulométrie 40

41 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Caractéristiques demandés aux enrobés: attachées à l ouvrage en service Essai de Traction directe Rigidité: Répartition des sollicitations sur le support Facteurs d influence: Compacité Teneur en liant Teneur en fines Granulométrie/ granularité Classe du liant Essai de Fatigue DURIEZ Longévité, résistance à l action de l eau: Résistance à la fatigue, à la fissuration Absence d arrachement et de perte de cohésion Facteurs d influence: Compacité Teneur en liant Teneur en fines Granulométrie Adhésivité et classe du liant Uni de la couche de Surface Facteurs d influence: Compacité Mise en oeuvre Bruit de la couche de surface Confort et Sécurité des usagers Confort des usagers et des riverains Facteurs d influence: Compacité Granulométrie / granularité Teneur en Liant Qualités Photométriques de la couche de Surface Confort des usagers et des riverains Nouvelle Qualité en développement Améliorer la lisibilité du trafic 41

42 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Presse à Cisaillement Giratoire P.C.G. Norme NF EN Caractériser la compactibilité des enrobés hydrocarbonés, évaluer sa maniabilité et prévoir certaines difficultés de compactage sur chantier Principe: L enrobé est compacté à température constante dans un moule cylindrique tournant sur luimême en créant un effet de pétrissage simulant l effet des compacteurs à pneus sur le chantier. 1) Presse Giratoire Méthode d essai: 2) Mesure de la hauteur de l éprouvette pour déduire l évolution de la teneur en vides en fonction du nombre de Giration (ng) droite de régression linéaire v=v1 + K log(ng) Vitesse rotation=30tr/min Contrainte axiale Pa Température de 140 C à 180 C 100 à 120 Girations Compacité (%) P.C.G. Vmax = % de vide pour un nombre de Girations donné Spécifications: -NFP pour les GB= 5 à 10% -NFP pour les BB= 4 à 9% Rq: TL P.C.G. Rq: modification de la formule par ajout de sable roulé P.C.G. Nombre de Giration 42

43 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD DURIEZ (essai de compression simple) Norme NF EN Caractériser la tenue à l eau des enrobés hydrocarbonés Principe: Comparer l écrasement à vitesse constante par compression simple des éprouvettes conservés à l air et à l eau. Méthode d essai: 1) Moulage sous charge axiale double effet 2) Stockage 7 jours à 18 c 5) Ecrasement à vitesse constante (1 mm/s) =12 MPa T=18 C ϕ80mm si D<14mm ϕ120mm si D>14mm R résistance à la compression à sec r résistance à la compression après immersion Duriez ITSR = r / R Spécifications: Rq: Duriez résistance au désenrobage Rq: TL Duriez 43

44 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Orniérieur Principe: Norme NF EN Apprécier la résistance à l orniérage des enrobés hydrocarbonés dans des conditions comparables aux sollicitations sur route. Mesurer la profondeur d ornière provoquée par le passage répété d un pneumatique sur une plaque d enrobé en fonction du nombre de cycles (aller et retour) en % de l épaisseur de la dalle. 1) Mise en plaque Méthode d essai: 2) Roulage du pneu Pression du pneu P=600 kpa Charge roulante F= 5000 N Fréquence 1Hz Température de 60 C 3) Mesure de la hauteur de l Ornière à cycles définis: évolution de l ornière en fonction du nombre de Cycles Orniéreur P = % d onière pour un nombre de cycles donné GB BBM BBSG Rq: TL Orniéreur Rq: Modification de la fraction sableuse Orniéreur Rq: Bitume dur ou modifié Orniéreur 44

45 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Essai de Traction directe Norme NF EN Caractériser le comportement mécanique des enrobés hydrocarbonés Déterminer le module de Rigidité Principe: Mise en traction d une éprouvette d enrobés cylindrique pour différents niveaux de déformations et différents temps de chargement dans une gamme de températures allant de - 10 C à + 30 C. Mesure du Module Méthode d essai: 1) Confection des éprouvettes: diam 80 mm, L 200mm (>4D) 2) Mise en traction 3) Mesure du Module Courbes des Isothermes 4) Module à 15 C Température 0, 5, 10, 15 C Temps 3, 30, 100, 300 s Module E à 15 C et 0,02s 0,02s 45

46 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Essai de Fatigue Norme NF EN 933- Apprécier la résistance à la fatigue Principe: Mise en flexion d une éprouvette trapézoïdale. L éprouvette est encastrée à sa base, on applique sur l extrémité libre des déplacements sinusoïdaux d amplitude constante et on enregistre la Force correspondante. On mesure la déformation admissible pour un nombre de cycles donnés. Méthode d essai: 1) Echantillonage: 2) Fabrication des enrobés 3) Mise en éprouvette trapézoïdale 4) Mise en vibration 10 6 cycles ε 6 =déformation à 10 6 cycles Spécifications: -NFP pour les GB= > à > (à 10 et 25 Hz) -NFP pour les BB= > à > (à 10 et 25 Hz) Rq: TL ε 6 46

47 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Etudes de Formulation Objectif= établir les caractéristiques obtenues sur un mélange hydrocarboné, identifié, à l issue d une séquence d essais bien définie. Epreuve de formulation réalisée en laboratoire, avant la réalisation du chantier, sur un mélange préparé selon une méthode normalisée. Essais réalisés avec des matériaux représentatifs du chantier. Minimum composant une étude de formulation= - Nature, origine et classe des granulats - Nature et dosage des additifs -Nature et dosage du Bitume - Courbe granulométrique complète du mélange étudié - Masse volumique réelle calculée 4 NIVEAUX d Epreuve de formulation= - NIVEAU 1= Pourcentage de vides à la presse à cisaillement giratoire (P.C.G.) Tenue à l eau du mélange (DURIEZ) MVRE, Suffisant pour les trafics faibles Permet de contrôler l évolution dans le temps d une formule -NIVEAU 2= niveau 1 + Essai d orniérage Chaussée à trafic élevé Chaussée à forte épaisseur -NIVEAU 3= niveau 2 + Module de Rigidité -NIVEAU 4= niveau 3 + Résistance à la fatigue Utilisé lors du dimensionnement d une chaussé 47

48 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Etudes de Formulation 5 niveaux de Formulation MVRE, Recomposition Granulaire, Général + Empirique Général + Fondamental Validité d une étude de Formulation: 5 ANS 48

49 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Durée des essais: MVRE, 49

50 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Exemple d Etude de Formulation: Niveau 0 MVRE, 50

51 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Exemple d Etude de Formulation: Niveau 3 MVRE, 51

52 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Exemple d Etude de Formulation: Niveau 4 MVRE, 52

53 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Influence des paramètres de formulation: teneur en Bitume: TL durée de vie de l enrobé Nature du liant: TL Orniérage de l enrobé dureté du Bitume résistance à la déformation résistance à l orniérage rigidité Teneur en filler: Rôle du filler= remplir les vides et augmenter la compacité Attention au seuil de fragilité et aux conditions de mise en oeuvre Granularité: de la granularité compacité Attention à la ségrégation de la granularité rugosité Attention à la ségrégation Compacité: Conséquence directe de la formulation Rôle déterminant pour l obtention des bonnes caractéristiques mécaniques de l enrobé Composer un enrobé= Moduler les différents ingrédients dans le but d obtenir un enrobé avec les caractéristiques nécessaire pour son usage défini dans la chaussée. Pour les matériaux d assise: Recherche de rigidité et d un bon comportement mécanique Pas de risque d orniérage Pour les couches de roulement: Recherche de rugosité mais aussi d imperméabilité Risque d orniérage 53

54 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Exemple 1 de CCTP: 54

55 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Exemple de CCTP (suite): 55

56 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Exemple 2 de CCTP: 56

57 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Exemple 2 de CCTP: 57

58 CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD Exemple 2 de CCTP: 58

59 CHAP XII: LES MATERIAUX D ASSISES Qualités requises Situés en Couche de Fondation et de Base 1) Les Graves-Bitume: Situés sous la couche de Roulement Aucunes contrainte de Rugosité Historiques: Mises au point dans les années 70 1 ière technique crée pour les couches d assise sur le réseau à fort trafic Suite aux premiers constats d Orniérage Bitume 35/50 relativement Dur Dosage faible Caractéristiques: 3 Classes: Granulométrie 0/20 et 0/14 (pas de normes sur la composition) 4,2% de Bitume Qualité du Bitume choisie en fonction de l altitude: 35/50 pour une altitude < 600m 50/70 pour une altitude de 600 à 1000m 70/100 pour une altitude > 1000m Bonne résistance à l orniérage Epaisseur de mise en œuvre: -10 à 16 cm moyen et mini 8cm pour la GB 0/20-8 à 14 cm moyen et mini 6cm pour la GB 0/14 Augmenter la teneur en Bitume pour améliorer la tenue en fatigue GB classe 2 Bitume 35/50 TL 3,8 K 2,5 E 9000MPA ε GB classe 3 Bitume 35/50 TL 4,2 K 2,8 E 9000MPA ε GB classe 4 Bitume 35/50 TL 4,4 K 2,9 E 11000MPA ε

60 CHAP XII: LES MATERIAUX D ASSISES 1) Les Graves-Bitume: Granulats pour GB en couche de fondation et couche de base! au CCTP Teneur en Liant 4,2% % de vide DURIEZ Performances à obtenir pour 10% GB après APPROCHE EMPIRIQUE r/r 70% 100 girations 10% d ornière après cycles 60

61 CHAP XII: LES MATERIAUX D ASSISES Teneur en Liant 4,2% 1) Les Graves-Bitume: Performances à obtenir pour GB APPROCHE FONDAMENTALE % de vide 10% après 100 girations DURIEZ r/r 70% 10% d ornière après cycles Module Traction 9000 Mpaà 0,02s Déformation en fatigue

62 CHAP XII: LES MATERIAUX D ASSISES 1) Les Graves-Bitume: Exemple de formulation GB Classe 3 62

63 CHAP XII: LES MATERIAUX D ASSISES 1) Les Graves-Bitume: Exemple de formulation GB Classe 3 Approche FONDAMENTALE Approche EMPIRIQUE 63

64 CHAP XII: LES MATERIAUX D ASSISES Mise en Œuvre des Graves-Bitumes: Couche d accrochage: - Emulsion de Bitume - Dosage résiduel minimum= 250 g/m2 (à adapter en fonction du support) Mise en Oeuvre: -Matériel= Finisseur, + Niveleuse éventuellement - Guidage sur référence mobile (poutre), référence fixe (fil, lazer) ou vis calée -Température de répandage> 140 C -Epaisseur de mise en œuvre: Compactage: -Matériel= + 1 compacteur vibrant M/L compris entre 30 et 40 kg/cm amplitude de vibration FORTE fréquence moyenne à élévée + 1 compacteur à pneu > P1 ( charge par roue = 3Tonnes) -Nombres de passes de l atelier de compactage= 4 à 8 passes de vibrants 10 à 15 passes de compacteur à pneu 64

65 CHAP XII: LES MATERIAUX D ASSISES Mise en Œuvre des Graves-Bitumes: 65

66 CHAP XII: LES MATERIAUX D ASSISES Mise en Œuvre des Graves-Bitumes: Conseils pratiques: - Adapter les capacités de fabrication, transport et mise en oeuvre Risque de «manque de camions» arrêt fréquent du finisseur irrégularité de compacité et d uni Risque de «camions en attente» baisse de température des enrobés dans les camions mauvaise compacité Exemple: Chantier de mise en œuvre de GB: épaisseur 15cm largeur 4ml MVRe 2,35T/m3 Vitesse moyenne d un finisseur= 2,5 m/mm Tonnage horaire= 2,5 x 4 x 0,15 x 2,34 = 210 T/h - Adapter l atelier de compactage à la vitesse d avancement : Nécessité d une forte énergie de compactage nombre important de passes risque de retard de l atelier de compactage Rq: ne pas oublier le plein des cylindres (eau) - Attention aux intempéries: PLUIE, FROID, VENT Baisse rapide des températures de l enrobé= baisse de la maniabilité de l enrobé mauvaises compacité 66

67 CHAP XII: LES MATERIAUX D ASSISES 1) Les Graves-Bitume: 2) Les Enrobés à Module ELEVE: Historiques: Apparus dans les années 80 pour concurrencer les GB Bitume 35/50 remplacer par bitume dur 10/20 ou 20/30 du module de rigidité mais tenue en fatigue dosage en bitume pour équilibrer le gain de module par un gain de tenue en fatigue Retour d expérience: -Point Fort: réduction des épaisseurs de mise en œuvre - Points Faibles: Orniérage Fissuration thermique Difficulté de mise en œuvre mauvaise qualité du support Caractéristiques: Granulométrie 0/10, 0/14 et 0/20 (pas de normes sur la composition) 4,2% de Bitume Epaisseur de mise en œuvre: -9 à 15 cm moyen et mini 8cm pour l EME 0/20-7 à 13 cm moyen et mini 6cm pour l EME 0/14-6 à 8 cm moyen et mini 5cm pour l EME 0/10 2 Classes: Augmenter la teneur en Bitume pour améliorer la tenue en fatigue EME classe 1 Bitume 10/20 ou 20/30 TL 5,2 E 14000MPA ε EME classe 2 Bitume 10/20 ou 20/30 TL 5,5 E 14000MPA ε

68 CHAP XII: LES MATERIAUX D ASSISES Granulats pour EME 1) Les Graves-Bitume: 2) Les Enrobés à Module ELEVE:! au CCTP Performances à obtenir pour EME APPROCHE EMPIRIQUE APPROCHE FONDAMENTALE SYSTEMATIQUE 68

69 CHAP XII: LES MATERIAUX D ASSISES Teneur en Liant % 1) Les Graves-Bitume: 2) Les Enrobés à Module ELEVE: Performances à obtenir pour GB APPROCHE FONDAMENTALE % de vide 6% après 80 girations DURIEZ r/r 70% 7,5% d ornière après cycles Module Traction Mpaà 0,02s Déformation en fatigue

70 CHAP XII: LES MATERIAUX D ASSISES Exemple de CCTP: 70

71 CHAP XII: LES MATERIAUX D ASSISES Exemple de CCTP (suite):! C.C.T.P. > C.C.T.G. 71

72 72

73 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Qualités requises Situés en Surface Confort (sonore, visuel) Adhérence (rugosité) Ne rentre pas en compte dans le calcul de la structure de la chaussée ASPECT 3 familles: Couches épaisses (5 à 10cm) BBSG: Béton Bitumineux Semi Grenu BBME: Béton Bitumineux à Module Elevé Remarque: Couche de Liaison = Transition entre la couche de Base et une couche de roulement mince. Couches mince (1,5 à 4cm) BBTM: Béton Bitumineux Très Mince BBUM: Béton Bitumineux Ultra Mince BBDr: Béton Bitumineux Drainant Enduits Enduits Superficiels: Monocouche, Bicouche ECF: Enrobés coulés à Froid 73

74 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 1) Les BBSG: Historiques: Caractéristiques: 1 ier enrobé utilisé Introduits en France depuis les E.U. à la fin de la 2 ième guerre mondiale Granulométrie 0/10 et 0/14 (pas de normes sur la composition) Composition classique: -Courbe continue -7,5% de fines -29 à 30% de passant à 2mm -45 à 48% de passant à 6,3mm Dosage en Bitume: Bitumes modifiés -5,0 à 5,3% pours le BBSG 0/14-5,2 à 5,5% pours le BBSG 0/10 Epaisseur de mise en œuvre: -8 à 10 cm moyen et mini 6cm pour le BBSG 0/14-6 à 8 cm moyen et mini 4cm pour la BBSG 0/10 3 Classes: déterminés en fonction de la qualité d orniérage BBSG classe 1 Bitume 35/50 TL 0/10 5,2 TL 0/14 5,0 Orniérage 10% E 5500MPA ε BBSG classe 2 Bitume 35/50 TL 0/10 5,2 TL 0/14 5,0 Orniérage 7,5% E 7000MPA ε BBSG classe 3 Bitume 35/50 TL 0/10 5,2 TL 0/14 5,0 Orniérage 5% E 7000MPA ε

75 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Granulats pour BBSG 1) Les BBSG: % de vide Performances à obtenir 5% pour après BBSG 60 APPROCHE EMPIRIQUE girations DURIEZ r/r 70% 7,5% d ornière après cycles Teneur en Liant 5,2% 75

76 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 1) Les BBSG: Performances à obtenir pour BBSG APPROCHE FONDAMENTALE Teneur en Liant 4,2% 5% vide 10% après 60 girations DURIEZ r/r 70% 7,5% d ornière après cycles Module Traction 7000 Mpaà 0,02s Déformation en fatigue

77 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 2) Les BBME: Historiques: Apparus dans les années 80 pour concurrencer les BBSG Bitume 35/50 remplacer par bitume dur 20/30 du module de rigidité Retour d expérience: -Point Fort: réduction des épaisseurs de mise en œuvre - Points Faibles: Difficulté de mise en œuvre mauvaise qualité du support Non utilisé en couche de Roulement couche de liaison Caractéristiques: Granulométrie 0/10 et 0/14 (pas de normes sur la composition) Composition classique: Dosage en Bitume: -Courbe continue -7,5% de fines -29 à 30% de passant à 2mm -45 à 48% de passant à 6,3mm Bitumes dur 20/30-5,0 à 5,3% pours le BBSG 0/14-5,2 à 5,5% pours le BBSG 0/10 Epaisseur de mise en œuvre: -8 à 10 cm moyen et mini 6cm pour le BBME 0/14-6 à 8 cm moyen et mini 4cm pour la BBME 0/10 3 Classes: déterminés en fonction de la qualité d orniérage BBME classe 1 Bitume 20/30 Orniérage 10% E 9000MPA ε BBME classe 2 Bitume 20/30 Orniérage 7,5% E 11000MPA ε BBME classe 3 Bitume 20/30 Orniérage 5% E 11000MPA ε

78 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Granulats pour BBME 2) Les BBME: Performances à obtenir pour BBME APPROCHE EMPIRIQUE APPROCHE FONDAMENTALE SYSTEMATIQUE 78

79 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 2) Les BBME: Performances à obtenir pour BBME APPROCHE FONDAMENTALE Teneur en Liant 5% vide 10% après 60 girations DURIEZ r/r 80% 7,5% d ornière après cycles Module Traction Mpaà 0,02s Déformation en fatigue

80 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 3) Les BBM: 1) Les BBSG 2) Les BBME: Historiques: Couche de roulement classique des trafics faibles à moyens Rugosité correcte Bonne maniabilité Belle finition Coût + 20% (+ riche en bitume) Caractéristiques: Granulométrie 0/10 essentiellement (et 0/14) Composition: courbe discontinue - BBM0/10 Faible discontinuité 2/4 ou 4/6 -(BBM0/14 Forte discontinuité 2/10) -35% de 0/2F -32% de 2/6-37% de 6/10 Dosage en Bitume: 5,6 % de Bitumes 35/50 Epaisseur de mise en œuvre: -4 cm 3 Classes: Fonction de l ossature granulaire BBM classe 1 BBM classe 2 BBM classe 3 80

81 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 4) Les BBTM: Historiques: 1) Les BBSG 2) Les BBME 3) Les BBM Début en France en 1985 utilise les progrès des bitumes modifiés Remarquable pour la Rugosité, l uni et la durabilité (7 à 12ans) Bon Rapport Qualité/prix (Trompeur) 50% du linéaire des Autoroutes Facile à mettre en Œuvre chantiers de courtes durées A la mode BBTM 0/6: bel aspect fermé (billard) bonne rugosité SECURITE ROUTIERE performance acoustique CONFORT Depuis 5 ans, de + en + de problème: orniérage, fluage et départ de matériaux (nid de poule) baisse de la viscosité des Bitumes! Problèmes d arrachement par ripage parking, faibles rayons de courbures! Viabilité hivernale pour les BBTM2 Abandon en Bretagne, Nord, Est Caractéristiques: Granulométrie 0/10 0/6 Composition: Forte discontinuité -23 à 27% de 0/2F -77 à 73% de 6/10 ou 4/6-2 à 5% de fines d apport Dosage en Bitume: 5%, en général 5,6 % Pour compenser la discontinuité bitume modifiés Epaisseur de mise en œuvre: 2,5 cm 2 Classes: Fonction de l ossature granulaire (plus «ouverts») BBTM classe 1 BBTM classe 2 81

82 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Granulats pour BBTM: granulats durs 10% vide 17% Performances à obtenir pour BBTM APPROCHE EMPIRIQUE après 25 girations DURIEZ r/r 75% 15% d ornière après cycles Teneur en Liant 5% Performances à obtenir pour BBTM APPROCHE FONDAMENTALE Ne rentre pas en compte dans le calcul de la structure de chaussée 82

83 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 5) Les BBDr: Historiques: 1) Les BBSG 2) Les BBME 3) Les BBM 4) Les BBTM Début en France en 1990 utilise les progrès des bitumes modifiés Remarquable pour la circulation sous la pluie A la mode dans les années Enrobé particulier: teneur en vide 20-25% perméable à l eau de pluie SECURITE ROUTIERE performance acoustique GRAND CONFORT (73dba contre 76dba BB)! Viabilité hivernale pour les BBdr: présence de verglas Accidents Abandon dans le Nord! 4 fois + cher en entretien: salage hivernal! Durée de vie faible 6ans Caractéristiques: Granulométrie 0/10 et 0/6 Composition: Très Forte discontinuité Dosage en Bitume: Epaisseur de mise en œuvre: 4 cm -10 à 12% de 0/2F -81 à 83% de 6/10 ou 4/6-2 de fines d apport 5%, en général 5,2 % Pour compenser la discontinuité bitume modifiés 2 Classes: Fonction de l ossature granulaire (% de vides) BBTM classe 1 BBTM classe 2 83

84 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Granulats pour BBDr: granulats durs 18% vide 25% Performances à obtenir pour BBDr APPROCHE EMPIRIQUE après 25 girations DURIEZ r/r 75% 15% d ornière après cycles Teneur en Liant 5% Performances à obtenir pour BBDr APPROCHE FONDAMENTALE Ne rentre pas en compte dans le calcul de la structure de chaussée 84

85 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 6) Divers Enrobés: BBUM: Béton Bitumineux Ultra Mince 1) Les BBSG 2) Les BBME 3) Les BBM 4) Les BBTM 5) Les BBDr Caractéristiques identiques au BBTM Epaisseur de mise en œuvre = 1,5 cm Nécessité d un support parfait BBA: Béton Bitumineux Aéronautique Comparable au BBSG0/14 BBR: Béton Bitumineux de Reprofilage Enrobés Percolés Epaisseur de mise en œuvre variable Comparable au BB0/10 ou BB0/6 Formule riche et ossature continue Enrobés drainants + remplissage des vides par de la résine concurrent du Béton Enrobés Anti-Kérozène Béquillage des camions, stockage Asphaltes Enrobés fermés: 20% bitume + 80% de fine calcaire Remplace l asphalte naturel Sur trottoir, étanchéité d ouvrage, épaisseur de mise en œuvre 1cm 85

86 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Mise en Œuvre des BB: Couche d accrochage: - Emulsion de Bitume - Dosage résiduel minimum= 250 g/m2 (à adapter en fonction du support) Mise en Oeuvre: -Matériel= Finisseur UNIQUEMENT - Guidage sur référence mobile (poutre), référence fixe (fil, lazer) ou vis calée -Température de répandage> 140 C -Epaisseur de mise en œuvre: très variables en fonction du type de BB Compactage: -Matériel= + 1 compacteur vibrant M/L compris entre 30 et 40 kg/cm amplitude de vibration FAIBLE A MOYENNE fréquence moyenne à faible (+ 1 compacteur à pneu > P1 ( charge par roue = 3Tonnes) si épaisseur > 4cm) - Nombres de passes de l atelier de compactage= Variable selon l épaisseur 4 à 6 passes de vibrants (8 à 10 passes de compacteur à pneu) 86

87 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Mise en Œuvre des BB:! COUCHE DE SURFACE Conseils pratiques: surtout pour les faibles épaisseurs - Adapter les capacités de fabrication, transport et mise en oeuvre Temps de mise en œuvre au Finisseur PLUS LONG Risque de «camions en attente» baisse de température des enrobés dans les camions mauvaise état de surface - Adapter l atelier de compactage à la vitesse d avancement : Moins d énergie de compactage mais plus de surface Rq: ne pas oublier le plein des cylindres (eau) risque de retard de l atelier de compactage - Attention aux intempéries: PLUIE, FROID, VENT Baisse rapide des températures de l enrobé= baisse de la maniabilité de l enrobé mauvaises état de surface - Attention à la ségrégation dans toute la chaine: mauvaises état de surface 87

88 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Exemple de CCTP: 88

89 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Exemple de CCTP (suite): 89

90 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Catalogue Poste: 90

91 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Etiquette CE: BBSG 0/10 Cl3 91

92 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Fiche de Synthèse: BBSG 0/10 Cl3 Recomposition granulaire Courbe Granulo Essai Duriez Essai Traction directe Essai PCG Essai Orniéreur Essai Module Complexe Essai Fatigue ETUDE NIVEAU 2 92

93 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 6) Les Enduits superficiels: Définition: 1) Les BBSG 2) Les BBME 3) Les BBM 4) Les BBTM 5) Les BBDr Couche de roulement de faible épaisseur Constituée de couches superposées d un liant hydrocarboné et de gravillons Superposition Enrobage Pas de fabrication en centrale, uniquement application sur chantier E.S.U.: Enduit Superficiel d Usure Historique: - Développement de l enduit de Houille dès 1900 pour lutter contre la poussière des voitures apparition des émulsions de Bitume anioniques mise au point des émulsions de Bitume cationiques Qualités et inconvénients d un ESU: TECHNIQUES: - IMPERMEABILSATION: FINANCIER: -RUGOSITE Très utilisé pour les chaussées déformée utilisé pour les réparations de chaussées fissurées Bonne drainabilité des eaux de surface = adhérence = recul des seuils d aquaplaning ESU sur autoroute sur les zone accidentogènes de changement de dévers Faible CONFORT de roulage: bruit - METEO: Chantiers interdits en hivers Chantiers interdits avec la pluie SECURITE: Forte dangerosité des chantiers: rejet des granulats Très compétitif par rapport aux enrobés 93

94 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 1) Les BBSG 2) Les BBME 3) Les BBM 4) Les BBTM 5) Les BBDr 6) Les Enduits superficiels: Choix des granulats: - Concassés et fins: 2/4CL, 2/6CL, 6/10CL et 10/14CL -LAVES: Bon collage du bitume résiduel -Durs: ESU est une couche de surface -PAS TROP CHERS: ESU doit être compétitif fac aux enrobés Choix de l émulsion: Emulsion: 69% généralement visqueuse à rupture rapide! À l adhésivité vis-à-vis des granulats du chantier Liant de Base: Bitume pur 160/200 Bitume légèrementfluxé au début ou en fin de saison Bitume modifié agressivité du trafic conditions climatiques (écart de température) Structure: 4 formulations différentes Choisies en fonction du type de trafic et de l état du support 94

95 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Tableau récapitulatif des Formulations: 1) Les BBSG 2) Les BBME 3) Les BBM 4) Les BBTM 5) Les BBDr 6) Les Enduits superficiels: Structure la plus polyvalente et la plus utilisée Granulat 4/6 ou 6/10 Adaptés aux trafics intenses, rapides et lourds Nécessite un bon support dur Granulat 6/10 puis 2/4 ou 10/14 puis 4/6 Trafics important avec support hétérogènes (GNT ou enrobé abimé) Granulat 6/10 puis 2/4 ou 10/14 puis 4/6 MONOCOUCHE PREGRAVILLONNE support hétérogènes (GNT ségrégée) Granulat 6/10 puis 2/4 ou 10/14 puis 4/6 95

96 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Dosage: 1) Les BBSG 2) Les BBME 3) Les BBM 4) Les BBTM 5) Les BBDr 6) Les Enduits superficiels: 96

97 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Correctifs des dosages en liant: 1) Les BBSG 2) Les BBME 3) Les BBM 4) Les BBTM 5) Les BBDr 6) Les Enduits superficiels: Trafic Dosage Soleil Dosage monte Dosage support rugueux Dosage Dosage à l Automne granularité Dosage plats Dosage Soleil Dosage altitude Dosage 97

98 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Mise en Œuvre des E.S.U. : Mise en Oeuvre: 6) Les Enduits superficiels: -Matériel= Répandeuse (Marche AVANT) Compactage: -Matériel= Stock utile d émulsion: 12000L, 10000L ou 8000L Température de répandage > 60 C Camion gravillonneur (Marche ARRIERE) Camion 15T (13T de CU) ou 10T (9T de C.U.) Assure sans les écraser la mise en place des granulats + 1 compacteur à pneu > P1 ( charge par roue = 3Tonnes) PAS DE COMPACTEUR A CYLINDRE -Nombres de passes de l atelier de compactage= 3 à 5 passes 3 km/h puis 10 km/h Rq: l ouverture à la circulation apporte un complément de compactage REJET des gravillons: Dosage des gravillons en excédent Création de cordons de granulats au bord et dans l axe des voies: à enlever DANGER POUR LE TRAFIC 98

99 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 6) Les Enduits superficiels: 99

100 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Mise en Œuvre des E.S.U. : Mise en Oeuvre: 6) Les Enduits superficiels: -Matériel= Gravillonneur automoteur: Homogénéité du gravillonnage Birépandeur(Point-à-temps): Répandeur + gravillonneur en une seule machine Compactage intégré (insuffisant) Avantages: Répandage simultané de l émulsion et du granulat= meilleure adhésivité ECONOMIQUE Moderne: dispositifs informatiques de contrôle et d asservissement Utile pour les réparation de chaussée: point-à-temps (PATA) Inconvénients: Stock d émulsion faible Stock de granulat Très faible Surcharge à l essieu arrière 100

101 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Mise en Œuvre des E.S.U. : 6) Les Enduits superficiels: 101

102 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Enchainement de l atelier de mise en œuvre: 1) Les BBSG 2) Les BBME 3) Les BBM 4) Les BBTM 5) Les BBDr 6) Les Enduits superficiels: 102

103 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Enchainement de l atelier de mise en œuvre: 6) Les Enduits superficiels: 103

104 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 6) Les Enduits superficiels: Défauts, causes et remèdes: Dégradations au jeune âge: - Plumage généralisé: départ généralisés des granulats, rejet immédiat Dosage en liant trop faible Humidité ou froid à la mise en oeuvre Ecoulement en rive = émulsion trop fluide Gravillonnage trop tardif, rupture de l émulsion trop rapide Compactage insuffisant Ouverture à la circulation trop rapide Liant inadapté Plumage localisé: Peignage: Pelade: départ de granulats de façon hétérogène gravillons sales sous-dosage du liant Support déformé Support ouvert Compactage hétérogène départ des granulats suivant des sillons Arrachements par plaques Support sale sûr-dosage ressuage collage au pneu de circulation 104

105 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 6) Les Enduits superficiels: Défauts, causes et remèdes: Dégradations dans le temps: - Plumage généralisé aux premiers froids: Dosage en liant trop faible Bitume de base trop fragile à basse température Gravillonnage tardif= mouillage incomplet des granulats Gravillonnage excessif= mosaïque de granulats non formée - Rejet d été: aux fortes chaleurs Chute de cohésion du liant trop susceptible à la température - Ressuage d été= Apparition de taches de bitume + Ressuage par remontée de liant= Sur dosage en liant Sous-dosage en granulats Liant trop mou Hétérogénéité des granulats (angularité) Sur dosage du support + Ressuage consécutif à un rejet des granulats + Ressuage par enfoncement des granulats dans le support: Zones de passage des roues des PL Structure de chaussée mal adaptée Granularité trop faible - Pelade= Arrachement par les pneus suite à ressuage d été 105

106 1) Les BBSG 2) Les BBME 3) Les BBM 4) Les BBTM 7) Les Enrobés coulés à froid: 5) Les BBDr 6) Les ESU Définition: Coulis= mélange d émulsion de Bitume, de granulats minéraux, d eau, d additifs et de fibres. CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT Historique: an Allemagne: création du produit SCHLAMM importation des Etats-Unis en France d un coulis d étanchéité à base de sable 0/3 ou 0/5 (Abandonné) importation de l Allemagne des ECF début du développement industriel Domaine d application:- Couche de roulement en entretien ou travaux neufs sur V.U., RD, RN, Autoroute -Utilisés de plus en plus en revêtement colorés - Utilisation en couche d accrochage, et colmatage des BB drainants - Traitement des zones accidentogènes(zones d aquaplaning) - Utilisation croissante Qualités d un E.C.F.: Sécurité et nuisance sonores: Peu de rejet, pas de ressuage, peu bruyant Durée de vie: Excellente résistance au P.L. Adhérence conservée dans le temps Esthétique: Colorations possibles Superbe aspect visuel Travaux préparatoires simplifiés: Pas de mise à la côte des tampons Pas d engravure Pas de couche d accrochage Faible nuisance: Durée d intervention limitée, remise en circulation limitée Fort rendement:4 000 à 8000 m2/j avec machine à chargement discontinue Jusqu à m2/j avec machine à chargement continue Tarif intéressant en comparaison avec un enrobé Limites d un E.C.F.: Inefficaces contre les remontées de fissures Nécessite un support parfait: ne reprofilepas sensible à la météo: >7 C par temps sec, >10 C par temps humide,! au GEL Tarif cher en comparaison avec un enduits 106

107 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 7) Les Enrobés coulés à froid: Composants: Granulats: Roches très dures classe A (matériaux rare et cher) 0/4CL, 0/6CL, ou 0/4CL + 6/10CL (ECF discontinus) Mélange reconstitué en carrière Emulsion: Emulsion cationique au bitume pur ou modifié Teneur en Bitume= 60 à 65% Dosage en bitume résiduel= 5,5 à 8,5% Eau: fonction de pré-mouillage des granulats Comporte généralement un tensio-actif: Rendre l enrobage plus facile Amélioration de l adhésivité liant/granulat Additif: Régulateur de rupture + dope Fibres: Fibres organiques de synthèse Dosage à 0,1 à 0,2% (/ granulats) Fibres fines et «longues» (4 à 6mm) millions de fibres par m2 Apport des fibres= Évitent la ségrégation et les coulures Autorisent les formulations discontinues Apporte une meilleure adhérence et durabilité Dosages: 107

108 CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 7) Les Enrobés coulés à froid: Fabrication et mise en oeuvre: Machines spécifiques pour la fabrication et mise en oeuvre Machine à chargement discontinue: Machine à chargement frontal: 108

109 CHAP XIV: CONTRÔLE DES ENROBES Contrôle des enrobés: 6) Les Enduits superficiels: Planches d essais:- Définir l atelier de mise en œuvre et ses modalités d utilisation en fonction du résultat à atteindre. - Responsabilité de l entreprise. Epreuve de convenance: -Sert à la vérification par le maître d œuvre que l atelier de mise en œuvre proposé par l entreprise permet d atteindre les objectifs contractuels. Contrôle de mise en oeuvre: Gammadensimètre APL P.M.T. (HSv) 109

110 CHAP XIV: CONTRÔLE DES ENROBES Gammadensimètre à diffusion Pas de Norme Contrôler la dispersion de la MVR d un enrobé Principe: Mesurer la transmission d une source «radioactive» à travers un enrobé pour estimer après étalonnage la MVRe et la compacité. Type d essai: 1) Mesure manuelle en discontinue: TROXLER 2) Prise de mesure en automatique Perforation de l enrobé sur 7cm MVRe et C Rq: essai à associer à un carottage et une mesure de MVR en laboratoire 110

111 CHAP XIV: CONTRÔLE DES ENROBES Analyseur de Profil en Long Norme NF EN Caractériser les défauts d UNI LONGITUDINAL Principe: Traction à vitesse constante d une remorque qui enregistrement des dénivellations du profil en long d une route traduites par les oscillations d un bras par rapport à une référence pseudo horizontale fournie par un pendule inertiel. Méthode d essai: 1) Traction de la remorque à vitesse constante 2) Prise de mesure en automatique VCAPL 25 et CPAL 72 Spécifications: -Fonction des CCTP Rq: importance financière du CAPL dans les marchés autoroutiers 111

112 CHAP XIV: CONTRÔLE DES ENROBES Profondeur Moyenne de la Texture (Hauteur au sable vraie) Norme NF EN Mesurer la macro-texture de surface d un enrobé. Principe: Mesurer la hauteur moyenne de la texture d une surface par emplissage du volume des vides à l aide d un volume fixé de billes de verre spécifié, que l on étale sous forme de cercle. Mesurer le diamètre de la tache. Méthode d essai: 1) Vider un échantillon de sable 2) Etaler avec un tampon nornalisé V = 25 cm3 de billes Mesure du diamètre moyen de la tache D Rq:! Chaussée sèche et propre PMT = 4 V / D (mm) Spécifications: Entre 0,3 et 3mm Fonction des CCTP Rq: essai simple et rapide. 112

113 CHAP XIV: CONTRÔLE DES ENROBES Exemple de CCTP: 113

114 CHAP XIV: CONTRÔLE DES ENROBES Exemple de CCTP: 114

115 CHAP XIV: CONTRÔLE DES ENROBES Exemple de CCTP: 115

116 CHAP XIV: CONTRÔLE DES ENROBES Exemple de CCTP: 116

117 CHAP XIV: CONTRÔLE DES ENROBES Exemple de CCTP: 117

118 118

119 CHAP XV: LES DIFFERENTS TYPES DE STRUCTURES DE CHAUSSEES RAPPEL= FONCTIONNEMENT D UNE CHAUSSEE Chaussée =interface entre le sol supportet la contrainte du pneu σ (13T) + NE(trafic) εt εz Sol Support (terrassement) εr εadm σr σadm Données de Base= Les performances mécaniques du sol support = contraintes maxi admissibles σadm déformation maxi admissibles εadm(réversible) Les chaussées = toujours formées de matériaux granulaires Cône de distribution de charge idéalisé (angle de frottement interne) Déformation interne des matériaux εz, εt Contrainte Résiduelle σr Déformation Résiduelle εr 119

120 CHAP XV: LES DIFFERENTS TYPES DE STRUCTURES DE CHAUSSEES RAPPEL= FONCTIONNEMENT D UNE CHAUSSEE Chaussée =interface entre le sol supportet la contrainte du pneu σtt Modèle de Burmister(1943) Calcul élastique Linéaire (flexion) σ (13T) + NE(trafic) Dimensionner une Chaussée= Trouver le meilleur compromis entre εt εz TERRASSEMENT Sol Support (terrassement) εr εadm σr σadm Présence Données d Argile de Base= Traitement du sol Insensibiliser à l eau CHAUX Durcir CIMENT Géométrique: o hauteur de chaussée (limité par la mise en œuvre) Améliorer la contrainte maxi du sol support Augmenter le cône de distribution Améliorer l angle de frottement interne Ajout d un liant Bitume ou Ciment Chaussée semi-rigide Sol : εr < εadm σtt < σ(adm,mat) matériaux : (εz, εt) < ε(adm,mat) Paramètres complémentaires= Fatigue (attrition), durée de vie Imperméabilité Traficabilité Surface= Glissance, bruit, confort Comportement au Gel/Dégel Limites de Mise en Œuvre (Epaisseurs) 120

121 CHAP XV: LES DIFFERENTS TYPES DE STRUCTURES DE CHAUSSEES 1 Caractéristique du réseau Français = Grande diversité de Structures de Chaussées (6 groupes) Chaussées Souples (moins chère) Couche de roulement= couverture Bitumineuse mince ( 12cm, enduit pour faible trafic) Assise= une ou plusieurs couches de matériaux granulaires non traités (G.N.T.) (20 à 50cm) épaisseur globale entre 30 et 60cm mode de fonctionnement - Couche de roulement= Réduction de la contrainte verticale (fct(ép)) εt σ (13T) + NE(trafic) σi -Assise= Faible angle du cône de distribution des charges Contrainte verticale en fond de couche Déformation résiduelle en fond de couche Effort en traction par flexion εr σr! Forte Sensibilité à l eau Fatigue par attrition des granulats 121

122 CHAP XV: LES DIFFERENTS TYPES DE STRUCTURES DE CHAUSSEES Chaussées Bitumineuses Epaisses: Couche de roulement= couverture Bitumineuse Assise= matériaux traités aux liants hydrocarbonés (Base + Fondation) (ép entre 12 et 40cm) épaisseur totale > 12cm mode de fonctionnement - Couche de roulement= Réduction de la contrainte verticale (fct(ép)) σ (13T) + NE(trafic) σi -Assise= Travail en flexion sur toute l épaisseur PAS d Effort en traction en fond de couche de roulement Fort angle du cône de distribution des charges Forte Réduction de la Contrainte verticale en fond de couche Effort en traction par flexion Faible Déformation résiduelle en fond de couche εr εt σr! Importance du Collage entre les couches Travail en flexion sur toute l épaisseur Sinon Risque de rupture par fatigue en flexion de chaque couche 122

123 CHAP XV: LES DIFFERENTS TYPES DE STRUCTURES DE CHAUSSEES Chaussées à assise traitée aux Liants Hydrauliques = «semi-rigide»: Couche de roulement= couverture Bitumineuse (6 à14cm) Assise= matériaux traités aux liants hydrauliques (Base +Fondation) (ép entre 20 et 50cm) épaisseur globale entre 25cm et 60cm mode de fonctionnement σ (13T) + NE(trafic) σi - Couche de roulement= Réduction de la contrainte verticale (fct(ép)) Travail en flexion sur toute l épaisseur PAS d Effort en traction en fond de couche de roulement -Assise= TRES Fort angle du cône de distribution des charges(rigidité béton) Forte épaisseur de la couche Forte Réduction de la Contrainte verticale en fond de couche Effort en traction par flexion Faible Déformation résiduelle en fond de couche εr εt σr! Sinon! Importance du Collage entre les couches Travail en flexion sur toute l épaisseur Risque de rupture par fatigue en flexion de chaque couche Retrait de prise et retrait thermique important Fissuration transversale: - Remonte rapidement au travers CR (1 cm/an) 123 -Espace régulier (entre 5 et 15m)

124 CHAP XV: LES DIFFERENTS TYPES DE STRUCTURES DE CHAUSSEES Chaussées à structure Mixte Couche de roulement= Assise= Couche de BASE = matériaux bitumineux (épentre 12 et 20cm) Couche de Fondation = matériaux traités aux liants hydrauliques (épentre 20 et 40cm) Rapport de l épaisseur du matériaux bitumineux à l épaisseur totale de chaussée = k 1/2 épaisseur globale entre 32cm et 60cm mode de fonctionnement couverture Bitumineuse σ (13T) + NE(trafic) σi - Couche de roulement Réduction de la contrainte verticale (fct(ép)) -Couche de Base Travail en flexion sur toute l épaisseur - Couche de Fondation Effort en traction par flexion en fond de couche Faible Déformation résiduelle en fond de couche! Rôle de la CdB en matériaux bitumineux: Ralentir la remontée des fissures transversales de la CDF Atténuer les gradients thermiques journaliers σj εr εt σr! Dilatation thermiques différents entre les matériaux bitumineux et hydrauliques Rupture du collage entre CdFet CdBà moyen terme Chaque couche travaille en flexion Réduction de la durée de vie de ma chaussée 124

125 CHAP XV: LES DIFFERENTS TYPES DE STRUCTURES DE CHAUSSEES Chaussées à structure Inverse: Anti remontée de Fissure Couche de roulement= couverture Bitumineuse Assise= Couche de BASE = matériaux bitumineux (épentre 10 et 20cm) Couche Intermédiaire en grave non Traitée (ép 12cm) Couche de Fondation = matériaux traités aux liants hydrauliques (épentre 20 et 40cm) épaisseur globale entre 60cm et 80cm mode de fonctionnement - Couche de roulement Réduction de la contrainte verticale -Couche de Base Travail en flexion sur toute l épaisseur Effort en traction par flexion en fond de couche -Couche de GNT = Réduction de la contrainte verticale σ (13T) + NE(trafic) Ralentir la remontée des fissures transversales de la CdF εt σi σj - Couche de Fondation Réduction de la contrainte verticale (fct(ép)) Travail en flexion sur toute l épaisseur Effort en traction par flexion en fond de couche σj TRES Faible Déformation résiduelle en fond de couche εr εt σr! Effort en traction MAXI en fond de couche bitumineuse 125

126 CHAP XV: LES DIFFERENTS TYPES DE STRUCTURES DE CHAUSSEES Chaussées en Béton de Ciment - Dalles non goujonnées avec fondation Béton de ciment (20 à 28cm) Béton maigre (12 à 18cm) ou matériaux traités au liants hydrauliques (15 à 20cm) - Dalles goujonnées avec fondation Béton de ciment (20 à 28cm) Béton maigre (14 à 22cm) - Dalles sans fondation Béton de ciment (28 à 39cm) Couche drainante (matériaux granulaires ou géotextile) - Béton armé continu Béton de ciment (16 à 24cm) Béton maigre (12 à 14cm) 126

127 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES METHODE DE DIMENSIONNEMENT D UNE CHAUSSEE CALCULEE Géométrie de la chaussée MESURE Trafic N.E. (T0,T1,.) CHOISIE Durée de vie de la Chaussée En général = 15 ans PAS D ENTRETIEN STRUCTUREL CONSTATEE Portance de la Plateforme support de Chaussée P.F. (PF1,PF2,.) COUCHE DE BASE COUCHE DE FONDATION COUCHE DE FORME COUCHE DE ROULEMENT CONSTATEE CHOISIS Climat Matériaux: liant, granulats ALIZE 3 TERRASSEMENTS Logiciel ALIZE: Créateurs= Méthode Rationnelle de dimensionnement mécanique des structures (hypothèses encadrées) Calcul élastique= MODELE DE BURMINSTER (1943) - Structure de calcul: Multi-couche élastique linéaire Interfaces collées ou glissantes Couches infinies en plan (pas de bord, pas de coin) - Charges de calcul: disques avec une pression uniforme - Résultats de calcul: champs de contraintes σ et de déformations ε Logigramme= 127

128 Logigramme Logiciel ALIZE Définition du Traffic Choix des matériaux constitutifs Choix du Type de Structure Calcul des Valeurs Admissibles =f(trafic) Hydrocarbonés Traités au liants Hydrauliques 5 Familles proposées: Bétons Non traités Sols Flexible Bitumineuse épaisse 6 Structures proposées: Semi-rigide Rigide Mixte Inverse Choix de l épaisseur Initiale des Couches Calcul des Sollicitations Maximales dans chaque couche Test Sol Max < Val adm Test Positif pour au tous les Matériaux Test Négatif pour au moins un Matériau Validation selon les Critères Métiers Optimisation Changement d Epaisseur (manuel ou incrémentation automatique) Structure recevable Optimisation Acceptable Structure non recevable Non optimisée Vérification Gel 128

129 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Valeurs admissibles: εt,adm Fonction du: - Comportement à la fatigue ε6 pour les matériaux bitumineux -Trafic: NE = Nombre d essieux équivalents -Module du matériaux E (t C) -Coefficient Kcde calage du modèle - Coefficient Kr du risque de rupture -Coefficient Ksde portance du sol - Coefficient Kd de discontinuité Pour les matériaux bitumineux: NE b E (10 C) - εt,adm = ε6x x x Kc x Kr x Ks 10 6 E (15 C) Pour les matériaux traités aux liants hydrauliques: NE b - σt,adm = σ6x x Kc x Kd x Kr x Ks 10 6 Pour les sols et couches granulaires: - εz,adm = x (NE ) -0,

130 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Coefficients de Calage: Kc= -Coefficient de calage pour ajuster les résultats du modèle de calcul au comportement observé de chaussée de même type Matériau Kc - Fonction du type de matériaux= GB 1,30 BB 1,10 EME 1,00 G.C. 1,40 autres MTLH 1,50 Ks =- Coefficient minorateur pour tenir compte de l effet d hétérogénéité locales de portance du support. -Fonction de la portance du sol= Module E<50 Mpa 50 Mpa<E<120MPa 120 Mpa<E Ks 1/1,2 1/1,1 1 Kr = - Coefficient qui ajuste la valeur de déformation admissible au risque de calcul retenu Kr = 10 -ubδ - δdispersion sur les résultats des essais de fatigues -b pente de la loi de fatigue du matériau - u variable centrée associée au risque Kd= - Coefficient de prise en compte de l effet des discontinuités pour la couche de Base Matériau Kd Grave Traitée classe G5 1/1,25 Grave Traitée classe G4 1/1,25 Grave Traitée classe G3 1 Grave Traitée classe G2 1 Béton compacté 1/1,25 130

131 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES METHODE DE DIMENSIONNEMENT D UNE CHAUSSEE Durée de vie h 131

132 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES - aide au dimensionnement : CATALOGUE DES STRUCTURES (1998) 2 Organismes : SETRA(Service d Etude sur les Transports, les routes et leurs aménagements)= Service Technique du Ministère de l écologie, du développement et de l aménagement durable R.S.T. (Réseau du Service Technique de l Equipement) = 2 jeux de fiches : VRS = 25 fiches VNRS = 27 fiches VRS Réseau Structurant: 30 ans 5% VRNS Réseau Non Structurant : 20 ans 2% 132

133 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Exemple de fiche du CALOGUE DES STRUCTURES (1998) Coupe transversale :! La couche de Roulement n est pas définie Structures précalculées: Abaques de vérification au gel :! Possibilité de réaliser des comparatifs financiers de structures à binôme Trafic/plateforme équivalent. 133

134 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Exemple de fiche du CALOGUE DES STRUCTURES (1998) Coupe transversale :! La couche de Roulement n est pas définie 134

135 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Exemple de fiche du CALOGUE DES STRUCTURES (1998) Structures précalculées: 135

136 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES - un guide des structures «affiné» par région : Guide Régional des Chaussées BUTS RECHERCHES : Utiliser les Habitudes et expériences locales Adapter les structures à la Géologie particulière de la région Intégrer les Prix des granulats et des liants Orienter la technique 8 structures retenues: GNT sur GNT G.E. sur GNT G.B. sur GNT G.B. sur G.B. G.H. sur G.H. GNT sur Sol fin traité en place G.B.3 sur Sol fin traité en place G.E. sur Sol fin traité en place 136

137 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Catalogue régional des structures: Exemple Remarque: CR<4 ESU, ECF, BBTM, BBM CR 4 BBM (E=5400Mpa) CR 6 BBSG (R=5400Mpa) CR 8 BBSG (R=5400Mpa) CR 10 BBSG (R=5400Mpa) 137

138 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Catalogue régional des structures: Exemple 2 138

139 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Catalogue régional des structures: Possibilité de comparer les structures à trafic et Portance de Plateforme équivalents: -Exemple= Trafic = TC4 Plateforme= PF2 Structure n 1 Structure n 2 Structure n 3 Structure n 4 Structure n 5 Structure n 6 Structure n 7 Structure n 8 G.N.T. sur G.N.T. G.E. sur G.N.T. G.B. sur G.N.T. G.B. sur G.B. G.E. sur G.E. GNT sur Sol traité en place de classe2 G.B. sur Sol traité en place de classe2 G.E. sur Sol traité en place de classe2 Couche de Roulement Couche de Base Non admis Non admis Couche de Fondation

140 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Vérification au Gel/Dégel: Historique: - Hivers rigoureux : Problèmes importants de dégradations des chaussées 140

141 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Vérification au Gel/Dégel: Historique: - Hivers rigoureux : Problèmes importants de dégradations des chaussées Mise au point d un essai pour quantifier la gélivité des sols Développement d une méthode de prise en compte du gel en phase de conception de chaussées Comportement de la chaussée au gel/dégel: - Au gel (température ambiante durablement négative): Pénétration du front de gel dans la chaussée -Dans le corps de chaussée= en général non gélif -Dans le sol support= + Si le sol est non gélif: pas de problèmes + Si le sol est gélif: * Gonflement par cryossucion * Gélifraction des granulats - Au Dégel (température ambiante durablement positive): Pénétration du front de Dégel dans la chaussée -Dans le sol support Gélif= * Chute de Portance Barrière de Dégel 141

142 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Vérification au Gel/Dégel: Définitions: - Indice de gel atmosphérique Iatm: Somme cumulée des températures moyennes journalières sous abri, calculée à partir du premier jour pour lequel la température devient négative. Valeur absolue ( C x j) -Indice de gel de surface Is: -Indice de gel transmis à la base de chaussée It: -Quantité de gel Q: Racine carrée de l indice de gel= C x J Peut être calculée : dans l air ambiant En surface Qs À la base de la structure de chaussée À toute profondeur 142

143 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Vérification au Gel/Dégel: Caractérisation d un hiver: - Hivers exceptionnel: Hiver pour lequel on a obtenu le plus fort indice de gel atmosphérique depuis 1951 Valeur 55/56 ou 62/63 selon la région - Hivers rigoureux non exceptionnel: Hiver décennal sur la même période d observation Rq: Hiver rigoureux non exceptionnel en France= Marignane 20 Bordeaux 40 Lille 85 Paris 100 Strasbourg 180 Hiver normal au Québec: Montréal 1000 Québec 1150 Vérification au gel: pour les structures reposant sur un matériau sensible au gel, on compare= -l indice de gel atmosphérique choisi comme référence Ir qui caractérise l hiver contre lequel on souhaite protéger la chaussée - l indice de gel atmosphérique que peut supporter la chaussée appelé indice de gel admissible Ia Si Ia > Ir : vérification bonne, pas de dégâts au gel Si Ia < Ir : modifier le support ou la structure 143

144 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Vérification au Gel/Dégel: Choix de l hivers de référence: Ir - l indice de gel atmosphérique choisi comme référence Ir = fonction de la politique du Maîte d Ouvrage - Exemple: pour Mulhouse= + Indice de gel de l hiver exceptionnel= 415, hiver Indice de gel de l hiver rigoureux non exceptionnel= 156, hiver Calcul de l indice Admissible: Ia -Calcul de la quantité de gel admissible en surface du sol= Qg + fonction de la nature du sol ESSAI DE GONFLEMENT AU GEL -Calcul de la protection thermique apportée par les matériaux non gélifs de la couche de Forme= Qng + fonction de la nature de la couche de Forme -Calcul de la quantité de gel admissible à la base de la chaussée= Q= Qg + Qng - Calcul de l Indice admissible Ia = + logiciel de calcul Alizé + ou Abaque pré-calculé par couple Tci/PFj= Indice IA=fct(Q, structure chaussée) 144

145 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Vérification au Gel/Dégel: 145

146 CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES Vérification au Gel/Dégel: Pose de barrière de dégel: - Principe: limitation partielle ou totale du trafic poids lourds pour protéger la chaussée - Quand: au dégel, lorsque la chaussée est fragilisée Pose cryopédomètre: Vérification de la température de gel et de dégel au cœur de la chaussée 146

147 XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES Types de Dégradations des chaussés constatées: Macrotexture de surface: - Macrorugosité - Dégradation de surface: -Pelade -Plumage -Ressuage - Départ de plaques 147

148 XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES Types de Dégradations des chaussés constatées: Bosses -Profil en long: UNI -Profil en Travers: - Orniérage à faible rayon - Orniérage à grand rayon 148

149 XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES Types de Dégradations des chaussés constatées: Bosses -Profil en Travers: - Orniérage à faible rayon - Orniérage à grand rayon - Affaissement - Affaissement en rive - Affaissement de tranchée - Fracturation 149

150 XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES Types de Dégradations des chaussés constatées: Etanchéité: - Fissuration transversale - Fissuration longitudinale - Fissuration anarchique -Faïençage - 3 grades: - Microfissuration - Macrofissuration - Fracturation 150

151 CHAP XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES εt Chaussées Souples (moins chère) Couche de roulement= couverture Bitumineuse mince ( 12cm, enduit pour faible trafic) Assise= une ou plusieurs couches de matériaux granulaires non traités (G.N.T.) (20 à 50cm) épaisseur globale entre 30 et 60cm mode de fonctionnement σ (13T) + NE(trafic) σi Mode de Dégradation - Couche de roulement= Réduction de la contrainte verticale (fct(ép)) Effort en traction par flexion -Assise= Faible angle du cône de distribution des charges Contrainte verticale en fond de couche Déformation résiduelle en fond de couche IMPORTANTS Efforts verticaux transmis au matériaux non traité IMPORTANTS Efforts verticaux transmis au sol support εr σr Fissures longitudinale, faîençage Apparition en surface de déformations permanentes Orniérage à grand rayon, flashes et affaissements Accroissement des ornières avec le cumul du trafic Fatigue en base de la couche de roulement par la répétition des efforts de tractionflexion Apparition en surface de fissuration longitudinale puis faïençage à maille fine Infiltration des eaux superficielles dans l assise Epaufrures aux lèvres des fissures avec départ des matériaux Accélération des Dégradations Nids de poule Augmentation de l amplitude des déformation Apparition de nids de poule 151

152 CHAP XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES εr Chaussées Bitumineuses Epaisses: Couche de roulement= couverture Bitumineuse matériaux traités aux liants hydrocarbonés (Base + Fondation) (ép entre 12 et 40cm) Assise= épaisseur totale > 12cm mode de fonctionnement σ (13T) + NE(trafic) εt σi σr - Couche de roulement= Réduction de la contrainte verticale (fct(ép)) Travail en flexion sur toute l épaisseur PAS d Effort en traction en fond de couche de roulement -Assise= Fort angle du cône de distribution des charges Forte Réduction de la Contrainte verticale en fond de couche Effort en traction par flexion Faible Déformation résiduelle en fond de couche Mode de Dégradation: (hypothèse d une chaussée correctement dimensionnée) Apparition des premières dégradations pour les couches de roulement Températures élevées, trafic lourd, choix inadaptés de matériaux et de formulation Orniérage par fluage Efforts engendrées par le trafic Arrachement de gravillons Durcissement par Vieillissement du bitume en couche de roulement: oxydation, gradients thermiques, lessivages des eaux superficielles (huiles, essences) Fissuration anarchique A long terme, efforts répétés de traction-flexion à la base de l assise bitumineuse dégradation par fatigue en fond de couche Fissuration en fond de couche Remontée de la Fissuration longitudinale en surface Sans entretien ou réparation à long terme, infiltration de l eau dans l arase terrassement Dégradation irréversible de la portance Faïençage Rq: dégradations aggravées dans les zones faibles: Portances affaiblies, décollements entre couches 152

153 CHAP XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES Chaussées à assise traitée aux Liants Hydrauliques = «semi-rigide»: Couche de roulement= couverture Bitumineuse (6 à14cm) Assise= matériaux traités aux liants hydrauliques (Base +Fondation) (ép entre 20 et 50cm) épaisseur globale entre 25cm et 60cm mode de fonctionnement - Couche de roulement= Réduction de la contrainte verticale (fct(ép)) Travail en flexion sur toute l épaisseur PAS d Effort en traction en fond de couche de roulement -Assise= TRES Fort angle du cône de distribution des charges(rigidité béton) σ (13T) + NE(trafic) Forte épaisseur de la couche Forte Réduction de la Contrainte verticale en fond de couche Effort en traction par flexion σi Faible Déformation résiduelle en fond de couche εr εt σr Mode de Dégradation: (hypothèse d une chaussée correctement dimensionnée) Fissuration transversale de retraits de prise et thermique: espacement régulier 5 à 15m Remontée rapide de la Fissuration transversale au travers de la couche de roulement Fissuration transversale en surface Pénétration des eaux de pluie dans la Fissuration transversale au travers de la couche de roulement Sous l effet du trafic Lourd, phénomène de pompage (surpression-dépression) de l eau présente dans les fissures Destruction des collages d interface Sans entretien (Pontage): risque de remontée de boue en surface Faïençage & nids de Poule Coefficients de dilatations thermiques différents entre les matériaux bitumineux et hydrauliques Décollage de l interface bitume/béton Dégradation rapide de la couche bitumineuse par fatigue structurelle Efforts répétés de traction à la base de l assise hydraulique Dégradation par fatigue en fond de couche Fissuration longitudinale en fond de couche sous les bandes de roulement Maillage des fissurations transversales et longitudinales Ruine de la chaussée 153

154 CHAP XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES Chaussées à structure Mixte Couche de roulement= couverture Bitumineuse Assise= Couche de BASE = matériaux bitumineux (épentre 12 et 20cm) Couche de Fondation = matériaux traités aux liants hydrauliques (ép entre 20 et 40cm) Rapport de l épaisseur du matériaux bitumineux à l épaisseur totale de chaussée = k 1/2 épaisseur globale entre 32cm et 60cm σ (13T) + NE(trafic) εr εt mode de fonctionnement σi σ σj σr - Couche de roulement Réduction de la contrainte verticale (fct(ép)) -Couche de Base Travail en flexion sur toute l épaisseur - Couche de Fondation Effort en traction par flexion en fond de couche Faible Déformation résiduelle en fond de couche Mode de Dégradation: (hypothèse d une chaussée correctement dimensionnée) Fissuration transversale de retraits de prise et thermique: espacement régulier 5 à 15m Remontée lente de la Fissuration transversale au travers de la couche de roulement Fissuration transversale en surface Pénétration de l eau dans la structure par les fissures Efforts répétés de traction à la base de l assise hydraulique Dégradation par fatigue en fond de couche Fissuration longitudinale en fond de couche sous les bandes de roulement Remontée lente de la fissuration longitudinale dans la structure Coefficients de dilatations thermiques différents entre les matériaux bitumineux et hydrauliques Décollage de l interface CdB (bitume) / CdF (béton) Chaque couche travaille en flexion Dégradation rapide de la couche de Base bitumineuse par fatigue structurelle Fissuration longitudinale de la couche bitumineuse Réduction de la durée de vie de la chaussée 154

155 CHAP XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES Chaussées à structure Inverse: Anti remontée de Fissure σ (13T) + NE(trafic) εr εt εt Couche de roulement= couverture Bitumineuse Assise= Couche de BASE = matériaux bitumineux (épentre 10 et 20cm) Couche Intermédiaire en grave non Traitée (ép 12cm) Couche de Fondation = matériaux traités aux liants hydrauliques (ép entre 20 et 40cm) épaisseur globale entre 60cm et 80cm mode de fonctionnement - Couche de roulement Réduction de la contrainte verticale -Couche de Base Travail en flexion sur toute l épaisseur Effort en traction par flexion en fond de couche σi -Couche de GNT = Réduction de la contrainte verticale Ralentir la remontée des fissures transversales de la CdF σj σj σr - Couche de Fondation Réduction de la contrainte verticale (fct(ép)) Travail en flexion sur toute l épaisseur Effort en traction par flexion en fond de couche TRES Faible Déformation résiduelle en fond de couche Mode de Dégradation: (hypothèse d une chaussée correctement dimensionnée) 2 modes d endommagement Fissuration longitudinale de fatigue des couches bitumineuses Entrée d eau dans les G.N.T. Altération de la rigidité des G.N.T. Amplification de la fatigue des couches bitumineuses Faïençage Ruine de la Chaussée Fissuration transversale de retrait thermique de la couche traitée au liant Hydraulique Remontée très lente des fissures en surface sous forme de fissures irrégulières et dédoublées difficile à étancher 155 Cycle classique de destruction de la chaussée au niveau des fissures: Faïençage & nids de Poule

156 CHAP XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES Causes d endommagement des chaussées: Facteurs extérieurs à la chaussée Facteurs extérieurs à la chaussée: - Trafic: type de trafic, accroissement Facteurs liés à la structure elle-même, à ses défauts de conception et de réalisation Facteurs liés aux matériaux constitutifs - Climat: Pluviométrie= Dégradation de la portance des sols Dégradation de la rigidité des G.N.T. Altération accélérée des granulats de G.N.T. Résistance des matériaux bitumineux dégradée en présence d eau (DURIEZ) Infiltration dans la fissuration des couches Températures estivales= Risque d orniérage ou de ressuage avec la canicule Températures hivernales= Fragilité du bitume (FRASS) Amplitude de température journalier = Dilatation thermique des MTLH, accroissement de la fissuration Susceptibilité thermique des bitumes Ensoleillement = Vieillissement des matériaux, durcissement des liants bitumineux et fragilisation des liaisons granulats/liants Exposition aux intempéries = Vieillissement des matériaux, durcissement des liants bitumineux et fragilisation des liaisons granulats/liants Gel intense = Soulèvement des couches non traitées et gorgées d eau, Dégradation de certains matériaux après de nombreux cycles gel/dégel Dégel = Chute de portance de certains sols support (sols fins, craies) barrière de Dégel Grande Sécheresse = Dessiccation des sols (Indice de plasticité élevé) + fissuration de retrait - Vitesse: vitesse lente: rampe vitesse nulle: parking - Géométrie: Zone de cisaillement: giratoire, virage en épingle Zone d arrêt: Stop, Feux 156

157 CHAP XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES Causes d endommagement des chaussées: 157

158 CHAP XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES Causes d endommagement des chaussées: Facteurs liés à la structure elle-même, à ses défauts de conception et de réalisation : - sous-épaisseur: Ponctuelle ou étendue Plateforme mal nivelée Traverse d agglomération (Urbanisation)= Présence de réseau + chantier sous circulation Giratoire= Mise en œuvre délicate - Défaut de collage horizontal entre les couches: Mauvais dosage Absence ponctuelle ou étendue (circulation calions) Averse Pollution sur la couche sous-jacente - Défaut de collage vertical entre les couches: JOINT Joint transversal de démarrage Joint longitudinal de redoublement de bande - Travaux d élargissement de chaussée: JOINT Différences de structures Réalisations de redans - Travaux de réseaux enterrés en tranchées: Différences de structures Problèmes de compactages - Travaux de bordures: Défauts de structures 158

159 CHAP XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES Causes d endommagement des chaussées: Facteurs liés aux matériaux constitutifs : - Matériaux non traités: teneur en eau trop élevée= Performances mécaniques forte teneur en fine ou mauvaise propreté= rétention de l eau libre (capillarité) Sensibilité au gel - Matériaux bitumineux: sous-dosage= Performances en fatigue Maniabilité du mélange, difficulté de compactage (PCG), Compacités Sensibilité à l eau (décohésion liant/granulat) sur-dosage sur les couches de surface= Macrotexture et adhérence (surface plus fermée) Sensibilité à l orniérage et au ressuage manque de fine important= Sensibilité à l orniérage surchauffe en centrale= vieillissement prématuré du liant désenrobage fissuration anarchique en surface sur-compactage des couches de surface= Macrotexture et adhérence (surface plus fermée) Risque d orniérage sous-compactage des matériaux bitumineux=! Bitumes durs= sensibilité thermique fissuration de surface aléatoire 159

160 CHAP XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES Causes d endommagement des chaussées: Facteurs liés aux matériaux constitutifs : - Matériaux traités aux liants hydrauliques: sous-dosage en liant hydraulique= Performances mécanique (rigidité, résistance en traction) Durée de vie sur-dosage en liant hydraulique= Performances mécanique (rigidité, résistance en traction) Délai de maniabilité Délai de Prise hydraulique Fissuration de retrait La rigidité croît plus vite que la résistance en traction Fragilisation du matériau sur-dosage en eau= Performances mécanique (rigidité, résistance en traction) sous-dosage en eau= Délai de maniabilité sur compactage= Feuilletage de la partie supérieure 160

161 CHAP XIX: ENTRETIEN DES CHAUSSEES Différence entre entretien et renforcement de chaussées: Entretien= Travaux légers:! À la circulation Pas de calcul de structure Travaux sur la couche de surface Travaux PEUX COUTEUX Renforcement= Travaux lourds Re-calcul de structure complet Nouvelle durée de vie Pourquoi entretien : -Sécurité: Responsabilité du Maître d Ouvrage Nécessité de maintenir le niveau de rugosité - Protection de la structure: Maintenir le rôle d imperméabilité de la couche de surface Maintenir La durée de vie calculée de la chaussée surface -Réparer au plus vite les points faibles en surface: Joints longitudinaux Fissures Arrachements, nids de poules Programmation de l entretien : AUSCULTATION PAR CAMERA - Entretien préventif programmé -Relevé des dégradations de surface 161

162 CHAP XX: ENTRETIEN DES CHAUSSEES AUSCULTATION PAR CAMERA Relever les dégradations de surface Principe: Circuler sur la voirie avec un véhicule équipé de caméra, relever manuellement les dégradations et alimenter une base de données informatiques. Méthode d essai: 1) Passage du véhicule équipé de la caméra 2) Prise d informations manuelle DÉGRADATIONS DE SURFACE GRAVITÉ FAIBLE GRAVITÉ FORTE Fissures longitudinales Raccordements défectueux Désenrobage, plumage Orniérage à faible rayon < 2,5 cm Pelade Nids de poule Orniérage à faible rayon > 2,5 cm Ressuage 162

163 CHAP XIX: ENTRETIEN DES CHAUSSEES Technique d entretien des Dégradations des couches de surfaces: Entretien localisé de surface= -Pontage des fissures: émulsion de Bitume à la lance -Scellement des joints: émulsion de Bitume à la lance + Sablage -Rebouchage des nids de poules: émulsion de Bitume à la lance + Sablage - Remplacement des arrachements par plaque: enrobés à la main - Rapiéçage: point-à-temps manuel ou automatique + Rq:! à l humidité du support PURGES 163

164 CHAP XIX: ENTRETIEN DES CHAUSSEES Technique d entretien des Dégradations des couches de surfaces: Renouvellement généralisé de surface= Fct(planimétrie du support) - Enduits à base d émulsion: E.S.U., monocouche ou bicouche - Coulis: E.C.F. - Enrobés minces: BBUM, BBTM, BBM + Rq:! à la propreté du support + Rq: possibilité de rabotage ou reprofilage ponctuels Réfection localisée= sur tout ou partie de la structure de chaussée - Terrassement mécanique, rabotage - Enrobés bitumineux, GB, GE, EME PURGES 164

165 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES Guide technique de renforcement des chaussées: Synoptique de la démarche de renforcement des chaussées: 165

166 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES Auscultation des chaussées: Informations recueillies L Historique de la chaussée: schémas itinéraires «Points zéro» ou Plan de Recollement= toute donnée technique de construction sollicitations= comptage PL données de dégradation= descriptif, évolution historique de l entretien= nature et importance, efficacité, renouvellement Le Trafic: reconnaissance du trafic actuel par comptage L environnement contrainte géométriques assainissement, drainage Le climat pluviométrie historique et moyenne des températures L état visuel de surface: dégradations, orniérage fissures transversales fissures longitudinales faïençage orniérage et fluage affaissement de rives arrachements, nids de poule remontée d eau, de boue ou de laitance L Uni: Analyseur de Profil en Long - APL Uni transversal Uni Longitudinal Analyseur de Profil en Travers MESURE DU RAYON DE COURBURE La déformabilité de la chaussée sous charge: déflexion, rayon de courbure SOUS CHARGE Les épaisseurs des couches MESURE DES EPAISSEURS EN CONTINUE MESURE DE DEFLEXION 166

167 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES Auscultation des chaussées: Informations recueillies 167

168 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES Analyseur de Profil en Long - APL Norme NF EN Caractériser les défauts d UNI LONGITUDINAL Principe: Traction à vitesse constante d une remorque qui enregistrement des dénivellations du profil en long d une route traduites par les oscillations d un bras par rapport à une référence pseudo horizontale fournie par un pendule inertiel. Méthode d essai: 1) Traction de la remorque à vitesse constante 2) Prise de mesure en automatique VCAPL 25 et CPAL 72 Spécifications: -Fonction des CCTP Rq: importance financière du CAPL dans les marchés autoroutiers 168

169 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES Analyseur de Profil en Long - APL Norme NF EN Caractériser les défauts d UNI LONGITUDINAL 3 gammes d ondes: - Petites Ondes (PO)= Longueur d ondes <3m, amplitude de qqmm Vibration dans l habitacle: «tôle ondulée» Joints de reprise, nids de poule, affaissement de rive, fissures transversale -Moyennes Ondes (MO)= Longueur d ondes entre3m et 10m, amplitude de l ordre du cm Tassement des remblais: flottement de la suspension - Grandes Ondes (GO)= Longueur d ondes entre 10m et 45m 169

170 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES Analyseur de Profil en Travers Norme NF EN Caractériser le profil transversal sous une règle de 3m Norme NF EN Caractériser le profil transversal sous une règle de 1,5m Principe: Mesurer les défauts d affaissement ou d orniérage sous la règle posée transversalement sur la chaussée. Méthode d essai: 1) Poser au sol une règle de 1,5 m ou 3m 2) Mesurer la profondeur d affaissement ou d orniérage Analyseur de Profil en Travers en continue - TUS ou PALAS 170

171 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES MESURE DE DEFLEXION Norme NF P Mesurer la déformation de surface sous charge statique de 13T Principe: Pour. Mesurer, l enfoncement provoquer par un essieu unique à roue jumelée de camion chargé à 13T. Méthode d essai: 1) Positionner d un essieu de 13T camion 19T (4x2) 2)Installer de niveau la Poutre de Benkelman 3) Enlever le camion Poutre de Benkelman Z 2 13 t 4) Mesurer l enfoncement Déflectographe à masse tombante Déflexion Z 2 (1/100 mm) Durée de l essai: 6 minutes Essentiellement pour les chaussées souples traditionnelles, inverses et bitumineuse épaisse 171

172 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES MESURE DE DEFLEXION Norme NF P Mesurer la déformation de surface sous charge statique de 13T Déflectographe en continue: Curviametre: Mesure simultanée sur les 2 bandes de la voie Vitesse = 10 km/h Pas < 5m Mesure sur la bande en rive Vitesse = 18 km/h Pas = 5m Moyenne des Déflexions (dm) (1/100 mm) Ecart type des déflexions maximales (σ) Seuils caractéristique à 97,5% des déflexions maximales (dc) 6 classes de déflexion: 172

173 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES MESURE DES EPAISSEURS EN CONTINUE Norme NF P -1 Mesurer en continue des épaisseurs des couches Principe: Mesurer l echo d une onde radar sur les hétérogénéités de la structure: - couche de nature différentes (bitumineuse, traitées aux liants hydrauliques, GNT - variations d épaisseurs et épaisseurs globales - présences de canalisations Méthode d essai: -présences de cavités dans et sous la chaussées 1) Passage du véhicule équipé 2) Prise de mesure automatique 3) Recalage avec carrottage + Antenne de 2GHz aérienne: couches de surfaces + Antenne de 900MHz de contact: 1ml de profondeur 173

174 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES Auscultation des chaussées: Informations recueillies 174

175 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES Découpage de l itinéraire en zones homogènes: Définition et implantations de sections témoins: Investigations complémentaires sur les sections témoins: Sondages en tranchée= réalisation de coupes transversales Carrottages= - Classification de la qualité des interfaces: couches collées, semi-collées ou décollées - Classification des matériaux des sous couches - Mesures de compacité - Désenrobage: vérification des constituants: + Granulats= courbes granulos, LOS, MDES + Bitumes= teneur en Liant, Péné, T Bille-Anneau 175

176 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES Auscultation des chaussées: Informations recueillies 176

177 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES Modélisation des zones homogènes: Utilisation de la méthode rationnelle de calcul d une structure de chaussée= - Estimer par calcul inverse le module des couches - Vérifier le dimensionnement initial -Evaluer l endommagement de chacune des couches de la structure en fonction de l historique de la chaussée Conception des solutions de travaux de renforcement: Rechargement: - Grave-Emulsion: Renforcement SOUPLE Facilité de mise en œuvre: niveleuse ou finisseur Epaisseur variable: 0 à 12 cm Remise en circulation immédiate! Conditions climatiques, Giratoire et virages -Enrobés: GB, EME; + BB! Variations d épaisseur (Profil en travers) Décaissement partiel + structure neuve Décaissement total + structure neuve: Retraitement en place: Recyclage in situ des matériaux du corps de chaussée par ajout d un liant (hydraulique ou hydrocarboné), malaxage, mise en forme et compactage. Nécessite une Couche de Roulement! réseaux 5 Classes de Retraitement 177

178 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES - Traitement à l émulsion de bitume: 178

179 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES - Traitement à l émulsion de bitume: 179

180 CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES - Traitement avec un liant hydraulique ou composé: 180

181 CHAP XIX: LA FABRICATION DES ENROBES Mode discontinu: Doses pondérales des constituants introduites dans un malaxeur fermé Fabrication par gâchées Filler Filtre poussières Bitume Trémies granulats Tambour sécheur Malaxeur Usine fixe en «cathédrale» 181

182 CHAP XIX: LA FABRICATION DES ENROBES Mode continu: Séchage, malaxage et enrobage en continu dans un tube ouvert Filler Filtre poussières Bitume Trémies granulats Tambour sécheur Malaxeur Usine mobile au sol 182

183 CHAP XIX: LA FABRICATION DES ENROBES Gaz Tambour Sécheur Equicourant: Recyclés Bitume Granulats Séchage Chauffage Zone de combustion Mélange Enrobage Malaxage Enrobés Tambour Sécheur à contre courant: Gaz Recyclés Bitume Granulats Zone de combustion Séchage Chauffage Mélange Enrobage Malaxage Enrobés 183

184 CHAP XIX: LA FABRICATION DES ENROBES Fabricants: ERMONT - Fabricant FRANCAIS Problème de concurrence depuis le rachat de RAZEL-BEC par FAYAT - Spécialiste du Poste de chantier continu: - Qq Postes discontinus Les Classiques sur chantier= TSM 17 : 180 t/h TSM 21 : 250 t/h TSM 21 Major : 300 t/h TSM 25 : 380 t/h TSM 25 Sénior : 430 t/h ASTEC - Fabricant AMERICAIN -Gamme complète du continu au discontinu AMMANN - Groupe SUISSE -Gamme complète du continu au discontinu 2 niveaux: Norme = Précision et tolérance sur le dosage des granulats Niveau2: - Dosage Granulats +-10%: - Dosage Bitume +-5%: Niveau1: - Dosage Bitume +-10%: - Dosage Granulats +-15%: 184

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