Proposition de jury d examen: Thème

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1 République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou Faculté du Génie de la Construction Département de génie civil Proposition de jury d examen: MÉMOIRE DE MAGISTÈRE Spécialité : Génie Civil Option : Géotechnique et Environnement Présenté par : CHEBREK Dehbia Thème ETUDE DU PHENOMENE DE L ORNIERAGE DES CHAUSSEES BITUMINEUSES : Cas d une Route Nationale dans la Wilaya de Tizi-Ouzou M r AIT TAHAR Kamal Président Professeur à l UMMTO M r AIT AIDER Hacène Maître de Conférences à l UMMTO Rapporteur M r BOUHERAOUA Ali Examinateur Maître de Conférences à l UMMTO M r DAHLI Mohamed Maître de Conférences à l UMMTO Examinateur Soutenue le : 10/04/2012 1

2 RÉSUME : Une chaussée routière est en général une structure composite réalisée par une superposition de couches de matériaux granulaires, le tout reposant sur un sol support. Selon la description adoptée par la méthode de dimensionnement française, établie par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC) et le Service d Etudes Techniques des Routes et Autoroutes (SETRA), on associe à chacune des couches une fonction. Tout d abord le sol terrassé ou le sol support est généralement surmonté d une couche de forme pour représenter un ensemble appelé plate-forme support de chaussée. La couche de forme a une double fonction. Pendant la phase de travaux, la couche de forme a pour rôle d assurer une qualité de nivellement ainsi que la circulation des engins pour la réalisation du corps de chaussée. En service, elle permet d homogénéiser les caractéristiques mécaniques des matériaux constituant le sol ou le remblai, comme elle permet d augmenter la capacité portante à long terme de la plate-forme support de chaussée. Puis viennent les couches d assise qui sont généralement constituées d une couche de fondation surmontée d une couche de base. Elles apportent à la structure de chaussée l essentiel de sa rigidité et une résistance mécanique aux charges verticales en les répartissant ces sollicitations (par diffusion latérale) sur la plate-forme support afin de maintenir les déformations à ce niveau dans les limites admissibles. Enfin la couche de surface est formée d une couche de roulement surmontant éventuellement une couche de liaison entre la couche de roulement et les couches d assise. La couche de roulement assure deux fonctions. D un coté, elle assure l étanchéité et protection des couches d assise vis-à-vis des infiltrations d eau et des sels de déverglaçage. D un autre coté, elle confère aux usagers un confort et une sécurité de conduite d autant plus satisfaisants que les caractéristiques de surface sont bonnes. Suivant la description fonctionnelle des différentes couches de chaussée, le guide technique français sur la conception et le dimensionnement des structures de chaussée [LCP 94] propose un panel de matériaux de construction qu on peut regrouper en deux grandes familles selon qu ils soient liés ou non liés : Les matériaux granulaires non liés, ou encore Graves Non Traitées (GNT), sont fréquemment utilisés pour la réalisation de corps de chaussées à faibles trafics ; Les matériaux granulaires liés sont utilisés pour la réalisation de structures de chaussés à forts trafics. Si l on se réfère à la couleur du liant utilisé pour former le mélange avec la phase granulaire, on trouve les matériaux «noirs» traités aux liants hydrocarbonés (souvent désignés matériaux bitumineux) et les matériaux «blancs» traités aux liants hydrauliques (MTLH). Pour le dimensionnement des chaussées, le calcul de base consiste à placer à la surface du modèle une surcharge symbolisant l action des véhicules (essieux de poids lourds) ( LCPC-SETRA, 1994). On cherche alors à calculer les contraintes ou les déformations maximales de traction par flexion qui apparaissent en partie inférieure des différentes couches de matériaux traités, et les contraintes ou déformations verticales maximales dans les matériaux non traités et les sols. Sous l effet d un grand nombre de chargements, ces contraintes contribuent à l endommagement des matériaux par un mécanisme de fatigue. Le fait d imposer une durée de vie à la structure revient, par l intermédiaire d une loi de fatigue réputée intrinsèque au matériau, à limiter ces contraintes instantanées à des valeurs seuils. Ces derniers 2

3 peuvent être déterminés en appliquant en laboratoire des chargements répétés sur une éprouvette du matériau (NF P 261-1). Classiquement, pour les chaussées à trafic lourd, dites voies du réseau structurant (routes nationales, autoroutes), la durée de service visée est de 30 ans. Pour les chaussées à trafic léger, dites voies du réseau non structurant, cette durée est ramenée à 20 ans. Le calcul des seuils de contrainte admissibles se fait donc par référence à la résistance de chaque matériau sous chargement instantané, avec prise en compte d une réduction liée à la courbe de répondre à ce critère de fatigue. D autres coefficients correcteurs doivent néanmoins être appliqués, pour tenir compte de phénomènes parasites. Par exemple, une dalle de béton soumise à un ensoleillement voit, au moins dans un premier temps, sa fibre supérieure chauffer davantage que sa fibre inférieure, d où une dilatation différentielle engendrant une cambrure. Les conditions d appui de la dalle sont alors modifiées, et les contraintes subies en partie courant lors du passage d une charge roulante sont fortement majorées (Salasca, 1998), (IREX, 2000). Suivant la nature des matériaux, leur localisation dans la structure de chaussée et le niveau de trafic, on répertorie différentes familles de structures (LCPC, 1994) Les chaussées souples : Ces structures comportent une couverture bitumineuse relativement mince (inférieure à 15 cm), parfois réduite à un enduit pour les chaussées à très faible trafic, reposant sur une ou plusieurs couches de matériaux granulaires non traités. L épaisseur globale de la chaussée est généralement entre 30 et 60 cm. Les chaussées bitumineuses épaisses : Ces structures se composent d une couche de roulement bitumineuse sur un corps de chaussée En matériaux traités aux liants hydrocarbonés, fait d une ou deux couches (base et fondation). L épaisseur des couches d assise est le plus souvent comprise entre 15 et 40 cm. Les chaussées à structure inverse : Ces structures sont formées de couches bitumineuses, d une quinzaine de centimètres d épaisseur totale, sur une couche de grave non traitée (environ 12 cm) reposant elle-même sur une couche de fondation en matériaux traités aux liants hydrauliques. L epaisseur totale atteint 60 à 80 cm. Les chaussées à structure mixte : Ces structures comportent une couche de roulement et une couche de base en matériaux bitumineux (épaisseur de la base : 10 à 20 cm) sur une couche de fondation en matériaux traités aux liants hydrauliques (20 à 40 cm). Les structures qualifiées de mixtes sont telles que le rapport de l épaisseur de matériaux bitumineux à l épaisseur totale de chaussée soit de l ordre de 1/2. Les chaussées à assise traitées aux liants hydrauliques : Ces structures sont qualifiées couramment de semi-rigides. Elles comportent une couche de surface bitumineuse sur une assise en matériaux traités aux liants hydrauliques disposés en une ou deux couches (base et fondation) dont l épaisseur totale est de l ordre de 20 `a 50 cm. Les chaussées en béton de ciment (rigides) : Ces structures comportent une couche de béton de ciment de 15 à 40 cm d épaisseur qui sert de couche de roulement éventuellement recouverte d une couche mince en matériaux bitumineux. 3

4 La couche de béton repose soit sur une couche de fondation (en matériaux traités aux liants hydrauliques ou en béton de ciment), soit sur une couche drainante en grave non traitée, soit sur une couche d enrobé reposant elle-même sur une couche de forme traitée aux liants hydrauliques. La dalle de béton peut être continue avec un renforcement longitudinal ( béton armé continu ), ou discontinue avec ou sans élément de liaison aux joints. Ci-dessous nous présentons les structures de chaussée en béton de ciment. Les chaussées composites : Afin d offrir une solution concurrente aux chaussées classiques, deux nouvelles structures se développent depuis les années 1990 aux Etats Unis [Cole et al., 1998] et sont employées depuis moins d une dizaine d années en France [CIM béton, 2000]. C est une structure qui a été l objet d une étude technico-économique au début des années Cette étude a pour but d assembler la qualité de durabilité des bétons de ciment avec les qualités souplesse et capacité d adaptation des matériaux bitumineux. Deux nouvelles structures ont été développées : - Béton de ciment mince collé (BCMC) : Est une technique d entretien superficiel des structures bitumineuses dégradées, apparue aux Etats- Unis. Elle consiste d abord à raboter et à nettoyer la structure dégradée, puis étaler une couche de béton de ciment non armé (épaisseur 5à 10 cm).l intérêt de cette technique réside dans l adhérence de la couche de béton à la structure en matériaux bitumineux. Sous l influence du chargement du trafic, la structure composite présente grâce à l interface collée une réduction des contraintes de traction à la base de la couche de béton et garantit à la couche mince une résistance à la fatigue. - Béton armé continu sur Grave bitume (BAC/GB) : Elle est constituée d une couche de fondation en grave bitume d épaisseur 9 cm qui surmonte la plate forme support de chaussées. La GB est grenaillé avant la mise en œuvre de la couche de béton armé continu (BAC) dont l épaisseur varie en fonction du trafic. Le rôle des armatures dans le BAC est principalement de contrôler la fissuration transversale sans participer à la résistance aux sollicitations du trafic. (Poteau 2004). A son tour la couche BAC, est grenaillée avant la surmonter par une couche d enduit superficiel qui assure l adhérence entre le BAC et la couche de roulement en béton bitumineux très mince (BBTM) ( 2,5 cm d épaisseur).cette adhérence présente l intérêt de cette technique. Pour que la chaussée assure bien sa fonction, sans déformation, elle doit être construite sur un terrain solide avec des matériaux qui répondent à sa fonction. Afin de satisfaire ces exigences, on est conduit à apporter une attention particulière au choix du sol de fondation et souvent même à prévoir des épaisseurs de chaussée d autant plus ou moins importante que le sous-sol sera plus ou moins résistant. Pour cela, il conviendra d étudier avec la plus grande attention l aptitude du terrain à porter la chaussée et de ne procéder à la construction de celle-ci qu après avoir obtenu toutes garanties sur la résistance de celui-là. Le support est composé de : -La Partie Supérieure des Terrassements (P.S.) : Représentée par les sols en place (déblai) ou les matériaux rapportés (remblai).elle a une épaisseur d environ 1,00 m. La surface de la P.S.T. est appelée l arase terrassement (AR). 4

5 Cette dernière est classée, suivant sa portance, selon le critère EV2 en AR1 et AR2, avec des valeurs seuils suivantes : Classes d arase de terrassement (source : Guide technique de réalisation des remblais et des couches de forme, Setra et LCPC, 1992). -Une couche de forme : La couche de forme est une structure plus ou moins complexe permettant d adapter les caractéristiques aléatoires et dispersées des matériaux de remblai, ou du terrain en place, aux caractéristiques mécaniques, géométriques et hydrauliques prises comme hypothèses dans la conception de la chaussée. La surface supérieure de cette structure d adaptation constitue la plate-forme support de chaussée (PF). Les PF sont classées suivant la capacité de la couche de forme à supporter les charges qui lui seront transmises. Il existe différents niveaux de PF en fonction du module de déformation EV2, exprimé en MPa. Classes de plate-forme (source : Guide technique de réalisation des remblais et des couches de forme, Setra et LCPC, 1992). Les arases sont définies pour des portances maximales de 120 MPa. Au-delà de cette portance, l arase serait elle-même capable de servir de support à la chaussée, rendant inutile la mise en œuvre d une couche de forme. L arase devient alors plate-forme. Après les parties consacrées à des généralités sur les chaussées bitumineuses, au dimensionnement et aux fondations des chaussées, la partie des enrobés bitumineux succède afin de bien comprendre les phénomènes impliqués dans le processus d orniérage des couches bitumineuse d une chaussée, nous rappelons la composition d un enrobé, et décrivant les essais permettant d appréhender l évolution des propriétés mécaniques du mélange. 5

6 Les matériaux bitumineux, qui sont des mélanges de granulats et de liant hydrocarboné, sont de très loin les plus utilisés pour constituer les enrobés des structures routières. Dans le mélange, le liant assume le rôle d agent de cohésion entre les particules granulaires pour former un corps rigide. Les mélanges bitumineux sont thermiquement et cinétiquement susceptibles, propriétés héritées des caractéristiques du liant hydrocarboné. Ceci confère aux enrobés bitumineux une vaste variation du comportement mécanique suivant les sollicitations externes du trafic et des conditions environnementales, et différents modes de dégradations parmi lesquels l orniérage. Ce travail consiste à étudier particulièrement le phénomène d orniérage des enrobés bitumineux. L orniérage est un des principaux modes de dégradations des enrobés bitumineux. Il est associé au comportement irréversible des matériaux bitumineux et se traduit par l apparition de déformations permanentes longitudinales sous le passage répété des véhicules, souvent accompagnées par de bourrelets sur les côtés. Ce phénomène pose des problèmes de sécurité routière, par temps sec, un orniérage important peut causer une gêne lors du changement de files. Par temps de pluie, l eau dans les ornières peut provoquer des risques d aquaplanage. L orniérage est provoqué principalement par les conditions climatiques (température élevée ) et par le trafic ; accessoirement, elle peuvent avoir pour origine une faute lors de l exécution des travaux. Face à ces problèmes, il est nécessaire d étudier ce phénomène d accumulation des déformations par travaux d auscultation en vue d introduire les différentes causes probables et d apporter un remède à ces dernières. Ainsi que d apporter des solutions aux effets de cette dégradation. Après une étude bibliographique Notre travail est basé sur la caractérisation des orniérages apparaissant sur des différentes routes de la wilaya de Tizi-Ouzou notamment la route nationale N 72 qui relie la localité de Tigzirt à celle de Tizi-Ouzou. Ce travail traite de l étude des déformations permanentes (orniérage), des déformations et facteurs à l origine de l apparition de ce phénomène. Table des matières Chapitre I : I-1-Introduction.(05) I-2- généralités sur les routes.(05) I-2-1- Définitions...(05) I-2-2- les composants d une route.(06) I-3- constitution et rôle d une chaussée : les différentes couches.(06) a- Le sol support..(07) b- Couche de forme.(07) 6

7 c- Les couches d assise (07) d- La couche de surface (07) I-4- les différentes structures de chaussées...(08) I-4-1- les chaussées souples..(08) I-4-2- Les chaussées bitumineuses épaisses.(10) I-4-3- Les chaussées semi-rigides (ou à assise traitée aux liants hydrauliques)..(10) I-4-4- Les chaussées rigides (ou en béton de ciment)...(11) I-4-5- Les chaussées à structure mixte..(13) I-4-6- les chaussées à structures inverse (13) I-4-7- les chaussées à structures composite..(14) I-4-7-a- Béton de ciment mince collé (BCMC).(15) I-4-7-b- Béton armé continu sur Grave bitume (BAC/GB)..(15) I-5- Dimensionnement des chaussées...(16) I-5-1- La démarche (16) I-5-2- Modélisation (16) I-5-3- Vérification de la structure..(17) I-5-4- Méthode pratique de dimensionnement..(17) I-6- Comparaison des différentes structures de chaussées...(17) Chapitre II : II-1- Introduction..(19) II-2-La plate-forme support de chaussée.(19) II-2-1- dimensionnement de couche de forme.(20) II-2-2- Matériaux de couche de forme..(23) II-2-3-exécution (26) II-3- couche d assise..(26) II-3-1- chaussées à assises non traitées.(27) II-3-2- chaussées à assises traitées aux liants hydrauliques.(30) II-3-3- les chaussées à assise traitées aux liants hydrocarbonés..(36) Chapitre III : les enrobés bitumineux III-1- Introduction.(41) III-2- Les enrobés...(41) III-2-1- définition..(41) III-2-2- Historique.(41) III-2-3- Constitution..(42) III-2-4-Familles d'enrobés bitumineux.(43) III-2-5-Fabrication des enrobés.(44) III-2-6- teneur en liant dans un enrobé.(45) III-2-7- influence des actions appliquées à la chaussée sur les enrobés bitumineux (46) III-2-8- Étude des liants hydrocarbonés (47) Chapitre IV : dégradation des chaussées IV-1-Introduction..(60) IV-2- Dégradations des chaussées bitumineuses..(60) IV-2-1- les arrachements...(60) IV-2-2- Les fissurations..(64) 7

8 IV-2-3- les remontées (68) IV-2-4- Les déformations..(70) IV L affaissement..(70) IV le bourrelet (gonflement) (71) IV Flache (71) IV la tôle ondulée..(73) IV L orniérage (73) IV Orniérage des couches support.(74) IV Orniérage des couches bitumineuses (75) IV Mécanismes de l orniérage (76) IV Types d orniérage..(78) IV les facteurs influençant l orniérage (79) IV quelques essais utilisés (86) IV Étapes de l atténuation de l orniérage...(91) Chapitre V : auscultation des chaussées V-1- Introduction..(94) V-2- Définition d auscultation..(94) V-3- Objectifs de l'auscultation (94) V-4- Procédure par étapes.(95) V-5-Etape 1 : Inventaire des données (95) V-5-1- Données générales (95) V-5.2- Historique..(96) V-5.3- le trafic...(96) V-5-4- Données géotechniques (98) V-5-5- Données géométrique (99) V-5-6- Données sur l assainissement..(100) V-5-7- auscultation visuelle...(100) V-5-8- Auscultation automatique (101) V-6-Étape 2: Découpage de l itinéraire en zones homogènes Implantation de zones témoins...(118) V-6-1- Le pré-découpage à partir des dégradations (118) V-6-2- Le pré-découpage à partir des déflexions (118) V-6-3- Le pré-découpage à partir du rayon de courbure (118) V-6-4- Détermination des zones homogènes..(118) V-6-5- Visite pour implantation des sections témoins et observation des relations entre les paramètres relevés et l environnement... (119) V-6-6- Implantation des sections témoins (119) V-7-Phase 3 : Investigations complémentaires sur les sections témoins (119) V-7-1- Mesures de rayons de courbure sur zones témoins..(119) V-7-2- Sondages..(120) V-7-3- Carottage..(120) V-8- Conclusion..(121) Chapitre VI : résultat de l enquête et entretien VI- 1- Introduction..(123) VI-2- Description de la route nationale 72..(123) VI-3- Résultats de l enquête effectuée sur la RN 72...(124) VI-4- Description de a route CHAOUFA SOUAMAA...(136) 8

9 VI-5- Résultats de l enquête effectuée sur la route CHAOUFA SOUAMAA.(137) VI-6- Description de la route de DJEBLA..(153) VI-7- Résultats de l enquête effectuée sur la route de DJEBLA.(153) VI-8- Méthodes d atténuation de l orniérage.(155) VI-8-1- Atténuation de l orniérage structurel..(155) VI-8-2- atténuation de l orniérage d instabilité...(158) VI-9- conclusion.(161) 9

10 Liste des tableaux Tab.1 : comparaison des différentes structures (18) Tab.2: Différents cas possible de P.S (21) Tab.3: Tableau récapitulatif des techniques de préparation des matériaux pour emploi en couche de forme..(24) Tab.4: Conditions d'utilisation des matériaux de classe A 1, A 2 en couche de forme..(25) Tab.5: Valeur du facteur de cumul C (27) Tab.6: Dimensionnement de la couche de base..(27) Tab.7: Valeurs limites d équivalent de sable pour les couches d assise.(29) Tab.8: Valeurs limites des essais «LA et MDE» pour les couches d assise..(29) Tab.9: Dosage en liants moyens admissibles (dosage pondéral par rapport..(29) au mélange sec grave plus liant) (30) Tab.10: Performances à un an des graves traitées (32) Tab. 11 : Caractéristiques des granulats destinés aux assises traitées aux liants hydrauliques et pouzzolaniques (32) Tab.12: Classification mécanique des sables traités..(33) Tab.13: Précision du nivellement en fonction du type d engin de mise en place..(34) Tab.14: Influence de compactage d une assise en grave-laitier sur sa durée de vie..(34) Tab.15: Granulats pour grave-bitume (35) Tab.16: Graves pour grave-bitume : angularité, indice de concassage.(36) Tab.17: Dureté des graves pour graves-bitume : coefficient Los Angeles (36) Tab.18: Teneur en fines f du 0/2 (36) Tab.19: Performances des graves-bitume dans l essai immersion-compression LCPC (37) Tab.20: Caractéristiques des grave-émulsion dans l essai immersion-compression..(38) Tab 21: catégorie de bitume...(58) 10

11 Liste des figures Fig.1 : profil en travers...(05) Fig.2 : Coupe type d une structure de chaussée et terminologie des différentes couches..(06) Fig.3:Les constituants d une chaussée souple...(08) Fig.4: schématisation du fonctionnement des chaussées souples..(09) Fig.5 : les différentes causes d orniérage des chaussées souples..(09) Fig.6 : Chaussées bitumineuses épaisses [LCPC, 1994]...(10) Fig.7:Chaussées à assise traitée aux liants hydrauliques [LCPC, 1994]...(10) Fig.8: schématisation du fonctionnement des chaussées semi-rigides..(11) Fig.9 : Dalles non goujonnées avec fondation...(12) Fig.10 : Dalles goujonnées avec fondation (12) Fig.11 : Dalles sans fondation (12) Fig.12 : Béton armé continu 1 (12) Fig.13 : Béton armé continu 2 (13) Fig.14:Chaussées à structure mixte [LCPC, 1994]...(13) Fig.15 : Chaussées à structure inverse [LCPC, 1994] (14) Fig.16 : Béton de ciment mince collé (BCMC).(14) Fig.17 : Béton armé continu sur Grave bitume (BAC/GB (15) Fig.18 : influence du collage sur le diagramme des contraintes (a) interface non collée (b) interface collée (15) Fig.19: définition des différents termes (19) Fig.20 : Synthèse PST ~ AR.(22) Fig.21: détermination de l épaisseur de la couche de fondation (28) Fig.22: Fuseaux de l évolution dans le temps du module d élasticité E des graves traitées..(31) Fig.23:Matériaux bitumineux (42) Fig.24: Sollicitations induites par le trafic [Di Benedetto et Corté, 2005] (46) Fig.25: Sollicitations induites par la température [Di Benedetto et Corté, 2005].(47) Fig.26 : genèse de produit de base.(48) Fig.27: obtention des goudrons.(49) Fig.28: Colonne de distillation d une raffinerie (51) Fig.29: Principe de fabrication des bitumes..(52) Fig.30 : Représentation schématique des deux types de structures de bitumes (53) Fig.31: (54) a)macrostructure des asphaltènes b) Schématisation de la structure colloïdale du bitume Fig.32: classes de comportement des bitumes en fonction de ε et T.(55) Fig.33 : Essai de pénétrabilité pour le bitume..(55) Fig34 : test de TBA..(56) Fig.35: Principe de l essai Fraass.(56) Fig.36: essai RTFOT (57) Fig.37: Décollement.(60) Fig.38: plumage (61) Fig.39: Désenrobage (61) Fig.40: Pelade...(62) 11

12 Fig.41: tête de chat...(63) Fig.42: Nids de poule (63) Fig.43: Fissures transversales...(65) Fig.44: fissures en piste de roues..(65) Fig.45: fissures longitudinales..(65) Fig.46: fissures de rives (66) Fig.47: fissures de gel...(66) Fig.48: faïençage..(67) Fig.49: les épaufrures...(68) Fig.50: la remontée (a) d argile (b) d eau.(68) Fig.51: ressuage (69) Fig.52: boursouflure.(70) Fig.53: affaissement.(71) Fig.54: le bourrelet...(71) Fig.55: le flache (72) Fig.56: tôle ondulée.. (73) fig.57 : orniérage du sol support (74) Fig.58: différentes tailles d ornières à grand rayon..(74) Fig.59: orniérage des couches bitumineuses (75) Fig.60: différentes tailles d ornières à petit rayon (75) Fig.61: Etats de contrainte générés dans les couches bitumineuses d une chaussée, à l aplomb d une roue simple (Di Benedetto et Corté, 2005). (76) Fig.62: Chemins de contraintes à différentes profondeurs dans une couche bitumineuse de chaussée [Di Benedetto et Corté, 2005.(77) Fig.63: Angle des directions principales des contraintes avec la verticale en fonction de la distance de la charge au point considéré [Di Benedetto et Corté, 2005]. (77) Fig.64: Types d ornières...(78) Fig.65: Influence de l épaisseur de la couche de surface sur la déformation verticale au dessus de la couche de base et de plate-forme support (Ekdahl,1999) (79) Fig.66: Influence de la nature du liant [Vanelstraete et Francken, 1994]. (80) Fig.67: Influence de la teneur en liant au niveau d ornière [Grimaux, 1977]..(81) Fig.68: Propriétés internes en fonction de la teneur en liant [Christensen et Bonaquist, 2002] (81) Fig.69: Influence de la granularité [Grimaux, 1977].(82) Fig.70:Influence de la forme des granulats [Vanelstraete et Francken, 1994]..(83) Fig.71: Effet de l angularité et du pourcentage de vides sur la rigidité en compression du mélange (Uge,P et P.J.Van de Loo/1974)..(83) Fig.72: influence de la température sur la profondeur d ornière (84) Fig.73: Influence de la vitesse du trafic [Aussedat, 1977] ( 85) Fig.74: influence de variations saisonnières sur l orniérage (White, 1999)..(86) Fig.75:Profondeur d ornière en fonction de la rigidité Marshall (S/F).(87) Fig.76: Schéma d essai de fluage cyclique (Neifar et Di Benedetto,2000) (88) Fig.77:Exemple des résultats d essai de fluage dynamique...(88) Fig.78: principe de l essai d orniérage...(89) Fig.79:Influence de la nature du liant sur la profondeur d ornière (essai à l orniéreur LPC) (90) Fig.80: Dispositif expérimental (91) Fig.87 : Exemple des résultats de mesure de déflexion...(103) Fig.88 : Curviamètre.(104) 12

13 Fig.89 : poutres Benkelman..(105) Fig.90: FWD (déflectomètre à masse tombante)..(105) Fig.91 : Vue des trois systèmes principaux du déflectomètre..(106) Fig.92 : a) Le système de masse tombante, b) Suivi du bassin de déflexion...(106) Fig.93 : Facteurs de correction des mesures de déflexion en fonction de la température pour les différentes structures..(108) Fig.94 : Déflexion et Rayon de courbure de la déformée sous charge mobile.(109) Fig.95: analyseur de profil en long (APL)...(110) Fig.96 : Schéma de principe.(111) Fig.97: le poste opérateur.(112) Fig.98: pendule de l analyseur de profil en long..(113) Fig.99 : Le TUS (Transverso-profilomètre à Ultra-Sons) mesure l orniérage des revêtements..(114) Fig.100: la règle du TUS..(114) Fig. 101 : Exemple de profil en travers individuel relevé par TUS...(115) Fig.102: Vue d une rive de chaussée déformée et profil TUS correspondant...(116) Fig.103 : Exemple de schéma itinéraire représentant les indicateurs en fonction de l'abscisse...(116) Fig.104 : Le transversoprofilomètre à laser (PALAS).(117) Fig.105 : Principe de fonctionnement du PALAS (117) Fig.106 : Exemple de découpage en sections élémentaires suivants les classes des différents paramètres...(119) Fig.107: Exemple de schéma itinéraire pour des chaussées souples...(121) Fig.108: présence d un dos d âne.(126) Fig.109: la différence de la profondeur de l orniérage sur les deux bandes droite et centrale..(126) Fig.110: profondeur de l orniérage à 15 m du dos d âne.(127) Fig.111 : évolution de l orniérage après un ralentisseur..(127) Fig.112: Évaluation de l orniérage généralisé de la bande gauche..(129) Fig.113: évolution de l orniérage le long de l axe de la chaussée à un faïençage...(129) Fig.114: formation de cassures entre le bourrelet et l ornière..(130) Fig.115: orniérage d instabilité à moyen rayon de 25 mm...(132) Fig.116: orniérage d instabilité à grand rayon de 40 mm (132) Fig.117: orniérage structurel à grand rayon de 55 mm (133) Fig.118: stagnation d eau dans une ornière à grand rayon de 55 mm..(133) Fig.119 : apparition de ressuage sur la chaussée..(138) Fig.120 : importance des ouvertures de faïençage sur toute la surface de la chaussée (138) Fig.121: Évaluation de l orniérage sur la bande 2 de la partie droite...(139) Fig.122: Évaluation de l orniérage sur la bande 2 de la partie droite...(139) Fig.123: Vue de l orniérage à PK (141) Fig.124: largeur de l orniérage (2m) (142) Fig.125: Importance de l orniérage..(142) Fig.126 : étendue du faïençage sur toute la largeur de la chaussée.(143) Fig.127 : ouvertures du faïençage (143) Fig.128: Environnement au point PK (145) Fig. 129 : orniérage accompagné d un faïençage à grandes mailles (145) Fig.130 : Importance de l orniérage au point PK (146) Fig.131 : Tassement de la couche bitumineuse (148) Fig.132 : Évaluation de l orniérage au point PK (148) 13

14 fig.133: circulation des véhicules sur la bande centrale (orniérage autour de l axe)..(149) Fig. 134 : Fossé non entretenu au point PK (149) Fig. 135 : environnement du point PK 16 (151) Fig. 136 : présence d un ralentisseur (151) Fig. 137 : dimensions de l ornière à PK 16..(152) Fig.138 : Fossé mal entretenu au point PK 16 (152) Fig.139 : orniérage localisé..(154) Fig. 140 : importance de l orniérage sur le chemin communal de Djebla..(154) 14

15 INTRODUCTION GÉNÉRALE : L un des principaux effets du développement économique d un pays est sans aucun doute d accroître les échanges de telle façon que les infrastructures de transport se trouvent, d un moment à un autre, sollicitées au-delà de leur capacité. En particulier les routes sont appelées à écouler des trafics de plus en plus élevés. Elles subissent ainsi des contraintes qui atteignent leur limite de résistance. D ou l apparition de plusieurs types de dégradations, notamment l orniérage (dépressions longitudinales et bourrelets dans les traces des roues) qui pose des problèmes de la tenue de la chaussée et de la sécurité routière quand il atteint des profondeurs critiques. L orniérage est une déformation permanente qui présente un mode fondamental de défaillance possible des enrobés bitumineux. Les lourdes charges par roue associées aux véhicules poids lourds, en particulier lorsque ces véhicules circulent lentement ou sont stationnaires, de même que par temps chaud, soumettent les revêtements en béton bitumineux à contraintes susceptibles de produire des ornières. Selon le mécanisme d apparition, on peut distinguer trois types d ornières : - Ornières structurelles, - Ornières d usure, - Ornières d instabilité. Selon leur taille (la profondeur), les ornières peuvent aussi être classées en trois types : - ornières petites : 6 à 12,5 mm, - ornières moyennes : 12,5 à 25 mm, - ornières grandes : supérieur à 25 mm. Ce mémoire est divisé en deux grandes parties : - une première partie : essentiellement bibliographie, posant le cadre de notre étude (chapitre 1, chapitre 2, chapitre 3 et chapitre 4). - Une seconde partie : s articule sur les méthodes d auscultation et se base sur la caractérisation et la mesure de l orniérage des chaussées bitumineuses dans la wilaya de Tizi-Ouzou. Cette étude est suivie par des stratégies d entretiens et de réparation (chapitre 5 et chapitre 6). Le premier chapitre est une introduction du contexte de notre étude, on commence par la description de la structure de chaussée ainsi que les fonctions associées à chaque élément de la structure, puis la présentation des différentes familles de structures de chaussée. On s intéressera ensuite aux méthodes de dimensionnement des structures de chaussée. Le deuxième chapitre traite des études nécessaires à l infrastructure routière. Nous abordons dans une première partie les particularités de la couche de forme. Nous nous attachons en second lieu à détailler le contenu de l étude de la couche de fondation. Le troisième chapitre est consacré à des généralités sur les différents liants hydrocarbonés, les différents enrobés bitumineux, leur constitution et leur comportement ainsi que les différents essais appliqués à ces enrobés. Ce qui permet de démontrer leur influence sur l apparition des dégradations (l orniérage). 15

16 Le quatrième chapitre est une synthèse de toutes les dégradations qui affecte la chaussée, mais également une étude détaillée du phénomène de l orniérage. Nous présentons les mécanismes de formation, les essais spécifiquement développés pour appréhender le phénomène avec une analyse sur les aspects de cette dégradation qu ils mettent en évidence, particulièrement en ce qui concerne les causes et les principaux facteurs d influence sur son développement. Le cinquième chapitre est une démarche à suivre pour la surveillance et l auscultation des routes. L objet de ce chapitre est de donner la méthodologie générale à suivre pour effectuer une réhabilitation. Il passe en revue l ensemble des étapes de l étude, depuis la collecte des données jusqu au choix de la technique d entretien. Le sixième chapitre est une enquête (historique, mesure et illustration par photographies) que nous avons réalisée sur l orniérage des chaussées dans la wilaya de Tizi-Ouzou. Pour cela nous avons pris comme exemple la route nationale N 72 (Tigzirt- Tizi-Ouzou), la route Chaoufa-Souamaa et la route de Djebla. Cette enquête est suivie par des propositions des méthodes et des techniques d entretien préventif et curatif. 16

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18 I-1-Introduction : Depuis la nuit des siècles, les romains construisaient les chaussées, pour la circulation impériale, avec un objectif essentiellement militaire, celui de permettre un déplacement rapide des légions en différents points de l empire, et cela quelles que soient les conditions météorologiques. Les chaussées de cette époque constituaient les dallages d une superposition de couches d épaisseurs différentes, Cette superposition a été transmise aux chaussées actuelles qui présentent une structure multicouche surmontant un ensemble appelé plate-forme support de chaussée. L utilisation des pavés ne fut apparut qu au XIXe siècle. Plus tard, avec l apparition et l accroissement du poids lourd, les structures à base de hérisson et de macadam étaient inventées et se composaient de bloc de 250 mm pour la première, de pierre cassée 40/70 pour la seconde. La découverte du goudron a été un remède pour lutter contre les poussières par temps sec ;mais très vite après, on constata qu il était glissant par temps de pluie, d où l ajout des gravillons. Plus tard après les années 50, les anciennes solutions de type empierrement ou macadam se sont avérées insuffisantes, et on a été amené à généraliser l emploi de matériaux agglomérés par un liant tant pour le corps de chaussée que pour la surface. I-2- généralités sur les routes : I-2-1- Définitions : La route est une voie aménagée pour la circulation des véhicules automobiles ou autres ainsi que des piétons. A l intérieur des agglomérations, la route prend le nom de rue, avenue, boulevard etc. I-2-2- les composants d une route : Fig.1 : profil en travers L emprise : est la surface qui lui est affectée et qui comporte toutes ces dépendances. 18

19 L assiette : surface du terrain réellement occupée par la route. Plate-forme : surface de la route qui comprend la chaussée et les accotements. Accotements : la bande de la plate-forme bordant extérieurement les deux côtés de la chaussée. La chaussée : la partie de route, généralement revêtue, sur laquelle circulent les véhicules. Pour assurer une circulation rapide et confortable, la chaussée doit avoir une résistance parfaite pour supporter tout genre de véhicules et rapporter leurs poids sur le terrain de fondation. C est cette partie qui nous intéresse dans ce chapitre. I-3- constitution et rôle d une chaussée : les différentes couches : Vue leur rôle; les chaussées, se présentent comme des structures multicouches dont les épaisseurs doivent être suffisantes de manière à supporter sans dégradation la pression verticale transmise au sol. Comme la pression dans la couche granulaire décroit régulièrement en profondeur, on peut constituer une chaussée par la superposition de couches de caractéristiques mécaniques croissantes. En général, on rencontre les couches suivantes à partir du sol : Fig.2 : Coupe type d une structure de chaussée et terminologie des différentes couches a- Le sol support : est généralement surmonté d une couche de forme pour former un ensemble appelé plate-forme support de chaussée. Cette dernière sert, comme son nom l indique, de support au corps de chaussée. b- Couche de forme : La couche de forme est un élément de transition qu on l introduit entre le sol support et les couches de sol afin d améliorer et d uniformiser la portance du sol. Cette couche, ne fait pas partie intégrante de la chaussée, elle peut constitué soit de matériaux grenus roulés ou concassés, soit de matériaux traités aux liants hydrauliques. Elle a plusieurs fonctions : - Lors des travaux, elle protège le sol support, contribue au nivellement et permet la circulation des engins de chantier. 19

20 - Elle permet de rendre plus homogènes les caractéristiques du sol terrassé et de protéger ce dernier du gel. c- Les couches d assise : L assise de chaussée se décompose en deux sous-couches : la couche de fondation, surmontée de la couche de base. - Couche de fondation : elle est constituées de gravier concassé 0/40 d'une épaisseur de 20 cm. Elle répartit les pressions sur le support, afin de maintenir les déformations. - Couche de base (G.B) : elle est constituée de gravier 0/25 et bitume elle est d'une épaisseur de 20 cm. cette couche supporte exactement l'action des véhicules à l'intérieur de laquelle les pressions élevées s'atténuent avant d'être transmise à la couche de fondation. d- La couche de surface : A son tour la couche de surface a généralement une structure bicouche : - La couche de roulement : c est la couche supérieure de la structure de chaussée sur laquelle s exercent directement les agressions conjuguées du trafic et du climat. On lui demande des qualités d usage précises à savoir : une forte adhérence, une bonne drainabilité, un bon niveau d uni et une réduction du bruit de roulement des véhicules. Selon les besoins, on utilise soit la technique des enrobés épais, soit celle des enrobés minces ou bien celle des enrobés très minces voire ultra minces. - La couche de liaison : l apport structurel de cette couche est secondaire (sauf les chaussées à assise granulaire dont la couche de surface est la seule couche liée), elle est tributaire de la pérennité de la chaussée. Le choix de la couche de surface doit résulter de la prise en considération de plusieurs objectifs tels que : - La sécurité et le confort des usagers, en relation avec les caractéristiques de surface ; - Le maintien de l intégrité de la structure, par la protection des couches d assise vis-à-vis des infiltrations des eaux pluviales et des sels de déverglaçages ; - L impact sur l environnement, avec notamment la recherche d une réduction des bruits de roulement ; - Les possibilités de régénération des caractéristiques de surface. Suivant la description fonctionnelle des couches de chaussée, le guide technique français sur la conception et le dimensionnement des structures de chaussée (LCP 94) propose un panel de matériaux de construction qu on peut regrouper en deux grandes familles selon qu il soient liés ou non liés : Les matériaux granulaires non liés : ou encore Graves Non Traitées (GNT), utilisés pour la réalisation des chaussées à faibles trafics ; Les matériaux granulaires liés : utilisés pour la réalisation de structures de chaussées à forts trafics. 20

21 Si l on se réfère à la couleur du liant utilisé pour former le mélange avec les matériaux granulaires, on trouve : - les matériaux noirs : traités aux liants hydrocarbonés ; - les matériaux blancs : traités aux liants hydrauliques (MTLH) I-4- les différentes structures de chaussées : Les structures de chaussées sont classées selon la nature des matériaux, leur localisation dans la structure de chaussée et l intencité du trafic (SET 94, Gidel,2001), en : I-4-1- les chaussées souples : Principalement utilisées pour la réalisation des routes secondaires peu empruntées par les poids lourds (moins de 200 poids lourds par jour). Elles sont constituées de couche bitumineuse inférieure à 15 cm, mais parfois limité à un enduit superficiel, reposant sur une ou plusieurs couches de matériaux granulaires non traités. L épaisseur 30 à 60 cm, compactées par couches de 20 à 30 cm. Fig.3:Les constituants d une chaussée souple Sous la charge du trafic, chaque couche constituant cette chaussée transmet sur la couche suivante une charge uniformément répartie Fig.4: schématisation du fonctionnement des chaussées souples 21

22 Les couches de cette structure sont disposées par ordre croissant de rigidité, du sol vers la surface de la chaussée. Les ordres de grandeur des modules sont de 50 MPa environ pour le sol et de MPa environ pour l'enrobé. Compte tenue de la faible épaisseur de la couverture bitumineuse des chaussées souples, les sollicitations dues au trafic se répercutent sur le support avec une faible dispersion horizontale ; donc les contraintes verticales sont élevées et engendrent par leurs répétition des déformations permanentes. Sous ces sollicitations ainsi que sous les conditions d environnement (les conditions hydriques) les chaussées souples constituées de matériaux non traités (assise en grave non traitée et sol support de chaussée) se dégradent en donnant deux modes de dégradation : l orniérage à grand rayon, dû à l accumulation des déformations permanentes et la fissuration par fatigue de la couverture bitumineuse provoquée par les efforts répétés de traction-flexion. Fig.5 : les différentes causes d orniérage des chaussées souples Selon des essais réalisés par Lasen (LAR 97) et Theyse (THE 97) ont montré que la contribution de la couche GNT à l orniérage est très importante et peut atteindre les 50% (cas (b) et (d)). La sensibilité de ce type de structure aux variations de la teneur en eau est due à la perte de rigidité dans les matériaux non liés. I-4-2- Les chaussées bitumineuses épaisses : Ces structures se composent d une couche de roulement bitumineuse surmontée un corps de chaussée d épaisseur comprise entre 15 et 40cm (composé d une couche de base et une couche de fondation) en grave traitées aux liants hydrocarbonés ou hydrauliques. Vue la différence d épaisseur de la couche d assise entre la chaussée simple et la chaussée épaisse, leur fonctionnement se différent. 22

23 Fig.6 : Chaussées bitumineuses épaisses [LCPC, 1994] La diffusion et l atténuation des charges du trafic transmises aux sols sont atteints grâce à la rigidité et la résistance en traction. Le collage des couches a une grande importance pour ce type de chaussée car il permet les allongements maximaux à la base des couches les plus profondes et donc évite les sollicitations en traction de chaque couche, qui conduisent à la ruine prématurée de la structure. I-4-3- Les chaussées semi-rigides (ou à assise traitée aux liants hydrauliques) : Assise traitée aux liants hydrauliques de 20 à 50 cm avec une couche de surface en matériaux hydrocarbonés d épaisseur 6 à 14 cm. Fig.7:Chaussées à assise traitée aux liants hydrauliques [LCPC, 1994] Ces chaussées sont qualifiées de semi-rigide. La grande rigidité des couches d'assise traitée limite les contraintes transmises aux couches de chaussée, elles sont par contre soumises à des contraintes de traction-flexion déterminantes pour leur dimensionnement. P τ τ ε z Fig.8: schématisation du fonctionnement des chaussées semi-rigides. 23

24 L interface couche de surface-couche de base est une zone sensible car : -elle est soumise à de forte contrainte normales et de cisaillement horizontal ; - les centimètres supérieurs de l assise traitée sont souvent de plus faible résistance. Le phénomène de retrait est l un des problèmes qu on rencontre dans ce types de chaussées, malgré qu il est empêché par le frottement entre la couche d assise et le sol support jusqu à la couche de roulement ; il remonte au travers la couche de roulement. I-4-4- Les chaussées rigides (ou en béton de ciment) : Sont constituées d une couche de béton de 15 à 40 cm recouverte d une couche mince en enrobés bitumineux. La couche de béton peut surmonter : - une couche de fondation en matériaux traités aux liants hydrauliques ou en béton de ciment ; - une couche drainante en matériaux non traités - une couche bitumineuse qui repose sur une couche de forme La couche de béton peut être continue avec un renforcement longitudinal (béton armé continu) ou discontinue avec ou sans éléments de liaison aux joints. Fig.9 : Dalles non goujonnées avec fondation Fig.10 : Dalles goujonnées avec fondation. 24

25 Fig.11 : Dalles sans fondation Fig.12 : Béton armé continu 1. Fig.13 : Béton armé continu 2 Au regard du module d'élasticité élevé du béton armé, les sollicitations déterminantes sont celles de traction par flexion dans la dalle. La mise en œuvre du béton de ciment sur une longueur importante provoque l apparition des fissures transversales suite au phénomène de retrait empêché. Pour tenir compte de ce phénomène, les derniers types de cette structure introduisent les notion de goujon ou de béton armé continu afin d assurer une continuité mécanique au franchissement de la fissure. I-4-5- Les chaussées à structure mixte : Comportent une couche de surface et une couche de base en matériaux bitumineux (10 à 20 cm) sur une couche de fondation en matériaux traités aux liants hydrauliques (20 à 40 cm). De plus, le rapport de l épaisseur de matériaux bitumineux à l épaisseur totale de la chaussée est de ½. 25

26 Fig.14:Chaussées à structure mixte [LCPC, 1994]. La couche de matériau traité aux liants hydrauliques placée en fondation, diffuse et atténue, du fait de sa raideur élevée, les efforts transmis au sol support. Elle constitue un support de faible déformabilité pour les couches supérieures de matériaux bitumineux. La faiblesse de ces structures tient dans la sensibilité des interfaces aux dilatations différentielles, les couches peuvent alors se décoller et les couches supérieures supporter des contraintes qui produisent leur destruction. I-4-6- les chaussées à structures inverse : En les comparants aux structures mixtes, les chaussées inverses comportent une couche supplémentaire de matériaux granulaires non traités d environ 12cm. Cette couche est introduite entre la couche bitumineuse de 15 cm d épaisseur et la couche de fondation en matériaux traités aux liants hydrauliques. L épaisseur totale de la structure est comprise entre 60 et 80 cm. Fig.15 : Chaussées à structure inverse [LCPC, 1994]. La couche intermédiaire en matériaux granulaires non traités est relativement déformable dans le sens horizontal, elle a pour fonction de limiter les fissures. La dégradation de ces structures est provoquée par des orniérages limités et des fissures transversales de fatigue. La mise en œuvre est plus sensible aux imperfections que celles pourvues de couche collées, elles sont particulièrement sensibles à l'eau. En effet, la circulation de l'eau dans la couche intermédiaire conduit rapidement à la ruine des couches supérieures. I-4-7- les chaussées à structures composite : C est une structure qui a été l objet d une étude technico-économique au début des années Cette étude a pour but d assembler la qualité de durabilité des bétons de ciment avec les qualités souplesse et capacité d adaptation des matériaux bitumineux. 26

27 Deux nouvelles structures ont été développées : Fig.16 : Béton de ciment mince collé (BCMC) Fig.17 : Béton armé continu sur Grave bitume (BAC/GB) I-4-7-a- Béton de ciment mince collé (BCMC) : Est une technique d entretien superficiel des structures bitumineuses dégradées, apparue aux Etats- Unis. Elle consiste d abord à raboter et à nettoyer la structure dégradée, puis étaler une couche de béton de ciment non armé (épaisseur 5à 10 cm).l intérêt de cette technique réside dans l adhérence de la couche de béton à la structure en matériaux bitumineux. Fig.18 : influence du collage sur le diagramme des contraintes (a) interface non collée (b) interface collée. 27

28 Sous l influence du chargement du trafic, la structure composite présente grâce à l interface collée une réduction des contraintes de traction à la base de la couche de béton et garantit à la couche mince une résistance à la fatigue. I-4-7-b- Béton armé continu sur Grave bitume (BAC/GB) : Elle est constituée d une couche de fondation en grave bitume d épaisseur 9 cm qui surmonte la plate forme support de chaussées. La GB est grenaillé avant la mise en œuvre de la couche de béton armé continu (BAC) dont l épaisseur varie en fonction du trafic. Le rôle des armatures dans le BAC est principalement de contrôler la fissuration transversale sans participer à la résistance aux sollicitations du trafic.(poteau 2004). A son tour la couche BAC, est grenaillée avant la surmonter par une couche d enduit superficiel qui assure l adhérence entre le BAC et la couche de roulement en béton bitumineux très mince (BBTM) ( 2,5 cm d épaisseur).cette adhérence présente l intérêt de cette technique. I-5- Dimensionnement des chaussées : La chaussée doit représenter les qualités recherchées pour qu'elle satisfasse les exigences de l'usager d'une part et pour qu'elle puisse avoir la durée de vie et la qualité de comportement calculées avec toutes les contraintes auxquelles elle est soumise D une part la chaussée doit représenter les qualités recherchées pour qu elle satisfasse les exigences de l usager et qu elle puisse avoir la durée de vie ainsi que la qualité de comportement calculées avec toutes les contraintes auxquelles elle est soumise, et d autre part elle doit répondre à moindre coût. Pour cela, le dimensionnement de la chaussée tient compte des paramètres suivant : - le trafic, - la qualité de la plate-forme support de chaussée, - les caractéristiques des matériaux de chaussée et la qualité de réalisation, - les conditions climatiques. I-5-1- La démarche : La démarche de dimensionnement reste sensiblement la même quelle que soit la technique de chaussée. - Etape 1 : consiste à choisir la couche de roulement puis au pré dimensionnement de la structure. - Etape 2 : modélisation de la structure : il s agit de la présentation de l'empilement de la chaussée puis le calcul des contraintes et les déformations, sous l essieu de référence de 130KN. - Etape 3 : vérification en fatigue de la structure et de la déformation du support :les contraintes et les déformations calculées doivent être inférieures aux valeurs admissibles. - Etape 4 : ajustement des épaisseurs calculées qui a pour but de : Tenir compte des contraintes technologiques d épaisseur minimales et maximales pour atteindre les objectifs de compacité et d uni, Minimiser les risques de défauts de collage aux interfaces, Protéger les assises traitées de la remontée des fissures. - Etape 5 : vérification de la tenue au gel-dégel, - Etape 6 : définition de la coupe transversale de la chaussée. I-5-2- Modélisation : Sous l effet de l essieu standard de référence de 130KN, on calcule les contraintes tangentielles (σ T ) et les déformations verticales (ε Z ) et tangentielles (ε T ) aux interfaces (collées ou glissantes) des couches d une chaussée choisi à priori (type de structure, matériaux et épaisseurs des couches constructives). 28

29 I-5-3- Vérification de la structure : Il s agit de calculer les valeurs de sollicitations admissibles des matériaux de la structure, en fonction de leur localisation dans la structure, de leurs modes de dégradation (rupture par fatigue des couches en matériaux liés et orniérage du sol et couches en matériaux non liés) et du trafic cumulé (nombre de poids lourds). La structure convient si les sollicitations induite. I-5-4- Méthode pratique de dimensionnement : L utilisation des catalogues des structures types de chaussées et les manuels de conception des chaussées d autoroutes est considérée comme étant nécessaire puisque les calculs et les Vérifications de dimensionnement sont très longs. Un guide technique de conception et de dimensionnement des structures des chaussées a été aussi élaboré [12] et [16]. Ce guide constitue un cadre de référence technique unitaire permettant d aborder, selon une démarche commune, la définition des différentes structures de chaussée en fonction de la stratégie d investissement et de gestion retenue par chaque maître d ouvrage. 29

30 I-6- Conclusion : La comparaison des différentes structures de chaussées donne : Structure type Nature et des couches surface base fondation souples bitumineuse GNT Bitumineuse épaisse Matériaux bitumineux Matériaux bitumineux (GT) Domaines d utilisation usuels Trafic faible à moyen faible Tous types sauf : trafic très faible, charge lourdes exceptionnelles, contextes spécifiques : aéronautiques, tramways Semi-rigide bitumineuse MTLH Trafics moyens rigide Béton de ciment (15à 40cm) -MTLH -GNT -bitume mixte Matériaux bitumineux MTLH inverse bitumineuse GNT MTLH trafics moyens forts à forts trafics spéciaux et charges lourdes : aéroports, plate-formes industrielles et portuaires, tramways, trafics forts et très forts trafics forts et très forts Conditions Aux interfaces Interfaces collées Toutes les couches sont considérées comme collées -collées -semi-collées L interface entre les couches basefondation : décollée L interface entre les couches de fondationbase : collée Bitumineuse- GNT : collée GNTfondation : décollée commentaires Epaisseur totale: 30 à 60cm Epaisseur de la couche d assise : 15 à 40 Ep de la couche d assise : 20 à50cm -Couche de forme en MTLH -Dispositions particulières (dalle goujonnées ou non, béton armé continu, etc.) afin d assurer une continuité mécanique franchissement d une fissure due au retrait du béton Rapport de 0,5 entre l épaisseur de matériaux bitumineux et celle de la structure de chaussée Ep de la GNT (environ12 cm) Tab.1 : comparaison des différentes structures. 30

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32 II-1- Introduction : La chaussée est essentiellement un ouvrage de répartition des charges sur le terrain de fondation. Pour que cette fonction soit assurée sûrement sans déformation, la chaussée doit être construite sur un terrain solide avec des matériaux qui répondent à sa fonction. Le sol de fondation, éventuellement surmonté d une couche de forme en matériaux sélectionnés ou traités, constitue la plate forme sur laquelle repose la chaussée. Pour bien remplir son rôle, la couche de forme doit posséder un certain nombre de qualités : - Elle doit présenter une assise rigide pour le compactage, - La rigidité de l assise doit être résistante aux intempéries, - Elle contribue à l amélioration de la portance de la plate-forme pour optimiser le coût de l ensemble couche de forme - structure de chaussée, - la protection thermique des sols supports gélifs, Afin de satisfaire ces exigences, on est conduit à apporter une attention particulière au choix du sol de fondation et souvent même à prévoir des épaisseurs de chaussée d autant plus ou moins importante que le sous-sol sera plus ou moins résistant. Pour cela, il conviendra d étudier avec la plus grande attention l aptitude du terrain à porter la chaussée et de ne procéder à la construction de celle-ci qu après avoir obtenu toutes garanties sur la résistance de celui-là. II-2-La plate-forme support de chaussée : La plate-forme support de chaussée présente les qualités requises (portance, nivellement...) pour permettre l exécution des assises de chaussée, et assurer le bon fonctionnement de la chaussée en service. La plate-forme support de chaussée est généralement constituée de bas en haut par : Fig.19: définition des différents termes a- La Partie Supérieure des Terrassements (P.S.) : Représentée par les sols en place (déblai) ou les matériaux rapportés (remblai).elle a une épaisseur d environ 1,00 m. La surface de la P.S.T. est appelée l arase terrassement (AR). b- Une couche de forme : Employée lorsque le terrain naturel présente des caractéristiques particulièrement médiocres et hétérogènes. 32

33 Selon la nature des sols, climat, environnement hydrogéologique et le trafic de chantier la couche de forme peut être monocouche ou multicouche (géotextile +matériau de forte granularité + couche de réglage). Son rôle est d atteindre les exigences de qualité à prendre en compte : - À court terme pour la réalisation des couches de chaussée (traficabilité, portance, nivellement), - À long terme pour le dimensionnement de la chaussée (homogénéisation de la portance et pérennité, drainage, non gélivité). II-2-1- dimensionnement de couche de forme : Pour un bon dimensionnement de la couche de forme, il est indispensable d évaluer la portance à long terme du sol (notée p) ou de la plate-forme support de chaussée (notée PF). Cette portance est égale à la portance à long terme du sol mis à nu par les terrassements, II Détermination de la classe de plate-forme : La détermination de la classe de plate s effectue selon la démarche du GTR. Celle-ci est basée sur la réalisation d une reconnaissance géotechnique approfondie de la partie supérieure des terrassements. Elle consiste à dimensionner les couches de forme et le classement de la plate-forme. Cette démarche comporte les différentes phases suivantes : a- Classification des sols de la partie supérieure des terrassements : L utilisation des sols en remblai est d abord directement liée à leur classification et à leur comportement lors de leur mise en place vu leurs dimensions très variables (des argiles aux blocs) et de leurs natures différentes (alluvions, matériaux meubles ) La classification géotechnique des matériaux constituants la P.S.T. est établie par référence au Guide des Terrassements Routiers (GTR), Réalisation des remblais et des couches de forme, LCPC, SETRA, 1992) et, la norme NF P de classification des sols, matériaux rocheux, des sols organiques et sous-produits industriels. Ils permettent de déterminer la classe du matériau à partir des résultats de classification basée sur plusieurs paramètres : - paramètres d identification ou de nature : Il s agit de la granularité et de l argilo site. - paramètres de comportement mécanique : Il s agit des coefficients Los Angeles (LA) (norme P ) et micro-deval en présence d eau (MDE) (norme P ) et le coefficient de friabilité des sables (FS). - paramètres d état : Il s agit des paramètres qui ne sont pas propres au sol mais fonction de l environnement dans lequel il se trouve tel que son état hydrique. - Paramètres de nature pétrographique : Particulièrement, pour les matériaux rocheux. On distingue alors les classes suivantes : - Classe A : sols fins, - Classe B : sols sableux et graveleux avec fines, - Classe C : sols comportant des fines et des gros éléments, - Classe D : sols insensibles à l'eau. - Classe R : matériaux rocheux. - Classe F : sols organiques, sous-produits industriels. 33

34 b- Détermination du cas de P.S.T. et de la classe d arase : A partir de la classification précédente des matériaux (nature et état), sept cas de P.S.T. sont distingués et à chaque cas de P.S.T. sont associés une ou deux classes de portance à long terme de l arase (ARi) en fonction du contexte de drainage. Tab.2: Différents cas possibles de P.S.T 34

35 Les classes de portance de l AR introduites pour chaque cas de PST sont associées aux caractéristiques du sol support dites à long terme, donc elle représente les conditions hydriques les plus défavorables à l exception du problème de gel-dégel traité à part. Le choix entre les classes ARi proposées est à faire selon les indications données dans la colonne commentaires du tableau plus haut. Fig.20 : Synthèse PST ~ AR II Détermination de l épaisseur de couche de forme : Afin que la couche de forme assure à court et à long terme les diverses fonctionnalités associées à elle, son épaisseur dépend essentiellement des classes de PST et AR ainsi que les propriétés de ses matériaux. D après les expériences de chantier, des valeurs de l épaisseur de la couche de forme ont été mises dans les dernières colonnes des tableaux de l annexe 3 du fascicule II du GTR. Ces valeurs correspondent au chargement dû au passage des véhicules approvisionnant le chantier. Pour cela des modifications s avèrent nécessaires dans le cas ou les conditions sont différentes : - Quand le trafic est plus élevé, l épaisseur de la couche de forme sera majorée de 10 à 20 cm. - Cas de la PST 1 : les épaisseurs de couche de forme en matériaux granulaires non traités préconisées, supposent une portance minimale au niveau de l arase des terrassements de l ordre de 15 à 20 MPa au moment de l exécution. 35

36 - Cas des PST n 5 et 6 : les matériaux dans ce cas sont insensibles à l eau, la couche de forme préconisée se réduit à une fine couche de réglage ou à une protection de surface. II-2-2- Matériaux de couche de forme : II conditions à satisfaire : Afin qu un matériau puisse être employé en couche de forme il faut qu il satisfasse aux critères définis ci-après : a- Insensibilité à l eau : Pour qu une couche de forme réponde parfaitement à ses fonctions, à court et à long terme, les caractéristiques mécaniques de ses matériaux à l état naturel ou par traitement doivent être inchangées vis-à-vis de leur état hydrique. b- Dimension des plus gros éléments : La dimension des plus gros éléments permet d une part d assurer un nivellement de la plate-forme dans les tolérances requises ± 3 cm et d autre part un bon malaxage avec la chaux et/ou le ciment pour traitement. c- Résistance au trafic de chantier : Les essais Los Angeles, micro-deval et l essai de friabilité des sables permettent de déterminer la résistance à la fragmentation et à l attrition, sous l effet du compactage. Ces phénomènes donnent lieu à la naissance des particules fines. Ce qui engendre la sensibilité à l eau des matériaux dans la couche de forme. d- Sensibilité au gel : Sous l influence du gel, les sols se gonflent par cryosuccion, les matériaux rocheux et ceux traités se dégradent par gélifraction. - Cryosuccion : Pour qu un matériau soit utilisable en couche de forme il doit être non gélif au sens de l essai de gonflement au gel, d'un matériau O/20 (norme P ). C est-à-dire que la valeur de la pente décrivant le gonflement soit inférieure à 0,05 mm / C heure. - Gélifraction : Sous l action du gel, les granulats se dégradent par fragmentation ou microfissuration. L essai la sensibilité au gel (norme P ) permet l étude de ce phénomène. Pour les matériaux granulaires non traités de couche de forme, ce problème ne se pose pas. Pour les matériaux traités, le gel engendre la rupture de liaisons intergranulaires créées par la prise hydraulique du liant. Cette sensibilité au gel est appréciée par "l essai de gélifraction des matériaux traités". Pour que le matériau traité soit utilisable en couche de forme, la différence de résistance en traction mesurée à 28 jours, entre une éprouvette témoin et l éprouvette soumise aux cycles de gel définis par l essai, ne doit pas dépasser 50 %. II Techniques de préparation des matériaux couche de forme : Le compactage exigé pour une couche de forme sera toujours poussé pour obtenir la qualité q3 (ρ d m =98,5 % ρ d OPN et ρ d fc =96 % ρ d OPN) avec : ρdm : masse volumique sèche moyenne sur toute l épaisseur de la couche compactée. ρdfc : masse volumique sèche en fond de couche ; c est-à-dire la valeur moyenne sur une tranche de 8 cm d épaisseur située à la partie inférieure de la couche compactée. 36

37 Les valeurs des paramètres «e» et «Q/S» définissant le niveau de compactage requis sont données dans les tableaux de l annexe 4 du GTR. Les techniques considérées sont classées en quatre rubriques : Rubrique G : Actions sur la granularité afin de la modifier si nécessaire, entre son extraction et la fin de sa mise en œuvre en remblai. (Exemple : déroctage à l explosif produisant des éléments de D> 800 mm Rubrique W : Actions sur l état hydrique pour la modifier si nécessaire, entre son extraction et la fin de sa mise en œuvre en remblai. (Exemple : humidification ou réduction de la teneur en eau) Rubrique T : Traitement avec des réactifs si nécessaire comme la chaux, le ciment et les autres liants hydrauliques. Rubrique S : Protection superficielle par une couche mince. Tab.3: Tableau récapitulatif des techniques de préparation des matériaux pour emploi en couche de forme. Les conditions d utilisation des matériaux en couche de forme sont résumées dans des tableaux récapitulatifs. Ces derniers sont présentés dans l annexe 3 du fascicule II du GTR. Les conditions d utilisation sont données par les cinq premières colonnes de ces tableaux. Les colonnes suivantes sont relatives au choix d épaisseur de couche de forme. 37

38 A titre d exemple le tableau ci-dessous, présente les conditions d utilisation des matériaux de classe A 1 et A 2 ainsi que l épaisseur de la couche de forme dans chaque cas. (1) Sur cette PST, la mise en œuvre d'un matériau traité répondant à une qualité "couche de forme" n'est pas réalisable. Procéder d'abord à un traitement selon une technique "remblai" et se rapporter alors au cas de PST n 4 si l'effet du traitement est durable et aux cas PST n 2 ou 3 s'il ne l'est pas. Tab.4: Conditions d'utilisation des matériaux de classe A 1, A 2 en couche de forme. II-2-3-exécution : En premier lieu, pour que la couche de forme puisse être exécutée de manière satisfaisante, 38

39 il est nécessaire que l orniérage de l arase des terrassements soit limité, ce qui amène à rechercher à ce niveau une portance minimale à court terme. L expérience montre qu une valeur de module EV2 à la plaque (ou module équivalent à la dynaplaque) de l ordre de 35 MPa est généralement nécessaire pour mettre en œuvre une couche de forme en matériaux traités, tandis qu une couche de forme en matériaux granulaires peut être exécutée sur une arase de 15 à 20 MPa seulement. a- Épandage du liant : Pour réduire et maitriser la dispersion du liant, il est préférable de retenir dans le cas des chantiers importants un épandeur à dosage volumétrique, asservi à la vitesse d avancement. Le contrôle de la régularité de l épandage et de la quantité des liants est réalisé par la méthode dite «à la bâche». b- Le malaxage : Afin d assurer une bonne homogénéité du matériau et une profondeur homogène du malaxage, il est judicieux de retenir un malaxeur à rotor horizontal ou un atelier compact de reconditionnement. D autre part, le malaxage foisonnant énormément les matériaux, il faut veiller (lorsqu on retraite par bandes jointives) à mordre suffisamment (20 cm) dans la partie déjà foisonnée, pour ne pas laisser de matériau non malaxé en bordures de bandes. c- Le compactage : Le compactage doit suivre sans tarder la fin de malaxage. L atelier de compactage ainsi que le nombre de passes nécessaires seront définis sur une planche d essais de compactage. d- Le réglage : Le réglage définitif doit se faire par rabotage sur toute la largeur à régler et en aucun cas par comblement des points bas par les matériaux provenant de l écrêtage des bosses. Cette opération doit suivre directement le compactage. Elle se fait le plus souvent à la niveleuse. Les matériaux provenant du rabotage doivent être évacués. e- La couche de protection : Elle est destinée à protéger la couche traitée des intempéries, de l évaporation de l eau et du trafic. Elle doit être réalisée dans les plus brefs délais après la fin du réglage II-3- couche d assise : L assise des chaussées présente les couches de matériaux qui constituent le corps de chaussée. Elle joue un rôle structurel. Elle réduit les contraintes exercées sur le sol de fondation. Dans le cas des chaussées souples, la nature de la couche d assise est non traitée. Il s agit donc des couches de fondation et de base existant entre l éventuelle couche de forme et la couche de surface. Dans le cas es chaussées rigides, la nature de la couche d assise est traitée avec un liant hydraulique. II-3-1- chaussées à assises non traitées : La stabilité de la couche d assise est obtenue par l angularité des plus gros éléments et par la compacité de l ensemble. 39

40 II Dimensionnement de l assise non-traitée : Après la détermination de la portance du sol de fondation et après le dimensionnement de la plateforme support de chaussée, vient le dimensionnement de la chaussée. Ce dernier consiste à dimensionner les autres couches telles que celle d assise : a- La couche de base : Le dimensionnement de la couche de base dépend essentiellement du trafic cumulé N, qui exprime le nombre d essieux standards cumulés (13 tonnes-simple) pendant la durée de service choisie. N= t x C x A x 10 3 t: Le trafic à la mise en service est exprimé en MJA (moyenne journalière annuelle). A : facteur d agressivité du trafic. On a : A= 0,8 pour le trafic t 3 + A= 0,7 pour le trafic t 3 - A= 0,5 pour le trafic t 4 A= 0,4 pour le trafic t 5. C : facteur de cumul donné par le tableau ci-dessous : Durée de service (année) Taux de croissance annuel (%) ,8 3,6 5,4 7, ,0 4,4 7,3 10,9 15,2 7 2,1 5,0 9, ,1 10 2,3 5,8 11,6 20,9 35,9 Tab.5: Valeur du facteur de cumul C. En calculant N, le tableau ci-dessous permet de déterminer l épaisseur de la couche de base : Trafic cumulé N < 10 5 >10 5 Epaisseur de la couche de base (cm) Tab.6: Dimensionnement de la couche de base D après le tableau, il existe une discontinuité pour N= 10 5, due au fait que, lorsque N dépasse 10 5, l épaisseur de la couche de base passe de 15 à 20 cm. b- La couche de fondation : L épaisseur de la couche de fondation est déterminée par le système d abaques suivant : 40

41 Fig.21: détermination de l épaisseur de la couche de fondation. II Les matériaux utilisés : Se sont les graves non traitées, elles présentent les plus anciens des matériaux modernes. Depuis qu elles se sont substituées au macadam, dans les années cinquante, le progrès des méthodes de fabrication a permis d'en faire un matériau de qualité sans cesse améliorées, l expression la plus achevée de cette technique étant la «grave recomposée humidifiée» GRH. Les graves non traitées sont un mélange à granularité continue, de cailloux, de gravier, de sable et de particules fines. Afin que ces matériaux jouent correctement leur rôle, ils doivent satisfaire un certain nombre de conditions. a- Granularité : Elle est caractérisée : - Par la dimension D des plus gros éléments : Il s agit de dimensions définies par des tamis à mailles carrées. Une réduction de D diminue la ségrégation à la mise en œuvre et améliore l uni. On admet généralement que D doit être limité à 14 ou 20 mm pour les couches de base et à 20 ou 31,5 mm pour la couche de fondation. - Par la courbe granulométrique : Du point de vue granularité, les GNT sont classées en trois catégories 1, 2, 3, par ordre décroissant de qualité. Ce classement est essentiellement sur la forme de la courbe granulométrique. La courbe granulométrique a une grande importance car elle conditionne la possibilité d obtenir un bon positionnement et un bon arrangement des grains sous l effet de compactage, dont une compacité élevée. Cela préconise une meilleure stabilité, une meilleure résistance à l orniérage et un bon étalement des charges sur le sol de fondation. 41

42 Le pourcentage des éléments inférieurs à 0,08 mm est un paramètre essentiel. Une diminution de la cohésion provient du manque de fines et l instabilité de la couche en présence l eau peut être à l origine d un excès de ces particules. Il est donc nécessaire de considérer les limites de spécifications comme impératives : 2% au minimum et 10 au maximum. b- Angularité et forme : L angularité est l un des facteurs importants concourant à la stabilité de l assise de chaussée. Elle est caractérisée par un indice de concassage Ic. Selon les trafics et la nature de la couche, on prescrit des indices de concassage supérieurs à 80. La forme des granulats a aussi son importance, car un excès d éléments plats nuit à la compacité et à la stabilité de la couche. Ce paramètre est caractérisé par le coefficient d aplatissement qui est défini par le rapport de la grosseur du granulat sur son épaisseur. Ce rapport ne doit pas dépasser 30. c- Propreté : L élimination des particules fines afin d obtenir un granulat propre est essentiel pour garder de la stabilité de l assise non traitée en temps humide. La propreté des granulats est appréciée par l essai d équivalent de sable, en fonction du nombre de poids lourds par jour et par voie. PL /j /voie < à 150 > 150 Base >40 >50 ES Fondation >40 >50 >50 Tab.7: Valeurs limites d équivalent de sable pour les couches d assise d- La dureté : Dans le cas des assises non traitées, les efforts de fragmentation et d attrition exercés sur les granulats sont plus importants que dans le cas d une assise traitée vu l absence de liant. La dureté dépend de la nature pétrographique des granulats. Elle est un élément essentiel pour la permanence des qualités de l assise. La résistance à la fragmentation et à l attrition sont évaluées par les essais «Los Angeles» et «Micro Deval» respectivement. En fonction du nombre de poids lourd par jour par voie, on retient les seuils suivant : PL /j /voie < à 150 > 150 LA MDE Base Fondation Base Fondation <40 <35 <30 <25 <30 <25 <25 <20 <25 <20 Tab.8: Valeurs limites des essais «LA et MDE» pour les couches d assise II la mise en œuvre des assises non traitées : La mise en œuvre des assises en graves non traitée comprend les étapes suivantes : a- Le répandage de la grave non traitée : 42

43 La mise en place des graves non traitées se fait à l aide d une niveleuse. Afin de facilité le travail et d obtenir une meilleure précision, il est préférable d utiliser un appareil du type «profileur de cordon» qui permet de délivrer par mètre linéaire la quantité voulue de grave sans manques ni excès et de limiter la ségrégation. Comme, il est possible d utiliser des matériels plus sophistiqués tel que le finisseur les appareils du type «Autograde». b- L arrosage : L arrosage sur chantier s avère nécessaire afin d amener la grave non traitée à sa teneur en eau optimale, cela nécessite la connaissance d une méthode d arrosage dans laquelle le débit sera réglé par quantité sur surface. Afin que la grave sera prête à la fin de répandage c.à.d. que la grave a une meilleure pénétration d eau, il est préférable de l arroser pendant le réglage. c- Le compactage : Cette phase a une importance capitale.il est indispensable de réaliser des planches d essais qui sert à déterminer : - Le mode d emploi de l atelier de compactage : ordre de passage et nombre de passe des différents engins ; - La cadence de répandage et la capacité maximales de l atelier de compactage ; - Le moment de l exécution de l arrosage en cours de la mise en œuvre, si celui-ci doit être fait. II-3-2- chaussées à assises traitées aux liants hydrauliques : La granulométrie des matériaux est continue, mais afin d améliorer la stabilité et la résistance mécanique, on introduit un liant II Les matériaux utilisés : Il s agit des graves et des sables traités aux liants hydrauliques tels que le ciment, la chaux, cendres volantes etc. Les premières tentatives ont porté sur l emploi du ciment, puis le laitier granulé seul, ensuite additionné d un catalyseur de prise. Après plusieurs expérimentations, les techniques de traitement ont été étendues à l utilisation des cendres volantes, de chaux et de pouzzolanes. Avec les techniques développées dans les centrales de fabrication, il a été possible d obtenir des mélanges de qualité grâce à des dispositifs de pesage, de dosage et de mélange. Laitier granulé Laitier (granulé ou bouleté) pré broyé Ciments Liants spéciaux à usage routier Cendres hydrauliques Cendres volantes- chaux (reconstitué à la centrale) Pouzzolanes- chaux (reconstitué à la centrale) 8 à 20% suivant réactivité des laitiers et nature de l activant de prise 8 à 20% 3 à 4 % 3,5 à 5 % 3,5 à 4 % 10 à 15 % 15 à 25 %suivant la classe des pouzzolanes et la nature pétrographique de la grave Tab.9: Dosage en liants moyens admissibles (dosage pondéral par rapport au mélange sec grave plus liant). 43

44 NB : - Pour les graves laitier, une portion de 1% d activant de prise (soit de la chaux, soit un activant sulfatique est nécessaire pour accroitre la résistance. - Le liant cendre volantes (silico-alumineuses)-chaux se compose de 80% de cendres volantes avec 20% de chaux éteinte ou 86% de cendres volantes et 14% de chaux vives. - Le mélange pouzzolane-chaux contient de 11 à 15% de chaud quand sa teneur en particules fines est de 6 à18%. - La prise des graves traitées aux liant hydraulique continue à développe après la mise en service. La figure ci-dessous illustre les fuseaux d évolution des modules. De ce fait le comportement du matériau juste après sa mise en place est identique à celui d une grave non traitée et il doit donc avoir une stabilité propre suffisante afin d éviter son orniérage. Fig.22: Fuseaux de l évolution dans le temps du module d élasticité E des graves traitées Caractéristiques du matériau traité : L essai «Proctor modifié» et l essai de «traction direct LCPC» (ce dernier permet de déterminer la résistance à la traction Rt ainsi que le module sécant Et à 30% de la charge de rupture) sont considérés comme des essais fondamentaux pour l étude et la détermination des différentes caractéristiques des mélanges telles que la teneur en eau, les dosages des liants et des adjuvants. Ces caractéristiques sont déterminées sur des éprouvettes conservées pendant 360 j en étui étanche à une température de 20 C. A partir de Rt et Et, on déduit de qualité élastique IQE. Celle-ci représente l épaisseur du matériau qui, posé sur un massif semi-indéfini de module d élasticité 100 MPA, se rompt après 106 chargement sous un essieu de 130 kn. 44

45 Grave-laitier (activation calcique ou sulfatique ou par les cendres hydrauliques) Grave-pouzzolanes-chaux Grave-laitier prébroyé IQE 360 cm Rt 360 MPa Et MPa 23 à 34 0, à 32 0,80 25 (activation calcique ou sulfatique ou par les cendres hydrauliques) Grave-ciments normalisés-liants spéciaux-cendres hydrauliques 20 à 26 1,10 40 Grave-cendres volantes-chaux 18 à 23 1,40 45 Nota : pour l appréciation des performances des matériaux, on donnera la priorité aux spécifications portant sur l IQE et la résistance en traction minimale ; la valeur maximale du module de déformation n étant donnée ici qu à titre indicatif. Tab.10: Performances à un an des graves traitées. On réalise aussi des essais complémentaires : - Détermination du délai de maniabilité ; - Essai de compression simple aux jeunes âges (7 à 28 j) ; - Essai de gel-dégel ; - Résistance à l immersion. Trafic T3 et moins T3 T2 T1 et T0 Poids lourds/jour (véh./jour) < 25 (< 500) 25 à 150 (500 à 3000) 150 à 300 (3000 à 6000) > 300 (> 6000) IC : indice de concassage (en %) MDE : Micro Deval humide Caractéristiques LA MDE ES IC LA MDE ES IC LA MDE ES IC LA MDE ES Couche de fondation Couche de fondation et de renforcement LA : coefficient Los Angeles ES : équivalent de sable Tab. 11 : Caractéristiques des granulats destinés aux assises traitées aux liants hydrauliques et pouzzolaniques. 45

46 Les sables traités peuvent être utilisés en technique routière, s ils satisfassent les conditions de stabilité immédiate et celles des performances mécaniques à long terme. La stabilité immédiate permet de réaliser de bonnes conditions lors de l exécution et de limiter les déformations préliminaires sous le chargement. Elle est identifiée par l indice portant immédiat qui varie selon la qualité de la stabilité de 25 à 50. Les performances mécaniques à long terme sont appréciées par l essai de traction directe. Les mesures sont prises selon le liant utilisé de 90 à 180 j. en fonction de leur niveau de performance, les sables traités sont classé en 4 catégories : Sable-laitier Rt à 180 j MPa Classification mécanique Sables-ciment Rt à 90 j MPa Rt < 0,15 Emploi en couche de base ou fondation non envisagée Rt < 0,2 0,15 Rt < 0,25 Classe A 0,2 Rt < 0,35 0,25 Rt < 0,4 Classe B 0,35 Rt < 0, 5 0,4 Rt < 0,65 Classe C 0, 5 Rt < 0,75 Rt 0,65 Classe D Rt 0,75 Tab.12: Classification mécanique des sables traités II la mise en œuvre des assises traitées aux liants hydraulique : a- Les principes généraux de mise en œuvre : La mise en œuvre des assises traitées aux liants hydrauliques comporte un ensemble d opérations qui doivent être réalisées pendant de délai de maniabilité des mélanges : - Approvisionnement et calibrage de la quantité de matériaux sur le support ; - Répartition des matériaux et réglage ; - Compactage ; - Réglage définitif ; - Couche de cure. La mise en place doit se faire en une seule couche en évitant la superposition des couches élémentaires et l apport de matériaux sur couche compactée. Dans le cas de correction de nivellement ou d épaisseur, il est nécessaire de faire la scarification de la couche inférieure ainsi que l homogénéisation de l ancien et le nouveau matériau. Dès que la stabilité de la couche est atteinte, on procède à la réalisation du réglage définitif sans attendre la fin du compactage. Il s effectue en rabotant la surface, non par ajout d une couche mince de matériau afin de compenser le manque. Lors de la mise en œuvre, on doit maintenir la teneur en eau optimale, au besoin en adaptant celle-ci à la fabrication (en tenant compte des conditions du chantier) et en ayant en permanence des citernes mobiles sur le chantier. 46

47 Tant que la couche de cure n a pas été répandue, l humidité superficielle doit être maintenue pour éviter le phénomène de dessiccation qui peut être néfaste à la stabilité définitive et à l accrochage de nouvelles couches. Dans le cas ou il ya un excès d eau (orage), on l élimine d abord en mettant les matériaux en cordon ou en scarifiant, puis une fois la teneur en eau redevenue normale, on recommence la mise en place Si les délais de maniabilité ne sont pas dépassés.si ceci ne peut être obtenu, il est préférable d approvisionner des matériaux de nouveaux. Les opérations de mise en œuvre doivent être conduites à limiter le plus possible les joints longitudinaux et transversaux. Lorsque le compactage est terminé, il convient de faire une coupe franche, sans laisser un biseau dont la faible épaisseur créerait un point de fragilité dans la couche définitive. La bonne exécution du joint est d autant plus importante que le mélange est à prise rapide. b- La précision dans la mise en œuvre : Le laboratoire régional des ponts et chaussées de Saint-Brieuc a mis les résultats de l étude de précision des matériels de mise en œuvre dans le tableau ci-après : Engins Rendement horaire Cote théorique précision Épaisseur Niveleuse 250 à 350 t/h ± 4 à 6 cm ± 4 à 6 cm Finisseur sur fil 400 t/h ± 1,2 cm Selon support Finisseur vis calées 400 t/h ± 2 à 3 cm ± 2 cm Autograde 700 t/h ± 2 à 3 cm ± 2 à 3 cm Autograde après regrattage 3 heures pour gratter 1500 m ± 1 cm ± 1 cm c- Le compactage : Tab.13: Précision du nivellement en fonction du type d engin de mise en place. Le compactage représente la phase la plus importante des opérations car il influence directement la teneur postérieure des assises. Une faible variation de densité peut avoir de graves conséquences sur la durée de vie des assises traitées. Cet aspect de l influence est illustré dans le tableau suivant pour une couche de 35 cm de gravelaitier fondée sur un support de module E= 70 MPa. Densité relative 96% 98% 100% Module de rigidité MPa MPa MPa Contrainte de traction 0,73 MPa 0,74 MPa 0,745MPa Contrainte maximale à la rupture par flexion 1,28 MPa 1,47 MPa 1,66 MPa Durée de vie (N chargements) 0,16 x x ,9 x 10 6 Durée de vie relative 1/6 1 7 Tab.14: Influence de compactage d une assise en grave-laitier sur sa durée de vie 47

48 d- Le réglage définitif : Il peut avoir lieu lors du compactage ou juste après celui-ci pendant le délai de maniabilité du mélange. Le réglage définitif s effectue par enlèvement de matériau à la partie supérieure de la couche, soit par rabotage à l autograde, soit par grattage à l aide d une lame de niveleuse. Il est souvent suivi par un compactage. e- Protection de l assise : Une couche de protection est toujours requise sur ce type d assises. Il est recommandé de garder l humidité de la surface jusqu à la réalisation de cette couche de cure. Il doit suivre le plus rapidement possible la mise à jour. Quand la mise en place du tapis est différée, que les conditions atmosphériques sont défavorables, ou que la couche doit supporter le chargement de chantier. Une protection considérable est nécessaire, c est donc un enduit monocouche ou bicouche qu il faut réaliser. II-3-3- les chaussées à assise traitées aux liants hydrocarbonés : II les matériaux utilisés pour les assises traitées aux liants hydrocarbonés : Le liant hydrocarboné peut être introduit sous forme de bitume pur ou sous forme d émulsion. II Grave bitume : a- Granulats : La dimension maximale «D» des granulats doit être comprise entre : 14 D 20 pour la couche de base, 14 D 31,5 pour la couche de fondation. Les fuseaux granulométriques à respecter ont été spécifiés en précisant la teneur en fines qui doit être comprise entre 3 et 9%. La directive française prévoit deux types de granularité, soit semi-grenue, soit grenue. Le tableau cidessous donne les indications correspondantes, relatives aux pourcentages de refus à différentes dimensions de tamis de ces deux types de formule. GB 0/20 Tamis de 6 mm Tamis de 2 mm Tamis de 0,6 mm GB 0/31,5 Tamis de 10 mm Tamis de 2 mm Tamis de 0,6 mm Formule semi-grenue Formule grenue Tab.15: Granulats pour grave-bitume. Pourcentage de refus des formules grenues et semi-grenues La granularité des granulats est définie par l indice de concassage. Le tableau suivant précise les spécifications relatives à l angularité, en fonction du trafic de poids lourds (véhicules de charge > 5 tonnes). 48

49 Trafic (poids lourds journaliers) c.u > 5 tonnes Renforcement Minimum Conseillé Chaussées neuves -base de chaussée souple -fondation de chaussée en béton Fondation de chaussée souple < 150 > 25% > 40% > 25% 150 à 600 > 40% > 60% > 40% > 25% 600 à % > 60% > 25% 1000 à % > 40% >1500 Entièrement concassé > 40% Tab.16: Graves pour grave-bitume : angularité, indice de concassage La dureté en termes de Los Angeles des granulats en fonction du trafic du poids lourds. Trafic (poids lourds journaliers) c.u > 5 tonnes < à 600 > 600 Renforcement < 30 < 25 < 25 Chaussées neuves -base de chaussée souple -fondation de chaussée en béton < 30 < 30 < 25 Fondation de chaussée souple < 40 < 40 < 40 Tab.17: Dureté des graves pour graves-bitume : coefficient Los Angeles. La propreté de ces granulats est mesurée par l équivalent de sable, elle doit être conforme aux seuils suivants : Teneur en fines f du 0/2 f < 12% 12 < f < 15% f > 15% ES > 45 > 40 > 35 Tab.18: Teneur en fines f du 0/2 b- Le liant : Le liant utilisé est le bitume 40/50. La méthode de détermination de la teneur en liant, est fondée sur la réalisation d un essai appelé essai immersion-compression LCPC. Cette étude doit se faire sur au moins trois teneurs en liant. Les éprouvettes à tester sont confectionnées par compression statique de l enrobé à l intérieur d une enceinte cylindrique. Après la mesure de la compacité LCPC, les éprouvettes sont séparées et mises en deux groupes pour être conservées dans des conditions différentes : 49

50 - Le premier groupe est conservé à l air à 18 C durant 7 jours, - Le deuxième groupe est conservé dans l eau à 18 C durant 7 jours. Ces deux séries d éprouvettes sont ensuite soumises à une compression simple pour les écraser et obtenir respectivement leurs résistances R et r. Le rapport r/r (rapport immersion-compression) exprime la tenue à l eau de la grave-bitume ce qui permet d apprécier d une façon indirecte l adhésivité des bitumes aux granulats. Pour déterminer la teneur en liant, on prendra pour guide la formule suivante : avec : P : teneur en liant, 2,65(g/cm 3 ) : masse volumique moyenne des granulats naturels, ρ(g/cm 3 ) : masse volumique des granulats, K : module de richesse compris entre 2 et 2,5 pour les couches de base et 1,5 et 2,2 pour les couches de fondation, Ʃ (m 2 /Kg) : surface spécifique des granulats déduite conventionnellement de leur courbe granulométrique. En ce qui concerne les performances déduites de l essai immersion-compression LCPC, le tableau suivant, extrait de la directive, donne les indications nécessaires. performances Compacité LCPC : -minimale.(%) -maximale (%) Résistance à la compression : Couche de base Couche de fondation Avec indice de concassage 85% Avec indice de concassage < 85% -avec bitume 60/70.(MPa) -avec bitume 40/50.(MPa) > 5 > 6 > 4 > 5 > 3 > 4 Rapport immersion-compression 0,65 0,65 Tab.19: Performances des graves-bitume dans l essai immersion-compression LCPC II Sables-bitume : Se sont les sables de classe 0/2, 0/4, 0/6 mm qu on utilise dans ce type d enrobé. Il est nécessaire de procéder à des corrections granulométriques quand il s agit des sables naturels. Cela se fait par apport de fine (chaux, ciment, fines calcaires, sable broyé). Comme dans le cas des graves-bitume, le liant utilisé est le bitume 40/50. Le bitume 20/30 peut également être employé vu sa participation à améliorer la stabilité. La teneur en liant varie entre 3 et 4% contrairement à celle du grave-bitume qui varie entre 3,5 et 4,5%. 50

51 La teneur en fines des sables contribue aussi à la stabilité ; le minimum absolu est de 3%, mais il est préférable d avoir une teneur de l ordre de 5%. II graves-émulsion : Les graves-émulsion constituent une technique originale pour les assises, elles constituent d avantages notables. Leur nature rend d elles un matériau de choix pour les renforcements et les reprofilages, car elles peuvent être appliquées en faible épaisseur, comme elles peuvent aussi se raccorder à zéro sur une chaussée ancienne. Ajoutant à cet avantage technique, l avantage économique qui réside dans l économie d énergie car l enrobage se fait à froid. a- Granulats : La dimension D maximale des granulats pour graves-émulsion sont les mêmes que pour les gravesbitume. Les mêmes considérations développées sur l angularité des granulats pour les graves-bitume s appliquent aussi aux graves-émulsion. De même que les seuils de coefficients de Los Angeles et les valeurs de propreté. Le dosage en fines être à l intérieur des intervalles suivant : 4 8% pour la couche de base, 3 7% pour la couche de fondation. b- Liant : Il n est pas nécessaire d utiliser un bitume de base très dur puisque le frottement interne des gravesémulsion est très élevé. Le bitume de l émulsion est, soit du 80/100 pour les chaussées à trafic assez élevé, soit 180/220 pour la plupart des chantiers. La teneur en bitume de l émulsion est égale à 60 à 65%. La rupture doit intervenir entre la sortie du malaxeur et le début du compactage. L émulsion doit donc être à rupture lente. La teneur en liant résiduel est de l ordre de 3 à 4%. L étude se fait par des essais immersioncompression (dits «essais Duriez dilatés») à 18 C. Essais immersion-compression à 18 C Compacité LCPC. Résistance à la compression (MPa) - Avec bitume 180/ Avec bitume 80/100 - Avec bitume 40/50.. Rapport immersion-compression... Couche de base ou de fondation > 85% > 2 > 3 > 4 > 0,55 Tab.20: Caractéristiques des grave-émulsion dans l essai immersion-compression. II la mise en œuvre : a- Les assises à matériaux bitumineux : Puisque l emploi d une niveleuse n est pas économique, on procède à l utilisation des finisseurs à grande largeur qui présentent l avantage de supprimer, dans la généralité des cas, le joint longitudinal et d obtenir un bon profil en travers. Afin d obtenir un bon profil en long, il est impératif qu il n y ait pas d arrêt du finisseur. 51

52 - Le compactage : Le compactage est une étape indispensable qui assure la stabilité de la couche et sa résistance aux chargements. Il est nécessaire de réaliser les planches d essais pour définir les modalités de compactage qui sont : - La charge de chaque engin ; - Le plan de marche de chaque engin, en vue d assurer un nombre de passages aussi constant que possible en chaque point de la chaussée ; - La vitesse de marche de chaque engin ; - La pression en gonflage des pneumatiques des rouleaux à pneus ; - Les réglages de vibration des finisseurs ou des compacteurs vibrants ; - La distance maximale d écartement entre le finisseur et le premier compacteur à pneus ; - La température de répandage ; - La température de fin de compactage. Le compactage est jugé satisfaisant s il permet d obtenir 100% de compacité LCPC de référence. - Le contrôle du compactage : Même si la méthode de compactage est définie, les conditions de chantier (température ambiante, modification de la formule à la centrale d enrobage, insuffisance du respect des modalités pratiques du compactage etc.) peuvent entrer en jeux et amoindrir son efficacité. Pour cela, une vérification étroite de l application de la méthode et un contrôle de la compacité s imposent. Au vu des résultats obtenus, il est éventuellement nécessaire d apporter les corrections nécessaires pour bien respecter la méthode de compactage défini, et, si les écarts sont trop importants, de procéder à de nouveaux essais. Cas des sables-bitume : Les sables-bitume ont une faible stabilité avant le refroidissement du bitume ; et supportent difficilement le chargement des compacteurs, il est donc nécessaire d effectuer un pré-compactage en utilisant un finisseur à table vibrante, avant le compactage qui s effectue soit par compacteur à pneus léger, soit par un compacteur à plaques vibrantes suivi par un compacteur à pneus. b- Les assises à grave-émulsion : Contrairement aux assises à matériaux bitumineux, l emploi de machines finisseuses est très répandu vu l utilisation des graves-émulsion pour le renforcement et reprofilage dans lesquels les épaisseurs sont très variantes. Dans ce cas puisque l application est à froid, un intervalle de temps entre les opérations de vidange des camions et de mise en œuvre sur chaussée est permis. L expérience a montré que dès que l épaisseur de la grave-émulsion dépasse 10 cm, il est préférable de l appliquer en deux couches. - Le compactage : Pour les assises à grave-émulsion, on peut utiliser soit des compacteurs à pneus, soit des rouleaux vibrants, soit les deux en même temps. Mais l utilisation des compacteurs puissants est conseillée pour réaliser le coincement des gros éléments constituants la grave-émulsion. Comme pour les autres natures d assises, il faut soigner le compactage des rives de couches d assises en grave-émulsion. Ce procédé consiste à réaliser avant la mise en œuvre un accotement-butée par des matériaux tels que (grave non-traitée, grave-émulsion) et de compacter en débordant assez largement sur cette butée après la mise en œuvre. A défaut, grâce à la lame de la niveleuse, la réalisation d une signée longitudinale dans l accotement en terre est devenu possible et facile. 52

53 - protection de la couche en grave-émulsion : Afin que la couche superficielle ait une grande résistance aux sollicitations, il est nécessaire d amplifier la cohésivité par un traitement de la surface à la fin du compactage. Cette protection est basée sur le répandage d un mince voile d émulsion de bitume adaptée à cet usage. II- 4- Conclusion : Le dimensionnement et la réalisation des fondations est une étape fondamentale d un projet de route qui se base sur la nature, la sensibilité à l eau et l indice portant vu son rôle de supporter la chaussée et assurer des performances mécaniques de façon durable (y compris en période de gel ou d intempéries). La conception des fondations requiert une réflexion renouvelée à chaque chantier, afin de tenir compte à la fois des objectifs visés et des conditions de réalisation des travaux. Ainsi la conception est-elle fondée sur : des choix : économiques et environnementaux concernant les matériaux et les matériels ; des hypothèses : topologie du terrain, risque de gel, hydrologie du site, qualité de l arase du terrassement ; des objectifs : niveau de plate-forme à atteindre pour assurer le support de la chaussée. 53

54 54

55 III-1- Introduction : Depuis l aube de la civilisation, l homme à su reconnaitre le bitume naturel que la terre laisse s échapper, et a su découvrir puis utiliser, ses nombreuses propriétés. En effet les plus anciens objets humains contenant du bitume connus à ce jour sont vraisemblablement vieux de ans. La principale utilisation de ce matériau concernait l étanchéité. De nos jours son application essentielle est dans la technique routière. Les bitumes sont des sous-produits d hydrocarbures lourds, résidus noirs de pétrole brut obtenus par distillation directe. Quelque soit le mode de fabrication utilisé, les objectifs restent les mêmes : obtenir un résidu ayant des propriétés particulières qui lui valent son application essentielle dans les travaux routiers, afin de garantir des propriétés mécaniques satisfaisantes dans les conditions de trafic et de climats auxquels on a affaire. Le bitume rentre dans la composition des enrobés qui sont des mélanges complexes dont les caractéristiques et les propriétés mécaniques sont transmises par ce liant. Dans les structures routières, les matériaux bitumineux subissent des sollicitations de trafic et de température qui sont à l origine de modifications de leur comportement d une part, et de différents types de dégradations d autre part. Ces deux notions font objet de ce chapitre ou nous abordons les différents types et caractéristiques de chaque une. III-2- Les enrobés : III-2-1- définition : Un enrobés (ou enrobé bitumineux) est une appellation générique qui désigne le revêtement de voirie. C est un mélange de gravier, de granulats concassées, de sable et d un liant hydrocarboné appelé bitume (enrobé bitumineux environ 5 %) appliqué en une ou plusieurs couches pour constituer la chaussée des routes. Alors que «béton bitumineux» est réservé aux couches de surface (couche de liaison ou de roulement) et parfois de fondation. L enrobé est utilisé pour la réalisation et l entretien des routes ; le rôle du bitume qu il contient est d assurer le lien entre les différentes particule solides. Il répond aux exigences des applications revêtement dans différents domaines ; autoroutier,routier, voirie urbaine, portuaire.etc. III-2-2- Historique : L utilisation des bétons bitumineux est très ancienne (4 à 5 mille ans av JC), en étanchéité : canaux, bâtiments, bateaux, mais aussi pour l embaumement des corps en Egypte Dans le Génie Civil, leur utilisation remonte à la plus haute antiquité, soit autour de 3000ans avant JC. Grâce aux progrès de la technologie au début du XIXème siècle, de nombreuses techniques d utilisation des bétons bitumineux dans la construction routière ont été crées et d autres ont été développées. L amélioration chronologique se fit d abord : 55

56 -En utilisant l asphalte suite à la découverte en1712 par «Eyrini d Eyrinis» du gisement du val de travers en suisse ; -En utilisant le goudron de houille suite au brevet pris en 1681 par les anglais ; -Le bitume (de pétrole) apparaît un peu plus tard avec en 1848 le premier puit de pétrole à Titusville dans l état de Pennsylvanie. -Apparition du premier «enrobé à chaud» en 1900 à Paris. -Les enrobés denses (1950 à 1965) pour couche de surface ont été vulgarisé vers l année 1950, à partir de l expérience américaine. -Les enrobés grenus ( ) et semi grenus (1969 à nos jours) pour couche de surface. Par ailleurs l emploi de bitumes plus durs, se généralisera pour améliorer la tenue dans le temps III-2-3- Constitution : Un enrobé bitumineux est constitué de différents matériaux, que chacun d entre eux doit présenter les caractéristiques recommandées par les textes en vigueur. Fig.23:Matériaux bitumineux a- Granulats : La granularité du squelette des enrobés est définie par les dimensions extérieures des éléments qui la composent. Ces granularités sont généralement de classe 0/6, 0/10, 0/14. Ces éléments solides peuvent être : -grenue : le pourcentage en gravillons est élevé contrairement à celui du sable ; -semi-grenue : le dosage gravillon-sable est particulièrement étudié ; -discontinue :une des fraction granulaire est absente dans le mélange exp : petit gravillon ; -continue : toutes les fractions granulaires sont présentes. 56

57 Ils doivent répondre aux exigences de la norme française NFP granulats routiers et aux spécifications complémentaires qui figurent dans les documents en vigueur pour chaque technique considérée. - La forme donnée par le coefficient d aplatissement à la courbe granulométrique ; - La propreté donnée par la mesure de l équivalent de sable et la valeur au bleu ; - L angularité exprimée par le rapport de concassage ; - La résistance aux chocs ; - La résistance à l usure par frottement ; - La résistance au polissage mesurée par le coefficient de polissage accéléré (CPA). b- Fines : Particules fines (poussière) de diamètre < 0,08 mm, présentes naturellement dans les granulats. Lorsque leur teneur en fines apportée naturellement est insuffisante ; il faut prévoir l ajout des fines d apport. Le rôle de ces éléments est réalisation de l enrobage du liant avec les granulats. c- Les dopes et les activants : Leur rôle est de renforcer la résistance des enrobés face à l action des agents extérieurs (eau, sels de déverglaçage). d- Liants hydrocarbonés : Constitués essentiellement de bitume, ils doivent présenter certaines propriétés physiques qui sont : - La résistance aux différentes sollicitations (traction, compression, cisaillement..) ; - Eviter la susceptibilité thermique (ne devient plus rigide par temps froid et plus mou par temps chaud) ; - L adhésivité entre le liant et le granulat ; - La résistance au vieillissement sous l influence de l oxygène de l air. III-2-4-Familles d'enrobés bitumineux : Il existe plusieurs formules d'enrobés qui sont caractérisés par : Leur granulométrie Le type de liant et la teneur en liant La procédé de fabrication (chaud ou froid) L'adjonction éventuelle de matériaux particuliers. III Produit à chaud : Il s'agit des enrobés fabriqués à chaud (aux alentours de 180 C) et appliqués à chaud (aux alentours des 150 C). Béton bitumineux : Enrobé riche en bitume, utilisé principalement pour les couches de roulement, ils sont classés en fonction de leur granulométrie : a- Béton Bitumineux Ultra Mince (BBUM) : 57

58 Epaisseur de couche de 2 cm, utilisé pour les couches de roulement particulières où une macro texture importante est recherchée ou dans le cas de travaux d'entretien de surface. b- Béton Bitumineux Très Mince (BBTM) : Utilisé pour les couches de roulement. Epaisseur de couche de 2,5 cm. elle permet de réaliser une couche d'usure qui, après quelques années, pourra être rabotée et refaite ou pour des points particuliers où une forte macro texture est recherchée. c- Béton Bitumineux Mince (BBM) : Appliqués en épaisseur de l ordre de 4cm. d- Béton Bitumineux Semi-Grenu (BBSG) : utilisé pour les couches de roulement. Epaisseur de couche d'environ 6 cm. Grave bitume : Enrobé à plus faible teneur en liant destiné aux couches de fondation ou de base. l épaisseur est comprise entre 8 et 14cm On distingue également d'autres formules: Enrobé à Module Elevé (EME) : pour les couches d'assise Enrobé drainant : pour couche de roulement Enrobé avec adjonction de colorant Enrobé avec adjonction de polyéthylène Enrobé avec adjonction de verre pilé Enrobé avec adjonction de matériau local. III Produits à froid : Il s'agit d'enrobés fabriqués et appliqués à froid, par adjonction d'émulsion de bitume garantissant la malléabilité du matériau. Enrobé froid : enrobé de faible granulométrie (0/4 ou 0/6 en principe) avec une forte teneur en liant et en fines, généralement utilisé de manière temporaire pour permettre la circulation de véhicules sur des voies en cours de travaux, ou encore pour reboucher des petites tranchées, trous, et nids de poules sur des chaussées déformées. Cet enrobé est très utilisé au printemps en période de dégel, pour réparer les détériorations de la chaussée dus au gel. Grave émulsion : mélange de grave avec une faible proportion d'émulsion de bitume. Il existe aussi des enrobés bitumineux à froid qui sont destinés à la réalisation de couches de roulement. Ce sont des enrobés hydrocarbonés à froid (non stockables) ou tous les granulats sont recouverts de liant. III-2-5-Fabrication des enrobés : Les enrobés sont fabriqués par une centrale d'enrobage (ou poste d'enrobage), à froid ou à chaud. Il existe des centrales fixes, situés généralement à proximité d'une carrière, ou mobiles, principalement utilisées lors des grands travaux tels que la construction d'une autoroute. 58

59 Le processus de fabrication d'enrobé suit les étapes suivantes : Alimentation : remplissage de trémies («prédoseurs») avec les différentes coupures de granulats, à l'aide d'un chargeur. Adjonction éventuelle de fillers contenu dans un silo. Convoyage : les prédoseurs déversent leur contenu à des vitesses différentes correspondant à la proportion désirée par coupure de matériau (en fonction de la formule d'enrobé à produire), sur un tapis convoyeur. Séchage : les matériaux sont enfournés dans le tambour malaxeur de la centrale, qui est un cylindre pouvant mesurer plus de 10 mètres de long et 2 m de diamètre, animé par des galets provoquant sa rotation, et disposant à l'autre extrémité d'un brûleur (généralement alimenté au fioul lourd), dont la flamme peut mesurer plusieurs mètres. À l'entrée du tambour, et tout au long de leur progression à l'intérieur de celui-ci, les matériaux sont séchés par la température de la flamme. Malaxage : tout au long de leur progression, les matériaux sont mélangés grâce à la rotation du tambour et des lames placées à l'intérieur. Adjonction des fines de recyclage : les fumées issues du séchage sont filtrées et les fines contenues dans ces fumées sont réinjectées dans le tambour afin de respecter la granulométrie initiale. Adjonction du bitume : les matériaux parvenant à l'autre extrémité du malaxeur sont «enrobés» avec le bitume injecté à l'aide d'une pompe selon la teneur désirée, et un dernier malaxage est effectué. Stockage : l'enrobé produit est ensuite stocké en trémies, soit à l'aide d'un chariot (ou skip) dans lequel on déverse l'enrobé en sortie du malaxeur par gâchées, soit en continu à l'aide de tapis adaptés. Chargement : l'enrobé stocké est ensuite chargé dans les camions qui se placent sous les trémies de stockage, ou se trouve une bascule. III-2-6- teneur en liant dans un enrobé : Afin d assurer la cohésion d un enrobé et l enrobage de tous les grains, il faut définir une teneur en liant optimale. Au pourcentage de liant, on peut relier la notion de module de richesse qui caractérise l épaisseur moyenne du film de bitume qui entoure les granulats : P : teneur en liant ; : coefficient de correction pour prendre en compte la masse volumique réelle des granulats ( =2,65/masse volumique réelle des granulats) ; K ²: module de richesse variant de 2,75 pour les enrobés donnant le maximum de résistance, à 3,5 pour les enrobés les plus souples. S : surface spécifique des granulats (m 2 /kg) c.à.d.la surface développée qu auraient les granulats assimilés à des sphères. 59

60 Pour un mélange granulométrique donné, la formule suivante permet d avoir une approximation de la surface spécifique S : 100S =0,17G + 0,33g + 2,3S + 12s +135f Avec :G : pourcentage de gros gravillons (Ø > 11) g : pourcentage de petits gravillons (Ø > 6/11) S : pourcentage de gros sable (Ø > 0,3/6) s : pourcentage de sable fin (Ø > 0,08/0,3) f : pourcentage de filler (Ø < 0,08) puisque le pourcentage de filler est prépondérant en ce qui concerne la surface spécifique et donc la teneur en liant, on utilise parfois la formule suivante : S= 2,5 + 1,3f III-2-7- influence des actions appliquées à la chaussée sur les enrobés bitumineux : L influence des propriétés du liant bitumineux sur celles de l enrobés, rend le comportement de ce dernier dépondant de la vitesse de chargement et de la température. III effet du trafic : Le passage des véhicules impose des chargements sur les différentes couches de la chaussée. Fig.24: Sollicitations induites par le trafic [Di Benedetto et Corté, 2005] Le calcul des efforts et des déformations effectué par un modèle multicouche élastique linéaire isotrope, donne une bonne approximation des modes de fonctionnement de chaque couche suivant sa position en profondeur dans la structure. Sous l effet des sollicitations cycliques on trouve que : - La base des couches est soumise à des tractions répétées qui créent des micro-dégradations et entrainent la ruine des couches. C est le phénomène de fatigue. 60

61 - La partie supérieure des couches est soumise à des compressions répétées qui entrainent des déformations permanentes qui induisent parfois un orniérage. III effet de la température : Les chargements consécutifs aux variations de la température entrainent une variation de la rigidité d un enrobé bitumineux. A basse température, l enrobé devient rigide et fragile tandis qu à haute température, il se ramollit et devient ductile. D autre part, les cycles thermiques engendrent le phénomène de contraction-dilatation, qui peut provoquer des fissures et des dégradations de la chaussée. Fig.25: Sollicitations induites par la température [Di Benedetto et Corté, 2005]. III-2-8- Étude des liants hydrocarbonés : Se sont des liants organiques constitués essentiellement d hydrocarbures, donc à base d atome de carbone et d hydrogène, auxquels s ajoutent l oxygène, l azote, le soufre.. en faibles quantités. On distingue les trois familles suivantes : 61

62 Fig.26 : genèse de produit de base. III les goudrons : Les goudrons sont le produit de la pyrogénation à l abri de l air de matières d origine végétale, telles que la lignite, la tourbe, le bois...etc. Le plus souvent il s agit de houille et l on devrait alors les désigner précisément par "goudron de houille" ou brai. Ils proviennent, soit : Des cokeries, où l on traite la houille pour fabriquer le coke nécessaire à l industrie sidérurgique ; Des usines à gaz, où l on traite la houille pour produire du gaz d éclairage. 62

63 Les goudrons ne sont que très peu utilisés dans les techniques employées pour les travaux routiers, sauf par exemple dans le cas d enrobés anti-kérosène du fait qu ils ne se dissolvent dans les solvants à base du pétrole. Les études toxicologiques européennes montrent que plus la teneur en HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques) d un produit est élevée, plus les risques pour la santé des personnes lors de sa manipulation sont importants. Sachant que le brai de houille a une teneur en HAP élevée, qu il émet lors de sa mise en température ; l Union des Syndicats de l Industrie Routière Française (USIRF) recommande l abandon de l usage de ce produit dans la fabrication des enrobés hydrocarboné à chaud. Aujourd hui les goudrons ne sont plus utilisés qu en mélange avec le bitume pour la technique des enduits superficiels. Fig.27: obtention des goudrons Caractéristiques du goudron : - densité D r =1,16 à 1,27, à T=25 C. - non dissolution dans les produits d origine pétrolière. - meilleure adhésivité aux granulats, en les comparants aux bitumes, mais plus grande susceptibilité à la température (durcissement à température basse et ramollissement aux températures élevées) - vieillissement plus rapide. 63

64 III les liants naturels (bitume naturel ou roche asphaltique) : Sont appelés naturels car on les trouve en l état dans la nature III l asphalte naturel : Le mot asphalte, qui a son origine dans le terme akkadien "asphaltu", fut adopté par les Grecs sous la forme de l'adjectif aspales qui signifie durable. La phase minérale est continue ; il s agit de roche le plus souvent calcaire, poreuse imprégnée en profondeur de liant hydrocarboné. C est la roche asphaltique qui, après broyage donne naissance à l asphalte. L asphalte naturel entre traditionnellement dans la composition de l asphalte coulé. Il peut également être utilisé comme appoint dans les enrobés auxquels il apporte du liant et des fines. III Bitume naturel : La phase minéral est discontinue ;il s agit d un bitume naturel au sein duquel les minéraux sont présents sous forme de poudre, dispersée dans le liant comme le bitume de Mésopotamie, de Selenitza et le bitume de Trinidad qui relève du premier type de gisement. Le bitume existe sous forme de résidu d anciens gisements de pétrole dont les éléments les plus légers ont été éliminés au cours du temps par une sorte de distillation naturelle. Extraits soit à ciel ouvert, les gisements se présentent alors comme de véritables lacs. Le bitume peut aussi se présenter sous forme de filons en sous-sol. Les liants naturels ne sont guère utilisés que comme ajouts pour certaines utilisations particulières, compte tenu de leurs caractéristiques spécifiques (aptitude à être colorés, effet stabilisateur pour les asphaltes coulés...). III Les bitumes «bitume brut dérivé du pétrole» : Les bruts à bitume sont des bruts lourds venant du Venezuela ou du Moyen Orient. Se sont des produits en raffinerie à partir de la distillation fractionnée de certains pétroles bruts. III Fabrication des bitumes : En fonction de la situation géographique du gisement, certains pétroles permettent d obtenir une grande quantité de bitume et sont qualifiés de bruts à bitumes. Les différents types de bitumes sont obtenus à l issue du processus de raffinage qui est composé plusieurs étapes : La distillation atmosphérique : Dans un premier temps, après avoir effectué les opérations de décantation et de dessalage, le pétrole brut est porté à une température d environ 300 C. La phase vapeur est éliminée et condensée pour séparer les différents produits hydrocarbures (kérosène, gaz, essences, fuel, fuel lourd,...) en fonction de leur volatilité. La fraction lourde restant au fond de la colonne constitue le résidu de la distillation directe et sert à l élaboration du bitume ; La distillation sous vide : Ce résidu est ensuite injecté dans une tour de distillation sous vide où la séparation des différents constituants se poursuit en jouant sur les paramètres débit, pression et température. Le produit formé en fond de cuve est alors un résidu de distillation sous vide ; 64

65 Le soufflage : Une opération de soufflage peut être pratiquée sur le résidu de distillation sous vide pour des colonnes peu performantes ou selon d autres procédés de fabrication des essences et des huiles minérales sur les résidus pour les amener à la dureté souhaitée. Le soufflage des bitumes consiste à injecter de l air au sein d une base bitumineuse elle-même portée à une température comprise entre 250 C et 300 C. De très nombreuses réactions chimiques se déroulent provoquant une condensation des résines et de molécules d asphaltènes. Le bitume obtenu est appelé bitume soufflé. Fig.28: Colonne de distillation d une raffinerie 65

66 Fig.29: Principe de fabrication des bitumes III composition chimique et structure des bitumes: Vue la diversité des pétroles (1300 pétroles bruts référencés dans le monde), la composition exacte du bitume peut présenter des variations importantes. On retrouve trois familles de composés du bitume: les asphaltènes et les maltènes. Les asphaltènes sont composés d hydrogène et de carbone ; ils se présentent sous la forme d un solide friable et occupent 10 à 20% du poids du bitume. Les maltènes sont constitués essentiellement des huiles qui sont : Saturées : - Composition : molécules paraffinique ; - Consistance : liquide à pâteux ; - Couleur : incolore à jaunâtre. aromatiques : - Composition : 30% d atomes de carbone, - Teneur en soufre : 2 à 3%, - Couleur : rouge sombre. résines : - Composition : azote et 0,8 à 1% d oxygène, 66

67 - Teneur en soufre : 3 à 8%, Fig.30 : Représentation schématique des deux types de structures de bitumes. L ensemble forme un système colloïdal constitué par une suspension de micelles d asphaltènes peptisés par les résines dans milieu huileux. En effet, les résines s absorbent sur les asphaltènes et permettent leur dispersion dans le mélange huileux. Les aromatiques assurent le rôle de solvant, tandis que les saturés assurent le rôle de floculant. La structure du bitume est différente : La structure «gel» : il ya formation d un réseau floculé, baignant dans un milieu dispersant faiblement structuré par les résines. Dans ce cas le caractère visqueux l emporte sur le caractère élastique. La structure «sol» : il ya formation d une suspension diluée et stabilisée dans milieu dispersant fortement structuré par les résines, les asphaltènes ne peuvent interagir. Dans ce cas le caractère élastique l emporte sur le caractère plastique. Une structure intermédiaire appelée «sol-gel» correspond aux bitumes intermédiaires. 67

68 Fig.31: a)macrostructure des asphaltènes b) Schématisation de la structure colloïdale du bitume III Caractéristiques des bitumes : Le bitume possède des propriétés d une grande complexité à la fois sur le plan de sa composition chimique et de sa réponse aux sollicitations mécanique et thermique. À la température ambiante, il se présente sous la forme d un fluide visqueux de couleur noire et il devient complètement liquide pour une température supérieure à +80 C. Il est connu pour son fort pouvoir d agglomération. Il est également utilisé pour ses propriétés d adhésion à la majorité des matériaux usuels (pierre, béton, bois, métal). Parfois employé pour assurer l étanchéité des bâtiments (thermique et acoustique), le bitume est majoritairement destiné aux applications routières puisque 90% de sa production est utilisé pour la construction de chaussées. Les classes de comportement des bitumes «la viscoélasticité»: Le bitume est le composant qui as l influence la plus nette sur les enrobés Le bitume réagit de façons différentes et cela dépend des conditions de sollicitation. En fonction de l amplitude de déformation ( ε ) et de la température T, on distingue les classes de comportement des bitumes purs suivantes : Les domaines fragile et ductile, où la résistance à la traction σ p peut être mesurée, La rupture fragile, qui peut être caractérisée par la ténacité K c ou l énergie de rupture G c (mécanique linéaire de la rupture), Le comportement élastique linéaire, caractérisé par les modules E et G, Le domaine viscoélastique, caractérisé par les modules complexes E* et G*, Le comportement purement visqueux, caractérisé par la viscosité η, Pour les déformations de l ordre de quelques pour cent, le domaine où le comportement est fortement non linéaire. 68

69 Fig.32: classes de comportement des bitumes en fonction de ε et T. III Essais appliqués sur le bitume : a) la pénétrabilité à 25 C (Pen) (Norme NFT ) : La pénétrabilité à l'aiguille est la profondeur d'enfoncement, exprimée en dixièmes de millimètre, d'une aiguille normalisée de 1 mm de diamètre, sous une charge de 100 g, appliquée pendant 5 s sur un échantillon de bitume maintenu à 25 o C. Fig.33 : Essai de pénétrabilité pour le bitume Dans ces conditions, plus un bitume est dur, plus la valeur de sa pénétrabilité est faible. On distingue par exemple les classes suivantes : 10/20 et 35/50 bitumes durs ; 69

70 50/70 et 70/100 bitumes semi-durs ; 180/220 bitumes mous. b) la température bille et anneau TBA (norme NFT ) : C est la température à laquelle s enfonce une bille à travers un bitume remplissant le cercle intérieur d un anneau de laiton placé dans un bain thermostaté. Il s agit de la température à laquelle le bitume étudié atteint un certain degré de ramollissement. Fig34 : test de TBA Les conditions d élévation de la température sont normalisées, évaluant de 5 C à la TBA dont la valeur est attachée aux comportements liés à des températures de service élevées, notamment les déformations permanentes c) Température de fragilité FRAASS (NF T ) : Est un test proposé par Fraass en 1930.cet essai empirique est l un des seuls tests permettant d évaluer le comportement du bitume à très basse température, donc il nous permet de déterminer les propriétés à froid d un bitume. La température de fragilité Fraass correspond à la température à laquelle un film mince de bitume d une épaisseur normalisée (EN-12593), rompt par fléchissement suite à l apparition d une première fissure visible à l œil nu. (a) Schéma du dispositif expérimental b) Lame après rupture Fig.35: Principe de l essai Fraass 70

71 Le principe de cette essai est de soumettre à l aide d un dispositif expérimental (fig. 11(a)) un film de bitume d épaisseur 500µm déposé sur un plaquette d acier flexible de 41x 20mm à des flexions lentes normalisées pendant que la température de l enceinte réfrigérante est abaissée d 1 C/min. La température pour laquelle apparaît la première fissure (figure 11(b)) est prise comme température de fragilité Fraass. En 1990, Ramond et Such montrent que la zone critique où se présentent les phénomènes de fissuration correspond à des liant bitumineux dont : La pénétration est inférieure à 20 1/10 ; La température de ramollissement est supérieure à 70 C ; La température de fragilité Fraass est supérieure à 0 C. Bien qu il soit représentatif du comportement à froid du bitume en film mince, un tel essai ne permet de caractériser les propriétés à la rupture du bitume que pour une condition de sollicitation donnée (vitesse, température). d- L essai de vieillissement RTFOT (Rolling Thin Film Oven Test) (NF T ) : Cet essai est employé pour mesurer le vieillissement du bitume car il reproduit assez bien l oxydation et les pertes de matières volatiles qui apparaissent lors de fabrication dans les centrales d enrobage et lors de la mise en œuvre. Dans cet essai le bitume est placé en film mince, puis exposé régulièrement à un flux d air chaud dont le débit est contrôlé, ensuite on mesure sur le liant vieilli : - La pénétrabilité ; - La température bille et anneau. Ces valeurs mesurées sont appelées RTFOT, elles sont comparées par la suite aux valeurs initiales. NB : Les valeurs RTFOT sont plus proches de celles du liant extrait de l enrobés, que celle obtenues sur le bitume d origine. Fig.36: essai RTFOT 71

72 III Classification des bitumes : Afin de classer les différents bitumes, les deux essais de caractérisation (pénétrabilité à 25 C et la température de ramollissement bille anneau) cités plus haut sont couramment utilisés. consistance «Dur» «Mou» appellation 20/30 40/50 60/70 80/ /220 Pen25 C 20/30 35/50 50/70 70/ /220 TBA C 55 à 63 C 50 à 56 C 45 à 51 C 42 à 48 C 34 à 43 C Tableau 21: catégorie de bitume On utilise également la notion d indice de pénétration (Ip) pour caractériser les variations de consistance en fonction de la température. d est obtenu à partir des mesures de pénétrabilité à 25 ± C et de la température de ramollissement bille anneau TBA en admettant qu à cette température la pénétrabilité est de 8001/100mm. III les types de bitumes L évolution des techniques a conduit à produire de grands types de liants de type bitume : a- bitumes purs : Sont fabriqués industriellement à partir de pétroles bruts d'où l'on extrait, au préalable, les fractions les plus légères. De la partie restante, constituée par des huiles visqueuses, on sépare un bitume de la dureté désirée. Certaines variétés sont préparées à partir d'une matière de charge craquée, d'autres sont obtenues par oxydation (soufflage). b- bitume fluidifié : Appelé aussi «cut back», crée en 1960, il consiste à réduire la viscosité du bitume à froid où à chaud en le fluidifiant par ajout d un diluant assez volatil du type kérosène ou pétrole. Ces bitumes sont définis suivant leur classe de viscosité à l écoulement. Ce type de bitume permis de réaliser les enduits superficiels par pulvérisation du liant sur le support routier et collage des granulats d usure sur la couche de liant précédemment appliquée. c- bitume fluxé : Un bitume fluxé est un bitume dont la viscosité a été réduite par l'ajout d'une huile de fluxage. Ils font appel à des fluxants en général plus lourds que dans les bitume fluidifiés. Grace au bitume fluxé la confection d enduits superficiels très performants est devenue possible, comme il peut être utilisé pour la réalisation d enrobés dits "à froid". Ces derniers donnent naissance à des revêtements bien 72

73 adaptés sous trafic faible ou bien à des revêtements provisoires ou intermédiaires sous trafic plus important, ainsi que pour les travaux d entretien. d- bitume modifié : bitume dont les propriétés rhéologiques ont été modifiées pendant la fabrication par l'emploi d'un ou plusieurs agents chimiques (polymères de synthèse tels que le SBS (Styrène Butadiène Séquencé), latex naturel,.),qui introduits dans le bitume de base, permet de lui conférer de meilleures propriétés mécaniques, une meilleure cohésion et un meilleur comportement à haute et à basse température. e- Les émulsions: Une émulsion est une dispersion de bitume dans l eau à l aide de produits émulsifiants. La réduction à cette forme de présentation est possible par l apport d énergie mécanique fournie par des moulins dits "colloïdaux" et des produits émulsifiants. La forme d émulsion la plus couramment utilisée à l heure actuelle est l émulsion cationique ou émulsion acide. Des émulsions dites anioniques ou émulsions basiques, ne nécessitent pas d énergie mécanique puissante mais des émulsifiants adaptés différents des précédents, ont été souvent employés autrefois. Elles avaient cependant le désavantage d être très sensibles à la nature du granulat. Les émulsions rentrent notamment dans la composition des enduits superficiels, des enrobés à froid et des enrobés coulés à froid. f- Les bitumes spéciaux : Ils sont obtenus par des modes de fabrication particuliers, par l ajout d additifs ou par une combinaison des deux. On distingue ainsi : les bitumes durs les bitumes anti-orniérants les bitumes émulsionnables les bitumes de régénération les bitumes pigmentables les bitumes clairs III-3- Conclusion : Les remarquables qualités physiques et chimiques de l enrobé et en particulier du bitume sont exploitées dans la construction routière. Elles présentent une influence directe sur la pérennité de la chaussée et l apparition de dégradations notamment l orniérage que nous allons voir dans le chapitre suivant. 73

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76 IV-1-Introduction : Le climat, le type et l intensité de trafic, la qualité des sols et les matériaux utilisés ainsi que le système de drainage sont les facteurs essentiels déterminant l évolution de l état de la route. Dès sa mise en service, la route commence à se dégrader. Les dégradations se caractérisent par des désordres divers en particulier l orniérage qui constitue la principale pathologie des chaussées revêtues et les non revêtues. Ce phénomène peut résulter des déformations dans la couche de surface ou des déformations dans les autres couches de la chaussée. Dans ce chapitre, nous intéresserons à l étude du phénomène de l orniérage en illustrant les causes, le mécanisme de formation et les facteurs d influences. IV-2- Dégradations des chaussées bitumineuses : IV-2-1- les arrachements : IV le décollement : a- Description : Perte d adhérence entre la couche de surface et la couche de base. Fig.37: Décollement. b- Aggravation : Appariation de nids de poule. c- Cause : - Adhésivité insuffisante du granulat, - Gonflement ou retrait des matériaux de couche de base. d- Remèdes : - Faire un enduit général IV plumage : a- Description: Arrachement d une partie des gravillons du revêtement, ce phénomène est appelé aussi peignage lorsqu il se produit parallèlement à l axe de la route. 76

77 Fig.38: plumage b- Aggravations prévisibles : Formation de nids de poule c- Causes : - Teneur enliant insuffisante, - Ségrégation des granulats à la mise en œuvre, - Mauvaise nature des granulats, - Action d eau et salage des chaussées en hiver. d- Remèdes : Renouvèlement de la couche de surface IV Dés enrobage : a- Description : Disparition du mastic (liant + fines) et des granulats avec perte et départ des gros granulats en surface produisant la détérioration du revêtement. Fig.39: Désenrobage b- Aggravation : Arrachement de granulats et décollement de la partie supérieure du tapie. 77

78 c- Causes possibles : - Usure dues à la circulation intense, - Sous-dosage du bitume ou mauvaise qualité de l enrobé, - mauvaise adhésivité des granulats, - mauvais compactage - stagnation d eau sur la chaussée. d- Remèdes : - balayage et nettoyage de la surface ; -renouvèlement de la couche de roulement. IV Pelade : a- Description: Arrachement du revêtement de la couche de surface, par plaques plus ou moins grandes. b- Aggravations prévisibles : La perte de l étanchéité La formation de nids de poule Fig.40: Pelade c- Causes possibles : - épaisseur ou compacité insuffisante de la couche de roulement, - mauvaise adhérence de la couche de roulement sur la couche de base (nettoyage insuffisant avant la mise en œuvre de la couche de roulement, absence de couche d accrochage, présence d eau à l interface), -manque de perméabilité de la couche de base. d- Remèdes : - Renouvèlement de la section endommagée avec découpe verticale ; - rabotage des rives ; -renouvèlement de la couche de surface (enduit d usure). IV Têtes de chat : a- Description : 78

79 Pierres ou cailloux durs, de dimensions supérieures au granulat en place, apparaissant à la couche de surface formant saillie. Cette dégradation provient suite à l usure de la couche de roulement. Fig.41: tête de chat b- Aggravation prévisible : Qualité et épaisseur de la couche de roulement inadaptée au à la charge du trafic. c- Causes possibles : Usure très avancée du revêtement sur un corps de chaussée dans le cas : -d une chaussée constitué de tout-venant à granularité discontinue, -d une couche de surface à granularité trop élevée. d- Remèdes : Renouveler l enduit superficiel ou le remplacer localement par un tapis d enrobés. IV Nids de poule : a- Description : Des cavités dues à la désagrégation localisée du revêtement sur toute son épaisseur. Elles sont généralement arrondies, au contour bien défini, de taille et de profondeur variables. Fig.42: Nids de poule b- Symptômes précurseurs : Le nid de poule est l aboutissement de la plupart des dégradations qui paraissent sans gravité tels que : affaissement, flache, fissure, faïençage, plumage. 79

80 c- Aggravation prévisible : - développement et agrandissement du nid de poule, - infiltration d eau massive dans le corps de chaussée. d- Causes possibles : - Atteinte des dégradations de diverse nature le stade ultime, - Utilisation de matériaux inadaptés lors d une réparation ou la réparation dans des mauvaises conditions. e- Remèdes à apporter : - Effectuer un emploi partiel aux enrobés si la profondeur des nids de poule n excède pas 8 à 10 cm, - Remanier la couche de base si cette profondeur excède 10cm. IV-2-2- Les fissurations: IV les fissures : a- Description : La fissure est une ligne de rupture apparaissant à la surface de la chaussée. b- Symptômes précurseurs : Affaissement, flache ou toute déformation abaissant le niveau de la couche de surface. c- Aggravations prévisibles : - Agrandissement de la fissure, - Formation de faïençage, - Formation de nids de poule. d- Causes possibles : Rupture du revêtement provoquée par une déformation (visible ou non) du corps de chaussée provenant de : - Tassement du corps de chaussée (retrait ou gonflement des matériaux de la couche de base), - Joint de bandes d épandage ou de reprises du travail au finisseur (tapis d enrobés) mal exécuté, - Elargissement de chaussée exécuté avec un dimensionnement diffèrent de la chaussée existante, - Mauvais accrochage de la couche de surface sur la couche de base, - Différence importante entre la portance du corps de chaussée et celle du tapis d enrobés, - Efforts horizontaux importants dus à la circulation (freinage, virages), - Manque de stabilité de la chaussée sur la rive (accotement non rechargé), - Effet du gel. e- Remèdes à apporter : Fermer la surface avec un enduit d usure ou de scellement (sur enduit superficiel). f- Différents types de fissures : -Les fissures transversales : Ces fissures sont sensiblement perpendiculaires à la chaussée. Elles peuvent être isolées ou périodiques d espacement variable, elles peuvent aussi toucher toute la largeur de la chaussée ou une partie. 80

81 Fig.43: Fissures transversales. - Fissures en piste de roues : Rupture du revêtement parallèle à la direction de la route et située dans les pistes de Roues, soit dans les bandes numéros 2 et 4. Fig.44: fissures en piste de roues - Fissures longitudinales (hors des pistes des roues) : Rupture du revêtement relativement parallèle à la direction de la route, en dehors des pistes des roues (sur les bandes 1-3 et 5). Excluant les fissures du gel. Fig.45: fissures longitudinales. 81

82 - Fissures de rives : Ce sont des fissures qui apparaissent le long de l accotement ou de la bordure du revêtement sous forme de lignes droites ou en arc de cercle Fig.46: fissures de rives - Fissures de gel : Fissures actives sous l effet du gel, elles peuvent être : - rectiligne et localisée au centre de la chaussée, -d apparence lézardée sans localisation précise sur la chaussée. Fig.47: fissures de gel IV Le faïençage : a- Description : Ensemble de fissures formant un maillage à petites mailles polygonales dont la dimension moyenne est de l ordre de 30cm ou moins. Cette dégradation est située surtout sur les bandes 2 et 4 (donc sous le passage des roues). 82

83 Fig.48: faïençage b- Symptômes précurseurs : - Affaissement, - Flaches, - Fissures. c- Aggravations prévisibles : Formation de nids de poule d- Causes possibles : - tassement du corps de chaussées (retrait ou gonflement des matériaux de la couche de base), - mauvais accrochage de la couche de surface sur la couche de base, -Vieillissement de la chaussée (oxydation et fragilisation du bitume dans l enrobé). -Capacité portante insuffisante. - présence d eau dans la couche de base (manque de perméabilité ou remontées d eau). - sous-dimensionnement de la couche de surface ou du corps de chaussées. e- Remèdes à apporter : - mise en œuvre d un enduit superficiel avec balayage des rejets par aspiratrice ou pontage des fissures et mise en œuvre d un enduit superficiel avec balayage des rejets par aspiratrice; - ou reprise de la couche de roulement après rabotage (purge éventuelle de la structure). IV Les épaufrures : a- Description: Ecrasement et effritement du revêtement en bord de chaussée ou du rail. 83

84 Fig.49: les épaufrures b- Symptômes précurseurs : Erosion régressive de l accotement. c- Aggravation à craindre : Agrandissement de la zone épaufrée, réduisant localement la largeur de la chaussée. d- Causes possibles : - Fluage de l enrobé lors de sa mise en œuvre, - Ecrasement par la circulation des véhicules sur une route étroite ou partiellement obstruée (nids de poule), - Mauvais épaulement des rives (accotement non rechargé). e- Remèdes : - Empêcher la circulation des véhicules sur les accotements, - Relever l accotement, - Réparer les accotements avec un enrobé. IV-2-3- les remontées : IV remontées (d eau ou d argile) : a- Description : Partie de chaussée humidifiée d eau claire ou d eau chargée en fines provenant du corps de la chaussée par remontée à travers les pores et les fissures. 84

85 (A) (b) Fig.50: la remontée (a) d argile (b) d eau b- Causes possibles : - étanchéité insuffisante de la chaussée; - mauvais drainage du corps de chaussée ; - libération de fines par le sol support ou par les couches de chaussée et contamination des couches supérieures. c- Aggravations prévisibles : - désenrobage et désagrégation des matériaux du corps de chaussée ; - perte de capacité portante ; - altération de l adhérence ; - formation de nid-de-poule. d- Remèdes : Remanier la chaussées complètement pour exécuter entre le terrain naturel et la chaussée existante, une sous-couche drainante (sable grossier). IV Ressuage : a- Description : Remontée en surface de la chaussée du liant recouvrant complètement ou partiellement les granulats. Cette remontée est généralement accentuée dans les pistes des roues. Fig.51: ressuage b- Aggravations prévisibles : - Altération de l adhérence, 85

86 - Plumage, - Danger de dérapage. c- Causes possibles : - Teneur élevée du liant, - Liant trop fluide, - Evaporation intense, - Nature d enrobé inadapté avec les sollicitations, - Effet combiné de la température élevée du revêtement et des sollicitations du trafic. d- Remèdes à apporter : - Suppression par jet d eau haute pression, - Grenaillage, - Effectuer un sablage par temps chaud. IV Boursouflure : a- Description : Déformation du revêtement, par zone localisées, et formant une aspérité importante. Fig.52: boursouflure b- Symptômes précurseurs : Déformation à peine sensible, rendant la couche de surface sans portance à cet endroit. c- Aggravation prévisible : - Chute de portance, - Apparition de diverses déformations résiduelles. d- Causes possibles : Fondation des chaussées sur des sols argileux ou sur des nappes de sel (zone de chotts ou de sebkhas). e- Remèdes à apportés : - Si la dégradation est très localisée, compacter les boursouflures, et effectuer un enduit de scellement. - Améliorer le drainage, - Remaniement complet de la chaussée afin d introduire une sous-couche drainante entre le terrain naturel et la chaussée existante. 86

87 IV-2-4- Les déformations : IV L affaissement : a- Description : Abaissement localisé du niveau du profil de la chaussée, on le rencontre généralement sur les voiries secondaires dont la chaussée est souple. Fig.53: affaissement b- Aggravation prévisible : - Formation de fissures - Formation de faïençage puis de nids de poules c- Causes possibles : - manque de portance du corps de chaussée provoquée par : - sous-dimensionnement du corps de chaussée, - tassement des couches de chaussée, - présence d eau dans le sol (drainage insuffisant, niveau très élevé de la nappe phréatique), -compactage insuffisant de la couche de base, -mauvais épaulement des rives (accotement non rechargé), -circulation de véhicules dont la charge excède les possibilités de portance de la chaussée. d- Remèdes à apporter : - Reconstitution de la structure de la chaussée des deux bords en remplaçant les matériaux en place par des granulats de bonne qualité. - Réalisation d un reprofilage à la niveleuse en grave émulsion, puis recouvrir le tout par un enduit superficiel. IV le bourrelet (gonflement) : a- Description : Renflement plus ou moins accentué apparaissant à la surface de la chaussée. 87

88 Fig.54: le bourrelet b- Aggravation prévisible : Arrachement du revêtement avec le bourrelet par l effet de la circulation. c- Causes possibles : -excès du liant ayant flué sous l effet de la circulation (dans la zone de freinage, virage, etc.) -enrobé plastique (température très élevée lors de la mise en œuvre, ce qui donne un liant mal adapté). d- solution : Reprofilage de la surface en éliminant le bourrelet (piochage manuel du bourrelet) IV Flache : a- Description : Déformation de la surface de la chaussée formant une dépression arrondie (ou elliptique) peu sensible. Fig.55: le flache b- Aggravations prévisibles : 88

89 Formation de fissures, de faïençage puis de nids de poule c- Causes possibles : Manque de portance localisée dans le corps de chaussée provoqué par : - Compactage localement insuffisant des couches (de base ou de surface), - Existence d une poche d eau ou d argile dans le sol, - Présence d eau sur la couche de base, au moment de la mise en œuvre de la couche de surface. d- Remèdes à apporter : Pour éliminer les causes qui provoquent ce phénomène il faut : - Réaliser ou améliorer le drainage, - Recharger les accotements. Pour apporter un remède aux effets il faut : - Effectuer la réparation localisée en exécutant un enduit au Point-à-temps ou aux enrobés, - Renouveler la couche de surface. IV la tôle ondulée : a- Description : Ondulation de faible longueur d ondes, perpendiculaire à l axe de la chaussée. Fig.56: tôle ondulée b- Les causes possibles : - déformation de la couche de base au moment de son profilage, - actions mécaniques intense dues à la circulation, - instabilité de l enrobé. c- Remèdes à apporter : La réparation de cette dégradation ne peut être réalisée efficacement qu en s attaquant aux causes. Afin d éviter ces causes, il est nécessaire de : - Démolir la chaussée et reconstituer la couche de base, - Réparer le tapis d enrobés. IV L orniérage : L apparition du trafic lourd et sa croissance ont été accompagnées par l apparition des dégradations prématurées notamment l orniérage qui est l un des principaux modes de dégradations des chaussées. 89

90 Une étude de l European Bitumen Association, association européenne à caractère scientifique place l éradication de l orniérage en tête des principales exigences des pays européens en matière de performances des chaussées bitumineuses ( BIRTHE- JULIENNE DONGMO-ENGLAND /2005). Pour cela nous nous intéressons dans ce chapitre à l analyse de l orniérage des chaussées bitumineuse qui fait l objectif de notre étude, en particulier aux mécanismes de sa formation, aux causes, ainsi qu aux facteurs d influence sur son développement. Nous présentons également les différentes techniques de maintenance et d auscultation. Du point de vue de l analyse visuelle des dégradations des chaussées, l orniérage est une déformation longitudinale permanente qui apparaisse et croisse sous le passage répété des véhicules sur les bandes numéros 2 et 4. Il nuit à la qualité de service de la chaussée ainsi qu à la sécurité des usagers surtout par temps de pluie où l eau dans les ornières peut provoquer des risques d aquaplaning. Selon l origine on distingue : IV Orniérage des couches support : Le tassement des couches de base se rencontre principalement sur les chaussées souples et se traduit généralement par des ornières à grand rayon, Parfois appelé orniérage structurel. Orniérage à grand rayon : fig.57 : orniérage du sol support Dépression longitudinale simple dont la forme transversale correspond à celle d une courbe parabolique très évasée. 90

91 Fig.58: différentes tailles d ornières à grand rayon IV Orniérage des couches bitumineuses : Cette déformation provient soit des tassements des couches structurelles de matériaux non liés, soit des déformations des couches de béton bitumineux (couches de roulement, de liaison et parfois d assise bitumineuse) ou les deux en même temps. Plus l ornière est étroite, plus la couche déformée est proche de la surface. D où l apparition dans ce cas d ornières à petit rayon avec des bourrelets latéraux et parfois du ressuage. Fig.59: orniérage des couches bitumineuse Ces déformations en surface s observe de surface Généralement sur les chaussées épaisses. Cette dégradation s explique par jumelage de deux effets ; celui de densification et celui de cisaillement de l enrobé. Ce dernier effet est considéré comme cause prépondérante du mécanisme d orniérage. Ornière à petit rayon : Déformation permanente longitudinale simple, double et parfois triple qui se forme sous le passage des roues et dont la largueur est inférieure à 80 cm. 91

92 Fig.60: différentes tailles d ornières à petit rayon IV Mécanismes de l orniérage : a- typologie des états de contrainte à l aplomb d une charge simple : Afin d éclaircir et de comprendre le comportement de la chaussée sous le trafic, les auteurs s intéressent aux sollicitations provoquées par une charge roulante. En considérant la chaussée comme une structure multicouche, les états de contrainte qui varient en fonction de la profondeur peuvent être calculés. Fig.61: Etats de contrainte générés dans les couches bitumineuses d une chaussée, à l aplomb d une roue simple (Di Benedetto et Corté, 2005) Il a été constaté que : - La partie inférieure (point A3) de la couche considérée est soumise à une contrainte de traction horizontale bi axiale (σ h3 < 0; σ v3 =0). C est l état d une plaque en flexion qui peut entrainer de la fatigue. La répétition de tels états de contrainte provoque des déformations permanentes en extension suivant les directions horizontales et par effet de Poisson des déformations permanentes (contraction) suivant la direction verticale. 92

93 - La partie supérieure (point A1) de la couche considérée subit une compression pure suivant les directions verticales et horizontales.les chargements répétés induisent à l apparition des tassements verticaux et des dilatations horizontales. - La partie intermédiaire (point A2) de la couche considérée se trouve dans l état de transition entre les deux états extrêmes. Dans cette partie la déstabilisation des matériaux peut être effectuer très rapidement d où l apparition des déformations permanentes et cela à cause de la diminution de la contrainte verticale et l augmentation du déviateur. b- Chemins de contraintes sous charges roulantes : La complexité des charges roulantes réside dans l évolution des états de contrainte dans les couches des chaussées (intensité et directions principales des contraintes). L évolution de l intensité des contraintes est représentée par le chemin de contrainte obtenue par représentation paramétrique dans le plan (p,q) des quantités p(t) et q(t) au points considérés lors du passage de la charge roulante venant de x= - à x= +. Fig.62: Chemins de contraintes à différentes profondeurs dans une couche bitumineuse de chaussée [Di Benedetto et Corté, 2005] la variation des directions principales du tenseur des contraintes en fonction de la distance x de la charge au point considéré est décrite sur la figure ci-dessous. 93

94 Fig.63: Angle des directions principales des contraintes avec la verticale en fonction de la distance de la charge au point considéré [Di Benedetto et Corté, 2005] Sur les courbes dans le plan (p, q), le point O représente l origine, il correspond à l état de déchargement à ±, les extrémités i représentent les états de contrainte lorsque la charge se trouve aux points considérés. Le chemin - 0 : le chemin de contrainte en un point A i est le segment O i, Le chemin 0 + : le chemin de contrainte en un point A i est le segment io. A la surface, quand la charge se trouve à la verticalité du point A 1, le chemin de contrainte montre un sommet β 1. Les déformations permanentes, origine des ornières, se produisent principalement sous le bord des charges (sommet ß 1), où les composantes de cisaillement des contraintes sont plus importantes que celles de confinement, plutôt que sous leur centre géométrique où les contraintes de confinement sont grandes et renforcent les matériaux au lieu de les plastifier, sauf les densifications initiales (post compactage) [Heck, 2001]. Dans cette partie de la couche, la rotation du tenseur des contraintes est forte, ce qui est également susceptible d amplifier la formation des déformations permanentes par effet de pétrissage. Le chemin de contrainte aux côtes intermédiaire de la couche, présente une composante hydrostatique faible et déviateur dominant basculant de p>0 à p<0. Ces schémas de sollicitation sont aussi susceptibles de provoquer des déformations Permanentes importantes. IV Types d orniérage : En fonction de leurs tailles (profondeurs) les ornières sont classées en trois catégories : - petites (6 à 12,5mm), - moyennes (12,5 à 25mm), - grandes (>25mm) En fonction de leur forme, il existe trois types d ornières : - Les ornières d usure : Sont dues au départ et à la perte progressive des particules de granulats de la couche de surface, sous l effet combiné des facteurs d environnement et de trafic. 94

95 - Les ornières structurelles : Résultent de la déformation verticale permanente (tassement) dans la structure de la chaussée sous les chargements répétés du trafic. - Les ornières d instabilité : Elles résultent du mouvement et de déplacement latéraux des matériaux dans la couche bitumineuse. Elles sont plus fréquentes dans les chaussées souples à mauvaises caractéristiques. Fig.64: Types d ornières IV les facteurs influençant l orniérage : La formation des déformations permanentes des chaussées bitumineuses cause du phénomène d orniérage, est influencé par plusieurs facteurs soit en le provoquant, soit en l aggravant. Ces facteurs peuvent être réunis en deux grandes familles : - Facteurs internes : liés à la composition de l enrobé ; - Facteurs externes: liés aux sollicitations externes au matériau. a- Facteurs internes : a-1-epaisseur de la chaussée : La formation de l orniérage dépend essentiellement des contraintes dans la chaussée, ces contraintes sont véhiculées jusqu à le sol support à travers les différentes couches dont les épaisseurs sont différentes d une couche à une autre et d une chaussée à une autre. Pour les chaussées de faible épaisseur, un défaut de compactage de la plate-forme support accélère l orniérage. Dans les couches minces, la distribution des contraintes se fait d une manière déséquilibrée, ce qui donne de fortes contrainte dans la couche d assise d où la formation d ornières. les couches minces de surface affectent également le niveau de déformation des couches inférieures. 95

96 Fig.65: Influence de l épaisseur de la couche de surface sur la déformation verticale au dessus de la couche de base et de plate-forme support (Ekdahl,1999) a-2- facteurs liés au liant bitumineux : a-2-1- Nature du liant : La nature du liant bitumineux a une grande importance dans la résistance à l orniérage, vue son influence sur ses propriétés mécaniques. La variation de ces dernières est caractérisée par La susceptibilité thermique : plus le liant est thermiquement susceptible, plus le mélange l est. Ajoutant à l influence de la rigidité et la résistance à l orniérage par les propriétés mécaniques du liant, l influence des composants minéraux du mélange. 96

97 Fig.66: Influence de la nature du liant [Vanelstraete et Francken, 1994] Les études expérimentales (Vanelstraete et Francken, 1994, Corté et al, 1997) ont montré que l utilisation des liants plus durs et moins susceptibles à la température diminue considérablement les risques d orniérage (Corté et al. 1997, Desmoulin et al.2005), mais elle peut être, à température basse, source d une fragilisation du mélange. Les résultats expérimentaux montrent que la résistance de l enrobé bitumineux à déformation permanente (la résistance à l orniérage) augmente en utilisant un traitement par chaux ou le caoutchouc (Ali et al.2005) ou le polymère (Xu et al et Zubeck et Al. 2002).les études qui ont été faites par Mallela en 2004, ont montré que la stabilisation des couches inférieures de la chaussée par du ciment ou de la chaux diminue l orniérage structural. a-2-2-teneur en liant: L enrobage des agrégats dépend du pourcentage du liant dans le mélange et la qualité des interfaces des composant minéraux.une teneur en liant très élevée favorise l orniérage en réduisant les efforts de contact entre les granulats. Dans ce cas seules l adhésivité et la cohésion peuvent assurer la résistance. A titre d ordre de grandeur, l orniérage augmente de 40% pour un BBSG classique lorsque la teneur en bitume augmente seulement de 0,4% (Bense.P.1996). Fig.67: Influence de la teneur en liant au niveau d ornière [Grimaux, 1977] En revanche, le manque de liant dans le béton bitumineux conduit à une mauvaise adhésivité des granulats vue leur mauvais enrobage. Par conséquent la teneur en vide augmente et la stabilité du squelette granulaire diminue ce qui engendre l apparition des déformations permanentes. 97

98 Fig.68: Propriétés internes en fonction de la teneur en liant [Christensen et Bonaquist, 2002] Des recherches expérimentales ont pu déterminer la teneur en bitume optimale pour chaque types d enrobé afin d acquérir la cohésion et le frottement interne maximaux qui améliorent la résistance à l orniérage. a-3- facteurs liés au squelette granulaire : a-3-1- La granularité : La granularité du squelette solide constituant la chaussée a une forte influence sur la qualité de l enrobé. Diverse études ont été établies sur le taux de discontinuité des granulats ; brown,s.f et P.S.Pell en 1974 ont montrer que les formules à courbe granulométrique discontinue présentent des ornières plus profondes en les comparant à celles à granulométrie continue.celà est expliqué par le fait que dans le cas de l utilisation d une granularité continue, les vides sont occupés par des particules plus fine ce qui améliore la compacité, la stabilité et la résistance. Le passage d une formule grenue à une formule semi-grenue augmente très légèrement l orniérage ; mais sur la formule grenue l introduction d une discontinuité 4/6 majore l orniérage de 50 à 60 %, sans permettre pour autant un gain sensible de compacité (Grimaux,J.P et R Hiernaux). Fig.69: Influence de la granularité [Grimaux, 1977] 98

99 a-3-2- Angularité des gravillons : A son tour, l angularité des gravillons est un paramètre anti-orniérant important vue sa grande influence sur les propriétés mécaniques de l enrobé. L introduction des granulats anguleux et rugueux permet une meilleure stabilité et une déformabilité moindre, grâce à l augmentation des contacts inter granulaire. Fig.70:Influence de la forme des granulats [Vanelstraete et Francken, 1994] De plus, la surface des grains enrobés par le liant augmente, ce qui amène une force de cohésion et d adhésivité plus forte et donc résistance plus élevée à l orniérage. 99

100 Fig.71: Effet de l angularité et du pourcentage de vides sur la rigidité en compression du mélange (Uge,P et P.J.Van de Loo/1974) Avec une teneur en vides inférieure à 2.5% l orniérage se produit quelque soient les autres propriétés du mélange (Cross et Brown,1992). Ces auteurs ont mis en évidence une relation liant le niveau d orniérage et le pourcentage des grains ayant deux faces concassées et cela pour une teneur en vides supérieure à 2,5%. a-3-3- influence du filler : le filler est un composant important dans le béton bitumineux, par sa présence, il fait réduire la teneur en vides et augmenter le temps de relaxation du liant ce qui rigidifie le liant. Un surdosage en fines conduit aux mêmes conséquences qu un surdosage en liant. Sur un 0/10 discontinu, entièrement concassé, étudié dans une optique enrobés pour couche mince, le passage de 7 à 12% de fines conduit à des variations considérables de l ornière ( de 6,6 mm à 10 5 cycles à 16mm à moins de 2000cycles) ( BIRTHE-JULIENNE DONGMO-ENGLAND/ 2005). b- Facteurs externes : b-1- la température : La température est un paramètre essentiel pour l apparition de l orniérage. Plus la température est élevée, plus le liant perd sa rigidité et sa viscosité.celà favorise l apparition des déformations permanentes notamment l orniérage. 100

101 Fig.72: influence de la température sur la profondeur d ornière Des essais en laboratoire qui ont été fait à l aide d un simulateur de trafic ont montrer que l orniérage augmentait avec un facteur de 250 à 350 lorsque la température passait de 20 à 60 C. b-2- Le trafic: L évolution du trafic (du trafic lourd comportant deux essieux arrière de 2,5 tonnes /roue au trafic Tridem de 4tonnes/roue) est une cause principale de l orniérage. Le développement de la géométrie de poids lourds, d essieux à roues jumelées vers des essieux à roues simples large a rendu la pression de contact entre la chaussée et la roue, plus élevée. Cette évolution pose des problèmes d agressivité sur les chaussées et induit des efforts de cisaillement. Malgré que le Tr idem est 4 à 5 fois plus orniérant que l ancien poids lourd, il présente 60 à 70% du poids lourd. D après (Vanelstraete et Francken, 1994), l évolution de l orniérage n augmente pas proportionnellement avec l évolution des charges mais à la puissance quatre de celle-ci. b-3- fréquence de chargement : La vitesse de chargement peut être exprimer par la fréquence de chargement. Elle influe sur l évolution de l orniérage d une manière très forte. Plus la vitesse est réduite, plus le temps de charge est important, plus la profondeur d ornière est grande. 101

102 Fig.73: Influence de la vitesse du trafic [Aussedat, 1977] Sous l effet de la roue simple large et du jumelage, les écarts de déformations pour des vitesses de chargement sont représentés sur le tableau suivant : dans la gamme des vitesses de 40 à 50 Km/h, une réduction de l ornière de 20 à 35% peut être atteinte par une augmentation de la vitesse de chargement de 15%. Tab.22: Profondeurs d ornière en mm, obtenues après chargements, sur le BB de référence pour des vitesses et des trains de roulement différent. b-4- l intensité du trafic : L intensité du trafic est le nombre de passage des véhicules pendant une unité de temps. L influence du trafic sur l apparition et le développement de l oniérage ne réside pas uniquement dans la durée de sollicitation mais aussi dans le nombre de sollicitations. La déformation permanente n est pas mesurable qu après un nombre déteminer de cycle. 102

103 Le comportement cyclique et le nombre de passage sont des facteurs essentiels dans l étude du phénomène d orniérage. Fig.74: influence de variations saisonnières sur l orniérage (White, 1999) IV quelques essais utilisés: Afin de juger la résistance à l orniérage des chaussées bitumineuse, les auteurs s intéressent à la réalisation de plusieurs essais. Parmi ces derniers nous présentons : a- Essai Marshall : Cet essai rentre dans la catégorie des essais empiriques à chargement unique, son principe sur le compactage et damage des éprouvettes d enrobés dans un moule cylindrique de 10 cm de diamètre à l aide de chocs produits par une dame de poids et de hauteur de chute normalisés (50 coups sur chaque face de l éprouvette). Vu la complexité des sollicitations engendrées, l essai ne permet pas la détermination d une propriété intrinsèque du matériau mais il induit à la détermination directe de deux grandeurs : - La stabilité Marshall (SM) qui est la force maximale appliquée; - Le fluage Marshall (FM) qui est la valeur de déformation en 1/10 mm correspondant à la stabilité. Les éprouvettes sont émergées dans un bain d eau à 60 C pendant une durée de 30 à 40 min avant de les soumettre à des forces de compression à vitesse de 51mm/min. Tout de même cet essai est largement critiqué à cause du mode de confection des éprouvettes qui n est pas représentatif du compactage obtenu sur chantier, de la résistance à l orniérage sous l effet du trafic n est pas assurée par l optimum en terme de stabilité Marshall et le fluage donné par cet essai ne représente pas réellement ce phénomène sur terrain. 103

104 Fig.75:Profondeur d ornière en fonction de la rigidité Marshall (S/F) b- Essai de fluage cyclique : Cet essai rentre dans la catégorie des essais de détermination à chargement répétés ; il s agit d un essai de déformabilité réversible et permanente. Il nous permet de déterminer les modules de déformation réversible et permanente. L essai consiste à appliquer une seule force de compression sinusoïdale sur une éprouvette non soumise à un confinement, puis mesurer à chaque cycle les déformations totales et les déformation permanentes. 104

105 Fig.76: Schéma d essai de fluage cyclique (Neifar et Di Benedetto,2000) Chaque phase de sollicitation est succédée par une phase de repos et cela dans le but d éliminer les déformations réversibles. Fig.77:Exemple des résultats d essai de fluage dynamique L état de contrainte uniforme et unidimensionnel dans cet essai traduit l état de contrainte dans la chaussée soumise au poids des véhicules. 105

106 c- Essai à l orniéreur : Il rentre dans la catégorie des essais de simulation à chargement répété. La sollicitation approche quelques sollicitations rencontrées in situ mais vu la complexité du procédé il ne permet que la détermination de l évolution de la déformation en fonction de la répétition des charges. Il consiste à soumettre, dans des conditions de température fixée (45 à 60 C),une plaque d enrobé bitumineux à une charge verticale induite par une roue équipée d un pneumatique qui provoque une diminution relative de l épaisseur de la plaque. Fig.78: principe de l essai d orniérage En cours d essai, l ornière est relevée à plusieurs reprises sur cinq profils ; On mesure la profondeur d ornière provoquée et on déduit la courbe d évolution de la profondeur moyenne d ornière en fonction du nombre de cycles. Ces courbes sont exprimées en pourcentage de l épaisseur de la dalle en fonction du nombre de cycles, elles sont généralement de la forme : y = A (N/1000) b A : la profondeur d ornière à 1000 cycles, B : pente de la droite de régression. 106

107 Fig.79:Influence de la nature du liant sur la profondeur d ornière (essai à l orniéreur LPC) Malgré que cet essai est très utilisée pour étudier l influence des formulations du mélange sur l orniérage, il reste toujours insuffisant, car il ne donne pas accès à la loi de comportement. Pour cela, il est disqualifié pour la caractérisation fondamentale de l orniérage. d- Essai de traction et/ou de compression : Cet essai fait partie des essais empiriques à chargement unique. Il permet l étude des déformations permanentes sous un chargement unique ou sous un chargement répété. Le dispositif comprend : - Une presse hydraulique, - Une enceinte thermique, - Système de mesure des déformations. 107

108 Fig.80: Dispositif expérimental Lors de l essai, la contrainte appliquée est sinusoïdale, la déformation subie par l éprouvette est proche d une sinusoïde dont la valeur moyenne évolue avec le temps. Le but de cet essai est la mesure simultanée de la déformation moyenne et l amplitude de la sinusoïde. Le développement de cette première est relié au développement d une ornière dans la chaussée par contre l évolution de l amplitude du signal de déformation est reliée à l évolution du module du matériau pour les faibles déformations. Il a été constaté que les déformations axiales peuvent atteindre 20% ce qui est traduit par un déplacement de 15mm sur une longueur de 75 mm, alors que l amplitude du signal de déformation peut atteindre une dizaine de microdéformation ce qui correspond à des déplacements de quelque microns. A ce groupe d essais caractérisant l orniérage, nous pouvons encore ajouter : - Essai à la presse à cisaillement giratoire, - Essai de compression diamétrale sous un chargement répété, - Le manège de fatigue LCPC, - Essai de cisaillement SST. IV Etapes de l atténuation de l orniérage : Afin de réduire l orniérage dans les revêtements bitumineux, un plan d action a été dressé. Ce plan comporte les différentes étapes suivantes : IV L évaluation des problèmes de tenue de la chaussée et la détermination de la cause de tout orniérage : a- Repérage des problème d orniérage : Initialement, le repérage de l orniérage peut être lié soit aux travaux d inspection, soit aux plaintes des usagers. L intérêt de cette étape ne réside pas dans le repérage, mais il réside dans la détermination du type d orniérage et son évaluation (son importance et son étendue), ainsi que son emplacement. 108

109 D après la norme ASTM D6433, (Standard Practice for Roads and Parking Lot Pavement Condition Index Surveys) (ASTM,2002; Shahin, 1994), l importance de l orniérage est suivant la profondeur des ornières qu on classe comme suit : De 6 à 12,5 mm : importance faible, De 12,5 à 25 mm : importance moyenne, > 25 mm : importance élevée. On peut mesurer la profondeur des ornières (profondeur d aplanissement) sous une règle de vérification de 1,2 m posée en travers de la surface du revêtement (la règle doit absolument couvrir toute la largeur de l ornière. b- Programme d évaluation : Dans les cas ou l orniérage s avère élevé, il faut effectuer une évaluation qui permettra la détermination des causes de son apparition et son développement tels que : le trafic, l environnement, propriétés du mélange..etc. Cette évaluation doit inclure des photos prise sur le site : L inspection visuelle de l état de la surface (arrachement ou ressuage dans les traces de roues) et des mesures de profil transversal ; Des essais de déflexion servant à vérifier le caractère adéquat de la structure; Un carottage et des trous de sondage qui permettront d obtenir des échantillons des matériaux de la chaussée et de l infrastructure pour examen en laboratoire ; Des mesures de l épaisseur de toutes les couches de la structure de la chaussée, aussi bien dans les zones avec ornières que dans les zones sans ornière; La détermination des propriétés des matériaux de l enrobé, dans l ornière et à l extérieur de celle-ci L examen de l information relative à la construction et à l entretien de la chaussée, avec accent sur la qualité générale de la construction, en particulier des enrobés préparés à chaud incorporés dans la chaussée. IV La vérification du caractère adéquat de la structure de la chaussée : Lorsqu on évalue des problèmes de tenue de la chaussée, il faut absolument vérifier si la structure de la chaussée est adéquate. Les chaussées (souples ou rigides) et les chaussées réhabilitées ou reconstruites doivent avoir une capacité structurale qui leur permettra de résister aux charges de roulage. Il existe d excellents guides de conception des chaussées (p. ex. AASHTO, 1993; AI, 2000; APA, 2002; Cebon, 1999; MTO, 1990; Smith et coll., 2002; et ATC, 1997). Dans le cas des chaussées existantes, on doit vérifier la capacité structurale des matériaux en place et enlever ou remplacer les zones défoncées ou faibles (Buncher, 2002; Walker et Buncher, 1999). 109

110 IV Le choix de la mise en pratique d une approche rentable et techniquement fiable de l atténuation de l orniérage de la chaussée, prévoyant le choix des formulations et des matériaux appropriés : L examinassion des diverses techniques d atténuation de l orniérage dépend du stade de la conception : une chaussée à construire, une chaussée à reconstruire ou du stade de l intervention dans le cas des chaussées existantes dans lesquelles il ya apparition de l orniérage. IV Le recours aux techniques de construction appropriées prévoyant l assurance de la qualité : La tenue de toute chaussée dépend fortement des techniques de construction utilisées et de la qualité de l ouvrage fini. la résistance à l orniérage dépend toujours du recours à des techniques de construction adéquates et du contrôle de la qualité effectué par l entrepreneur. IV-3- Conclusion : 110

111 Suite à la généralisation de l orniérage par fluage des couches bitumineuses pour les causes extérieures dans l introduction générale et dans le chapitre I, la quasi-totalité des pays ont été conduits à prendre des mesures en vue d enrayer ce phénomène. Un des moyens mis en oeuvre pour la détermination des mesures à prendre a été l observation et l analyse de routes réelles afin d identifier, à partir de l étude des différents comportements rencontrés en pratique, les paramètres fondamentaux régissant le phénomène d orniérage par fluage. Il faut constater que l ensemble de ces investigations, [2 à 13], concernant un grand nombre de mélanges situés dans des régions climatiques différentes et souvent conçus à partir de méthodes différentes et en évolution, conduit à des conclusions tout à fait concordantes mettant très nettement en évidence que si les paramètres liés au bitume et au mastic (bitume + fines) sont importants, des paramètres liés aux autres constituants (caractéristiques, dosage) et à la mise en oeuvre (homogénéité de la composition, compactage) jouent aussi un rôle essentiel. 111

112 112

113 V-1- Introduction : La connaissance de l orniérage des chaussées bitumineuses est l un des indicateurs importants pour l appréciation de la qualité d usage de ces chaussées, en terme de sécurité, de confort et de leur état structurel. La caractérisation du profil est faite à l occasion des opérations d auscultation qui peuvent être motivées par des études d entretien, de sécurité ou pour la réception de travaux. Pendant longtemps l orniérage a été évalué visuellement par des opérateurs se déplaçant à faible vitesse sur tronçon à ausculter et les informations obtenues étaient trop approximatives en regard du degré de précision recherché actuellement. Pendant de longues années, le réseau des laboratoires des ponts et chaussées s est préoccupé de trouver une mesure des déformations transversales capable de se substituer au relevé visuel. A la fin des années 1980, la première version du profilomètre à laser (PALAS) a été émise afin d équiper le véhicule multifonctions SIRANO. La fabrication du transverso-profilomètre à ultra sons (TUS) au milieu des années 1990 a permis de fournir un équipement permettant un relevé à partir d un véhicule inséré dans le flot de la circulation. La qualification récente de la dernière version du profilomètre à laser PALAS a permis l obtention d une description continue et complète du profil en travers sur toute la largeur d une voie. En 1996, le relevé des déformations transversales a été remplacé par la quantification et la mesure de ces déformations lors de l auscultation. Cela limite les relevés visuels à une évaluation sommaire de l amplitude maximale de la déformation sur le profil en travers. Dans ce chapitre, on s intéressera aux différentes méthodes d auscultation de l orniérage, ainsi que les outils et l appareillage utilisé. V-2- Définition d auscultation: L auscultation est un ensemble d'examens et de mesures spécifiques faisant le plus souvent appel à des techniques élaborées, destiné à approfondir la connaissance réel d'un ouvrage, à partir des résultats d'une inspection détaillée. Elle nécessite l'intervention d'une équipe compétente et, le plus souvent, l'utilisation de moyens spécialisés ou de techniques de laboratoires. Effectuée le plus couramment lorsque l'état de l'ouvrage est douteux ou défectueux, elle peut aussi être appliquée dans le cas d'un ouvrage en état normal ou quasi-normal, lorsqu'il est envisagé d'apporter à celui-ci une modification touchant à la structure V-3- Objectifs de l'auscultation : Les investigations conduites avant l'établissement d'un projet de réparation doivent répondre aux objectifs suivants : - évaluer l'ampleur des désordres : cette évaluation l'ait souvent appel à une conjugaison de techniques de contrôles non destructifs (généralement qualitatives) et de techniques quantitatives appliquées sur des prélèvements. - établir le diagnostic : mis à part les cas simples où le pré-diagnostic réalisé à l'issue de l'inspection visuelle suffit pour se forger une opinion sur la dégradation affectant une chaussée, et les cas compliqués ou des recherches sont encore nécessaires pour identifier l'origine de la maladie, dans tous les autres cas, des investigations bien menées doivent permettre l'obtention du bon diagnostic. - définir ou étayer des hypothèses de calcul : la détermination de caractéristiques mécaniques des matériaux, les épaisseurs des couches, la teneur en liant et en fine. 113

114 V-4- Procédure par étapes : L auscultation se base sur le recueil des éléments d information nécessaire pour établir un programme d entretien. Elle comporte trois phases : Etape 1 : basée sur la collecte des données globales ou à caractère continu sur la route, Etape 2 : subdivision de l itinéraire en zones de mêmes caractéristiques (homogènes), Etape 3 : identification du comportement de chacune des zones homogènes par des analyses plus avancées et plus profondes sur les sections témoins extraites de ces mêmes zones et cela selon leur longueur. Application à ces sections témoins un programmes d investigations détaillées, pour déterminer les caractéristiques du corps de la chaussée. La vérification de la transposition des résultats obtenus à l ensemble de la section homogène vient en dernier Fig.81 : les phases d auscultation V-5- Etape 1 : Inventaire des données : V-5-1- Données générales : V Nature de la liaison : Le réseau routier est un ensemble de liaisons qu il faut identifier de manière conventionnelle. L itinéraire est une liaison routière ou autoroutière identifiée par le numéro de la route selon les cas : - N de l autoroute, - N de la route nationale, RN, - N du chemin de wilaya, CW. Le tronçon est une partie de l itinéraire reconnu par : - Le numéro de la route nationale, de l autoroute ou du chemin de wilaya, - Le nom de la wilaya, - Les noms des localités qui limitent le tronçon, - Les points kilométriques origine et extrémité. 114

115 La section est la partie du tronçon, limitée par les points kilométriques (PK origine et PK extrémité). La voie se définie par les éléments d identification de la section du côté et du rang de la voie dans le sens croissant des PK. V Les localités traversées : Il conviendra d identifier les traversées de localités (wilaya, daïra, commune, lieu dit, etc.) et d indiquer d une manière claire, l entrée et la sortie de la localité par les points kilométriques (PK) correspondants. V-5.2- Historique : Les éléments historiques de la chaussée, qui concernent la structure et sa réalisation devront être recueillis auprès du gestionnaire du réseau.les information à recueillir nous permettent de connaitre l âge des différentes couches de la chaussée et leur évolution après la mise en service. Ces données sont telles que : - Renseignement sur la structure en place (nature, épaisseur de chaque couche, date des travaux, matériaux utilisés, etc.), - Nature et date des derniers travaux d entretien, - Localisation des travaux d entretien, - Zones à problèmes (inondations, points noirs, ensablement, enneigement, tassement, etc.). V-5.3- le trafic : La connaissance du trafic poids lourds est nécessaire pour : Établir le diagnostic : - expliquer et comprendre l évolution et la dégradation de la structure de chaussée, - évaluer le dommage structurel théorique en fonction du nombre de charges de référence ayant circulé sur la structure ; Proposer des solutions de conception : - calculer le nombre de charges de référence pour la durée de service retenue, - déterminer le type et l épaisseur de la couche de surface qui sont fortement fonction du trafic poids lourds journalier moyen annuel (MJA). Deux notions sont retenues pour évaluer le trafic supporté par une route : Le trafic journalier déterminé à partir de la MJA de la voie la plus chargée exprimé en classe de trafic Ti ; Le trafic cumulé correspondant au nombre de poids lourds par sens sur la voie la plus chargée pendant la durée de dimensionnement de la chaussée. Lors des compagnes de comptage une moyenne journalière est déterminée pour toutes les catégories de véhicules soit par comptage automatique, soit par comptage manuel -Le trafic journalier moyen annuel est évaluer suite à l application à la moyenne journalière des coefficients correcteurs pour le type de la liaison (saisonnière/ non saisonnière) et de conversion (essieux/véhicule) Les poids lourds, conformément à la norme NF P de janvier 1994, sont les véhicules de plus de 35 KN de poids total autorisé en charge. 115

116 Tab.23: Définition des classes de trafic Le taux annuel d accroissement du trafic est estimé à partir de l ensemble des postes de comptages permanents distribué sur le réseau. Le taux annuel d accroissement est généralement pris égal à 5%. Dans le dimensionnement, on prend en considération le trafic circulant sur la voie la plus chargée. Afin de répartir ce trafic par voie de circulation dans le cas d absence des informations précises, on applique les hypothèses suivantes : Cas d une route unidirectionnelle : Le trafic est égal à 100% du trafic journalier moyen annuel par voie de circulation dans le cas des routes à une seule voie.par contre, il est pris égal à 50% du TJMA dans le cas des routes à deux voies. Pour les routes à trois voies, on repartit le trafic en considérant 80% du TJMA par voie de circulation. Cas d une route bidirectionnelle : - A deux voies : le trafic est repartit équitablement sur les deux voies (TJMA/2), - A trois voies : le trafic est égal à50% du TJMA, - A 2x2 voies : le comptage se fait sur chaque sens, le trafic est pris égal à 100%du TJMA sur chaque voie de même sens, - A 2x3 voies, le comptage se fait sur chaque sens. le trafic est considéré à 80% du TJMA pour chaque voie de même sens. Le trafic cumulé des poids lourds, TC PL, est calculé : Soit à partir d une progression arithmétique r : Soit à partir d une progression géométrique q : Avec : TMJA : Trafic Moyen Journalier Annuel, représentant le nombre moyen de PL par jour, par sens, lors de la mise en service, éventuellement pondéré par la largeur de la chaussée et le nombre de voies de circulation par sens ; d : nombre d années de durée de service ou d ouverture à la circulation ; τ : taux de croissance linéaire annuelle du trafic à la mise en service ; q : taux de croissance géométrique annuelle du trafic à la mise en service. V-5-4- Données géotechniques : L objectif de la reconnaissance géotechnique est l identification de la nature et de l épaisseur des différentes couches constituants le corps de la chaussée ainsi que la nature du sol support. 116

117 La collecte des données géotechniques se réalise en trois phases : a- phase 1 : Elle consiste à collecter les documents existants (cartes géologiques, cartes géotechniques à échelle convenable) ainsi que les études géotechniques réalisées (sondages, essais de laboratoire situés sur le tracé étudié). b- phase 2 : Cette phase est une analyse des documents précités qui doit permettre de juger si ceux-ci sont suffisants au regard des formations traversées et du niveau de connaissance nécessaire. c- phase 3 : 1,20 à 1,50 V Nature de la plate forme : La reconnaissance géotechnique est basée sur la détermination : - la nature de la formation, - la nature des terrassements de l assiette - l appréciation de la stabilité des versants rencontrés, - localisation des formations impliquant des difficultés géotechniques : marécages, sol compressible, nappes. - La hauteur des remblais. V Sondages sous-chaussées et sous accotements : L objectif de ces sondages est de : - Connaitre les épaisseurs des couches constituants la chaussée, - Déterminer la nature et l état des matériaux constituants ces couches, - Identifier les caractéristiques géotechniques du sol support. Généralement, l emplacement d un sondage tous les un à trois kilomètre s avère suffisant sauf dans le cas ou le sol présente une forte hétérogénéité. Les sondages doivent être placés à «cheval» entre l accotement et la chaussée. Accotement 0,50 à 0,80 1,30 à 1,50 0,60 0,50 à 0,80 En rive Axe longitudinal de la chaussée En axe Accotement Fig.82 : Vu en plan de l emplacement des sondages La coupe de sondage doit comporter des informations telles que mentionnées sur la figure ci-après : 117

118 H 6 cm 15 cm 20 cm Enduits superficiels successifs Grave concassée 0/40 poluée Tout venant d'oued 0/80 argileux Présence de gros éléments Sol support Fig. 83 : coupe d un sondage V-5-5- Données géométrique : Le repérage doit se faire faire systématiquement entre deux bornes kilométriques consécutives pour limiter le risque d erreur. Les longueurs se mesurent à l aide d un compteur métrique adapté au véhicule ou par le chaînage. L ingénieur doit mesurer : - La longueur inter-borne kilométrique, - Les distances d ouvrages de drainage, d intersections etc par rapport à la borne prise comme étant origine, - Les longueurs des ouvrages d art, La mesure des largeurs de chaussée et des accotements se font au niveau : - De chaque rétrécissement, - D un dédoublement de voies, - Des murs de soutènement, des tunnels, des ouvrages d art, des ouvrages de drainage, - Des carrefours. V-5-6- Données sur l assainissement : Vu le rôle important de l eau sur la route et en particulier sur la chaussée, les données concernant l assainissement et le drainage doivent être prises avec un maximum d attention. On prend en considération les ouvrages suivants : - Les fossés : état, géométrie, exutoires, drains longitudinaux...etc ; - Au niveau des accotements : pente transversales, saignées etc ; - Points hauts et points bas du profil en long : fossés de pied de talus ou de crêté, drains...etc. V-5-7- auscultation visuelle : Le relevé de dégradations de surface est un indicateur de base de l appréciation de l état des chaussées. Les réparations sont aussi signalées car elles révèlent l existence de dégradations antérieures. V Procédé du relevé : Le relevé visuel s effectue soit par identification directe où l ingénieur doit parcourir l itinéraire pour reporter les informations sur les fiches descriptives, soit par identification photographique automatique à l aide d appareils à grand rendement. 118

119 V Évaluation de l orniérage : Le système d évaluation «bidimensionnel» est le système le plus employé dans les relevés de dégradations. Il consiste, suite à l inspection visuelle détaillée, à évaluer selon une échelle de valeur l état d une chaussée à partir des deux paramètres «étendue» et «gravité» de la dégradation. L étendue est la longueur endommagée par rapport à la longueur totale de la sous section pour les dégradations linéaires telles que les ornières. Gravité est la profondeur de l ornière en mm. Fig.84 : paramètres «étendue et gravité» dans une ornière La combinaison de ces deux paramètres permet d apprécier l importance de cette dégradation en cinq niveaux au moyen de la matrice de conversion suivante : E G < 20 mm 20 à 40 mm > 40 mm < 10% à 50% > 50% Tab.24: Importance de l orniérage en fonction de l étendue et la gravité. V-5-8- Auscultation automatique : V mesure de déflexion : La déflexion est la déformation élastique mesurée dans les bandes de roulement de la voie lente.la déflexion dépend principalement de la vitesse d application du chargement, de la variation de portance du sol support ainsi que la variation des épaisseurs du corps de chaussée. V Mode d acquisition du paramètre «Déflexion» : On peut réaliser les mesures soit : V De manière continue : Selon le mode opératoire D1 de la méthode d essai LPC 39. Le pas de mesure est fixé par le type d appareil : Déflectographe (NF P à 5) : a- définition : Sous l'action d'un poids lourd en mouvement à vitesse constante le déflectographe mesure le bassin de déflexion d'une chaussée. Il permet d'appliquer les différents modes opératoires de la méthode LPC n 39 de mesure de déformabilité de surface. 119

120 Fig.85 : Déflectographe La mesure de déflexion s effectue entre chaque jumelage de l'essieu arrière du véhicule par des bras palpeurs munis de capteurs rotatifs et articulés sur une poutre de référence. Celle-ci est désolidarisée du véhicule à intervalle régulier pour effectuer une mesure. Le véhicule poursuit sa progression à vitesse constante et on enregistre la déflexion jusqu'à ce que les jumelages viennent légèrement en avant des patins palpeurs. La poutre est alors prise en charge par un système de traction, ramenée vers l'avant dans sa position initiale, pour un nouveau cycle au point de mesure suivant. Le pas de mesure est fixe et ne dépasse pas 5m. Le type de déflectographe doit être adapté au type de structure. Dans le cas où il ya succession de structure de types différents, on devra en tenir compte dans l interprétation de la déflexion, en particulier lors de la modélisation. b- Principe : Le déflectographe se présente sous la forme d'un camion porteur d'un dispositif de mesure placé sous le châssis. Lors de mesure, le véhicule porteur se déplace à une vitesse fixe. Grace à la poutre de mesure qui repose sur la chaussée, deux mesures sont réalisées (axe et rive) et cela avant qu elle soit tractée vers l avant pour qu elle repose à nouveau. Pour assurer la maniabilité de l'engin, le déflectographe a été conçu sur un porteur d'empattement de cinq mètres. Ainsi, même les itinéraires les plus sinueux peuvent être parcourus. Il est possible de conserver la poutre vers l'avant pour prendre un virage serré ou de remonter l'ensemble de mesure pour franchir un obstacle. Si des mesures sont nécessaires, en virage, la position de la poutre est asservie à la direction du poids lourd via un vérin hydraulique qui place la poutre sur la trajectoire en virage de l'essieu arrière. Pour assurer le retour vers l'avant de la poutre, la traction s'effectue par des galets montés sur un rail linéaire actionné par un moteur hydraulique et pour assurer sa pérennité, un système mécanique la guide pendant la phase de mesure pour éviter tout écrasement par le camion porteur. 120

121 Fig.86 : poutre de mesure Lors des mesures, il est possible de saisir simultanément des éléments facilitant le repérage et l'interprétation des mesures. L'ensemble des informations collectées sont enregistrées en fonction de l'abscisse dans des fichiers textes utilisables dans des tableurs. Le déflectographe est qualifié en classe 2 de la méthode d'essai LPC n 39 sur tous les types de structure tant à 3,5 km/h qu'à 7 km/h pour la mesure de déflexion maximale. c- Caractéristiques - La vitesse d'avance est fixée à la vitesse voulue : pas de 5 m : 3,5 km/h ; pas de 10 m : 7 km/h. - L'abscisse de mesure est donnée à 0,1 m près. - La résolution est de 0,01 mm. - La température de surface est prise en chaque point de mesure à 1 C près. 121

122 Fig.87 : Exemple des résultats de mesure de déflexion. Curviamètre (NF P ) : a- définition : Cet appareil permet la mesure en continu et rapide de la déformée (en 100 points) des chaussées le long d'une frayée de mesure par le passage d'un jumelage chargé ( kn). Dans ce cas la mesure s effectue uniquement sur la bande de roulement côté rive. Le pas de mesure est égal à 5m. Fig.88 : Curviamètre 122

123 b- Caractéristiques de mesure : - sensibilité de la mesure de déflexion : 0,03 mm, - la vitesse est de l ordre de 18 km/h déformées mesurées par heure, - capacité d'auscultation de 50 à 100 km par jour selon le réseau. c- Applications : - évaluation de la portance de réseaux, - localisation des zones de portance déficientes, détermination de sections homogènes, - collecte de données de base pour optimiser les solutions d'entretien, - réalisation de projets de renforcement, - évaluation des performances de nouvelles structures et de nouvelles méthodes de dimensionnement et de construction V De manière ponctuelle : La poutre Benkelman (norme NF P ) : a- Définition : La poutre Benkelman permet la mesure statique et ponctuelle de la déformation des chaussées par un essieu de véhicule, ou lors d un essai à la plaque sur les types de chaussée suivants : souples ; Bitumineuse épaisses ; Inverses. La poutre Benkelmann est utilisée sur des sections dont le linéaire est compris entre 500 et mètres. Au delà de mètres, elles sont du domaine des mesures à grand rendement. Fig.89 : poutres Benkelman b- Principe : La poutre Benkelman est constituée d'un fléau (démontable en deux parties) qui s'articule autour d'un axe monté sur roulements à billes et d'un châssis reposant sur le sol par 3 pieds sur rotules réglables en hauteur. L'horizontalité de la poutre Benkelman est contrôlée par un niveau à bulle. Le comparateur au 1/100 mm électronique se monte sur l'extrémité du châssis, par son oreille de fixation. La mise à zéro très facile à effectuer se termine par un réglage fin du pied arrière de la poutre Benkelman. 123

124 Une position de blocage par goupille est prévue pour le transport sur chantier d'un point à un autre. L'ensemble fléau châssis ainsi immobilisé protège le comparateur. La distance du palpeur à l'axe d'articulation étant le double de celle de la touche du comparateur, les valeurs lues sur celui-ci représentent la moitié du déplacement du palpeur. Du FWD (déflectomètre à masse tombante) : a- Définition : Le déflectomètre à masse tombante FWD (Falling Weight Deflectometer), est un appareil d auscultation des chaussées. Fig.90: FWD (déflectomètre à masse tombante) Le défléctomètre est monté sur une remorque et se compose de trois systèmes distincts, soit le système de chargement, le système hydraulique et le système électronique. ). Un système d acquisition de données situé dans le véhicule tracteur permet de contrôler l exécution des essais et d enregistrer les données sur fichiers informatiques. Fig.91 : Vue des trois systèmes principaux du déflectomètre. Un système d acquisition de données situé dans le véhicule tracteur permet de contrôler l exécution des essais et d enregistrer les données sur fichiers informatiques. b- Principe : Le principe de l essai consiste à reproduire la sollicitation due au passage d'un véhicule lourd et à mesurer la réaction de la chaussée en mesurant le bassin de déflexion à l aide de neuf géophones. Le 124

125 premier géophone est situé dans une cavité aménagée au centre de la plaque de chargement. Les autres sont placés sous la remorque le long d une tige mobile de 2,25 m et peuvent être positionnés aux endroits désirés selon les besoins. Fig.92 : a) Le système de masse tombante, b) Suivi du bassin de déflexion Le chargement dynamique produit est mesuré à l aide d une cellule de charge et peut varier de 7 à 125 kn selon le poids de la masse et la hauteur de chute. La charge standard utilisée pour l'analyse structurale des chaussées est habituellement de 40 kn, soit la moitié de l essieu de référence. La masse est montée à la hauteur voulue puis laissée en chute libre grâce à un signal électrique. L impulsion est transmise par un amortisseur de caoutchouc à une enclume reposant sur une plaque d acier circulaire de 300 mm de diamètre (ou 450 mm) qui peut s incliner jusqu à 6 de l horizontal pour mieux épouser la surface. Une membrane de caoutchouc placée entre la plaque et le revêtement permet de répartir uniformément les contraintes. La durée de l impulsion semi-sinusoïdale générée est typiquement de 25 à 30 millièmes de seconde, ce qui correspond au temps de chargement produit par un camion circulant de 65 à 80 km/h. c- Application : Les résultats de relevés FWD sont utilisés pour diverses activités d auscultation et de dimensionnement de chaussées, comme : - Calcul des modules de déformation ou d autres paramètres mécaniques de différentes couches composant une chaussée. - Évaluation du transfert des charges entre des dalles sur chaussées rigides (béton de ciment). - Modélisation des dommages infligés à la chaussée dans certaines conditions particulières de trafic. - Prévision de son espérance de vie, sur le plan de la fatigue structurale et de l orniérage à grand rayon. - Estimation des besoins de renforcement d une chaussée. - Recherche spécifique dans le domaine de la mécanique des chaussées. V Valeurs caractéristiques pour le paramètre déflexion: La moyenne des déflexions maximales (d m ) d i : déflexion au point i. 125

126 L écart type des déflexions maximales (σ) : La deflexion caractéristique : Pour chacun des tronçons homogènes considérés, on déterminera la déflexion caractéristique. On traitera séparément l ensemble des déflexions correspondant à chacune des rives auscultées ainsi que pour l axe de la chaussée. NB : Les mesures de déflexion sont fonction de la température dans les matériaux bitumineux, un coefficient correcteur de la déflexion caractéristique est alors introduit pour les ramener à la température conventionnelle de 15 C à l aide de la formule suivante : Avec : D 15 C : déflexion à 15 C ; D T : déflexion mesurée à la température T (Relevée à mi-hauteur des matériaux bitumineux) ; K : coefficient fonction du type de structure. Tab.25 : Coefficient K correspond à chaque type de structure. 126

127 Fig.93 : Facteurs de correction des mesures de déflexion en fonction de la température pour les différentes structures. V Classes de déflexion : La valeur caractéristique de la déflexion constitue un indicateur du comportement mécanique de l ensemble/support de chaussée. Cet indicateur qui dépend du type de la chaussée est lié généralement à une classe de déflexion. Classes D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 Seuils de déflexion 20 à 30 à 45 à 75 à 100 à 150 à 200 à 0 à19 caractéristique en /100 ème mm V Rayon de courbure sous charge : Tab.26: Classes de déflexion caractéristique Lors de son passage, la charge provoque un déplacement vertical en un point de la chaussée, la déflexion, qui est fonction de la distance de la charge roulante au point considéré. Pour une certaine position de la charge mobile, la déflexion atteint un maximum d. Au voisinage de ce point de déflexion maximale, la déformée de la chaussée se caractérise par un rayon de courbure R. 127

128 Fig.94 : Déflexion et Rayon de courbure de la déformée sous charge mobile. La déflexion d reflète la rigidité globale de la chaussée. Le produit d x R caractérise la rigidité relative du corps de chaussée par rapport au sol support et de ce fait peut être utilisé dans l évaluation de la qualité des chaussées à couche de base traitée. Le rayon de courbure est plus sensible que le paramètre déflexion aux variations : De qualité des couches traitées (MLTH, Grave Bitume), en particulier pour la partie supérieure des couches de base (MLTH) ; D épaisseurs des assises traitées (MLTH, GB) ; Les conditions d interfaces des couches ; De température des couches bitumineuses. Ce paramètre sera représentatif : Pour les chaussées bitumineuses épaisses et les structures mixtes de l évolution par fatigue du module des couches bitumineuses, sous réserve de bien intégrer les conditions de fonctionnement (température, fréquence) ; Pour les structures à assise traitée aux liants hydrauliques des défauts de qualité en place des matériaux traités ou des défauts d interface. Le rayon de courbure nécessite de bien connaitre les conditions de mesures (températures dans les couches, vitesse d application de la charge et comportement des matériaux bitumineux en fonction de ces paramètres). L interprétation des mesures de rayon de courbure devient délicate lorsque la température moyenne des matériaux bitumineux est supérieure à 25 C (ou la température de surface supérieure ou égale à 35 C) V mesure de l uni : Sous l effet du trafic et par défauts de construction, des irrégularités géométriques ainsi que des dégradations apparaissent à la surface des chaussées. Ces irrégularités présentent l uni (longitudinal et transversal) des chaussées. L uni est considéré comme étant un indicateur de qualité d usage. L uni peut être mesuré par plusieurs types d appareils existants à travers le monde donnant un indice de rugosité international International Roughness Index (I.R.I). En Algérie, deux appareils sont employés en l occurrence le BUMP INTEGRATOR (BI) et l analyseur de profil en long (A.P.L.25). 128

129 V Uni longitudinal : Différents appareils peuvent être utilisés pour la mesure de l uni longitudinal, tels que l analyseur de profil en long (APL). Analyseur de profil en long : a- Définition: Appareil destiné à la mesure du profil en long des chaussées en service ou en cours de construction, selon la norme NF P et la méthode LPC n 46. Il permet de localiser et de quantifier les défauts d uni provenant de dégradations sous l action du trafic, ou survenant lors de la réalisation des couches successives constituant la chaussée. Fig.95: analyseur de profil en long (APL) b- Principe : La mesure s'effectue par l'intermédiaire d'une ou deux remorques APL tractées dans les traces normales de la circulation. Les défauts d uni du profil sont traduits en signaux électriques. Fig.96 : Schéma de principe Chacune de ces remorques est constituées par : Un bras très rigide équipé d'une roue, type vélomoteur, 129

130 Un châssis lesté reposant sur le bras par un ressort et un amortisseur étudié de manière à assurer un excellent contact de la roue sur la chaussée, Un pendule inertiel basse fréquence servant de référence pseudo-horizontale. Les déplacements verticaux de la roue se traduisent par un débattement angulaire de la poutre mesuré par rapport au fléau horizontal d un pendule inertiel, indépendamment des mouvements du véhicule tracteur. Cette mesure est assurée par un capteur de déplacement angulaire, associé au pendule. Le signal électrique produit est enregistré après amplification, ce qui conduit à l enregistrement de l amplitude des ondulations de la surface de roulement dans une plage de plus ou moins 100 mm, pour des longueurs d onde variant, suivant la vitesse du véhicule, de la plage 0,5-20 m à la plage 1-50 m. L alimentation électrique de l appareillage de mesure et d enregistrement, embarqué, est assurée par le dispositif de génération électrique du véhicule tracteur. Un dispositif précis d affichage de la vitesse permet de la maintenir constante entre 4 et 40 m/s. L acquisition, la mémorisation et le traitement des mesures se font par l intermédiaire d un microordinateur ; l analyse peut se faire suivant diverses procédures choisies par l utilisateur. c- Descriptif : Le capteur de relevé de profil est un dispositif du type remorque légère mono cycle constitué : d un bras porte-roue non suspendu en alliage léger, dans lequel sont implantés, le système pendulaire de mesure des amplitudes des variations de profil et le capteur de localisation de leurs positionnements, la roue de type cycle léger dont la circularité et l équilibrage sont minutieusement vérifiés, d un châssis tubulaire mécano-soudé, lesté, suspendu par l intermédiaire d un dispositif ressortamortisseur dimensionné pour garantir une réponse constante de l ensemble sur la bande passante de l appareil. Il est équipé des organes de signalisation conformes aux règles applicables en vigueur. Le module électronique-informatique, installé dans le véhicule tracteur est une unité configurée à partir d un micro-ordinateur industriel équipé de cartes d acquisition rapide, de dispositifs de stockage des résultats des mesures et d une alimentation stabilisée 220 V AC ou 12 V DC. Le poste opérateur est équipé d un écran plat à dalle tactile et d un clavier-souris, le conducteur disposant d un afficheur spécifique. Fig.97: le poste opérateur d- Caractéristiques : 130

131 d-1- Caractéristiques métrologiques : - Amplitude verticale : ± 80 mm, résolution 0.1 mm - Distance horizontale : résolution 0.05 m, précision 0.1 %, - Bande passante en fréquence : 0.4 Hz 30 Hz, - vitesse de mesure : de quelques km/h à 144 km/h, - Pas d acquisition longitudinale : 0.05 m, - Grand rendement et grande vitesse de mesure (jusqu à 144 km/h), - Indépendance du type de véhicule, - Indépendance des remorques et de l ensemble électronique, - Multi-indices : pratiquement tous les indicateurs d uni peuvent être calculés (IRS, NBO,...). d-2- Caractéristiques dimensionnelles : Remorque : - Dimensions : L = 2.30 m ; l = 0,55 m ; h = 1,22 m (signalisation comprise) - Masse : 120 kg - Charge de l attelage : 45 kg Unité électronique-informatique : - Dimensions : l = 0,53 m ; h = 0,30 m ; p = 0,55 m - Masse : 36 kg. Fig.98: pendule de l analyseur de profil en long e- Analyse des mesures et présentation des résultats : Le premier résultat de la mesure consiste à fournir les valeurs numériques des élévations des profils relevés. Les données sont analysées en termes d indicateurs d uni et/ou de densité spectrale de puissance (DSP). La plupart des indicateurs d uni calculés dans le monde peuvent être obtenus à partir des mesures APL, dont l index international IRI. En France, les indicateurs d uni les plus fréquemment utilisés sont : les notes par bandes d onde (NBO) qui résultent d une mesure à 20 m/s puis d une analyse qui passe par le calcul d indices d uni qui se rapportent à aux : - Petites Ondes (PO): Ce sont des défauts de longueur d onde inférieure à 3 m et d amplitude de l ordre de quelques mm. Des vibrations, parfois quelques secousses d amplitude supérieure dues à des joints de reprise, ornières, nids de poule etc. 131

132 - Moyennes Ondes (MO) : Ce sont des défauts de longueur d onde comprise entre 3 et 10 m et d amplitude de plusieurs mm. Comme dans le cas des tassements de remblai (au niveau des ouvrages d art) engendrant un flottement de la suspension du véhicule. - Grande Ondes (GO) : ces flottements peuvent être classés dans la gamme des grandes ondes lorsque la longueur du défaut est comprise entre 10 et 45 m. Le coefficient APL25 (CAPL25) qui résulte d une mesure à 6 m/s puis d une analyse en moyenne arithmétique par tronçon de route de 25 m des amplitudes des ondes de longueur inférieure à 13 m. V Uni transversal : Il existe plusieurs types d appareils sophistiqués pour mesurer l uni transversal tels que TUS et PALAS. Ces appareils permettent la mesure du profil transversal de la chaussée selon la méthode d essai LPC n 49. Transversoprofilomètre à ultrasons : a- Définition : TUS est un appareil destiné à fournir indicateurs caractérisant le profil en travers de la chaussée selon un pas donné et permet ainsi le calcul de différents indices et quantificateurs couramment employés pour décrire «l uni transversal» d une chaussée. Fig.99 : Le TUS (Transverso-profilomètre à Ultra-Sons) mesure l orniérage des revêtements. Quelles que soient la structure de la chaussée et la nature de son revêtement, le TUS peut mesurer son profil en travers. TUS est conçu pour fonctionner sur tout véhicule roulant à une vitesse variable en s insérant dans le trafic ; il peut donc être fixé sur n'importe quel véhicule léger ou lourd. TUS fonctionne de jour comme de nuit, sur chaussée sèche ou légèrement humide (sans projections d'eau), indépendamment de l'ensoleillement. Ce moyen d essai est généralement mis en œuvre par deux personnes (chauffeur + opérateur). b- Principe : 132

133 Le dispositif comporte une règle de 2.50 m d'envergure, positionnée à l avant de tout type de véhicule supportant 13 capteurs à ultrasons espacés de 20 cm qui mesurent simultanément les distances Règle- Chaussée, d un boîtier distance et d un logiciel sous Windows permettant l acquisition, le traitement, et l édition de résultats. Fig.100: la règle du TUS Le déclenchement des mesures est commandé par un capteur de distance qui envoie l'ordre d'acquisition chaque fois que la distance inter-profil est parcourue. Un traitement, en fin de mesure, permet la création de deux fichiers résultats. Le premier comporte les valeurs d altitude des profils mesurés en fonction de la distance parcourue. Le second fournit les indicateurs de déformations transversales répondant à la méthode d essai LPC n 49 et la norme française NF Les principaux indicateurs sont : - orniérage (indice et amplitude) ; - déplanéïté (indice et amplitude) ; - déformation totale (indice et amplitude). c- Caractéristiques de mesure : - Largeur de relevé : 2.50 m - Distance entre capteurs : 0.2 m - Précision des capteurs US : 3*10-4 m - Précision sur les indicateurs de déformations : 2.5*10-3 m - Précision du capteur de distance : < 0.1 % - Pas d échantillonnage fixe entre profil : paramétrable en fonction de la vitesse max. de mesure : 0.5 < pas < 10 m - vitesse de mesure : variable en cours de mesure et limitée par le pas d échantillonnage (ex : V < 100 km/h pour pas = 3m) - Conditions extérieures : toutes sauf pluie et neige - alimentation en 12 volts sur batterie du véhicule - Consommation : Température de fonctionnement : 0 C à + 35 C - Taux d humidité (sans condensation) : 10 à 90 % 133

134 Fig. 101 : Exemple de profil en travers individuel relevé par TUS Fig.102: Vue d une rive de chaussée déformée et profil TUS correspondant Fig.103 : Exemple de schéma itinéraire représentant les indicateurs en fonction de l'abscisse 134

135 Le transversoprofilomètre à laser (PALAS) : a- Définition : Le transversoprofilomètre à laser permet de relever le profil en travers des chaussées sans contact, à vitesse élevée (jusqu à 90 km/h), tous les 10 m en temps réel, sur une largeur de 4 m, sans débordement de matériel hors du gabarit du véhicule porteur. Fig.104 : Le transversoprofilomètre à laser (PALAS) b- Principe : Le dispositif de mesure, installé sur un véhicule monospace (type Renault Espace), est constitué par : - un système de génération de nappe lumineuse plane (à base de diodes laser), interceptant la chaussée sous un angle de 15 en produisant une trace lumineuse transversale, - un système d observation de la trace composé de deux caméras CCD, - un système d analyse d images qui génère un fichier des coordonnées des 175 points décrivant la géométrie des 4 m de la trace. 135

136 Fig.105 : Principe de fonctionnement du PALAS. L exploitation différée de ce fichier permet de calculer les profondeurs et largeurs des ornières, la déplanéité, le bombement, la déformation totale de chacun des profils. La mesure simultanée des roulis, tangage et cap du véhicule par un système gyroscopique permet de calculer le dévers du profil, les hauteurs d eau retenues, et les rayons de virage. c- Caractéristique : - Largeur de profil ausculté : 4m, - Vitesse : 0 à 90 km/h, - Mesure dans le flux de circulation, - Pas de mesure : 10 m - Données supplémentaires : orniérage profil 3D de la chaussée, - Contrainte : chaussée sèche. V-6- Etape 2: Découpage de l itinéraire en zones homogènes Implantation de zones témoins : Une zone homogène fait référence à des données : - de situations (agglomération ou rase campagne), - d histoire (structure, trafic, date de réalisation) - de caractéristiques de la chaussée identiques. Pour découper l itinéraire en zones homogènes, il faut s appuyer sur les pré-découpages issus : - dégradations, - déflexion, - rayons de courbures mesurés - drainage, géométrie et accotements dans le cas des chaussées souples. V-6-1- Le pré-découpage à partir des dégradations : Ce pré-découpage s effectue visuellement. L itinéraire est subdivisé en sections élémentaires de longueur fixe (plus souvent 100m). Sous forme d un code graphique ou de couleur une classe de dégradation (orniérage : O i ) est affectée à chaque section correspondante selon la gravité. Pour les types de chaussées souples, inverses et bitumineuses épaisses, les dégradations les plus importantes à prendre en compte pour le découpage sont dans l ordre : - orniérage à grand rayon et affaissements, - faïençage et fissurations. 136

137 V-6-2- Le pré-découpage à partir des déflexions : S effectue visuellement en le comparant à la déflexion caractéristique et automatiquement selon le mode opératoire D1 de la méthode d essai LPC n 39. Comme dans le cas précédent, l itinéraire est découpé en sections élémentaires de longueur (plus souvent 100m) auxquelles on affecte, sous forme d un code graphique ou de couleur, la classe de déflexion (D i ) correspondante. V-6-3- Le pré-découpage à partir du rayon de courbure : L itinéraire est subdivisé en sections élémentaires de longueur constante (100m), A chaque section, on affecte, sous forme d un code graphique ou de couleur, une classe de rayon (R i ) correspondante. V-6-4- Détermination des zones homogènes : Après la comparaison et l analyse ainsi que l agrégation des differentes sections élémentaires, on caractérise les zones homogènes.a partir des dégradations, des déflexions et des rayons de courbure, on peut déterminer avec plus d exactitude les extrémités des zones caractérisées. Fig.106 : Exemple de découpage en sections élémentaires suivants les classes des différents paramètres V-6-5- Visite pour implantation des sections témoins et observation des relations entre les paramètres relevés et l environnement : 137

138 Afin de choisir une méthode de réhabilitation et de renforcement, il est nécessaire de savoir la différence entre les défauts concernant le corps de chaussée lui-même et les défauts extérieurs. Les observations sur l environnement de la chaussée permettent d avoir une idée des risques de mauvais fonctionnement de l assise pour les causes externes. Malgré l importance de ces observations, il n existe pas de démarche méthodologique d observation bien codifiée, comme dans le cas de dégradation de surface des chaussées. V-6-6- Implantation des sections témoins : Ces sections témoins doivent permettre de comprendre les origines des dégradations constatées. Pour cette raison des essais complémentaires (carottage et sondage) s imposent. Les contraintes de sécurité et d exploitation de la route sont prioritaires dans le choix de l implantation de ces sections. Une section témoin peut être l ensemble de la section étudiée. V-7- Phase 3 : Investigations complémentaires sur les sections témoins : V-7-1- Mesures de rayons de courbure sur zones témoins : La modélisation du comportement des structures bitumineuses épaisses à fort trafic et des structures à assise traités aux liants hydrauliques ou mixtes nécessitent la disposition de ce paramètre. Compte tenu de la dispersion de comportement pouvant être rencontrée, le nombre de point de mesure doit au minimum dépasser 10 par zone de 200 m. V-7-2- Sondages : On peut reconstituer une coupe transversale de la chaussée afin de cerner l état et le comportement de la chaussée. Un à deux sondages doit être réalisé sur chaque zone homogène pour les études en rase compagne avec un minimum d un sondage par kilomètre sur les chaussées souples. Pour les études en traverse d agglomération, la structure est souvent très hétérogène et le nombre de sondages doit être plus important. V-7-3- Carottage : Les carottages sont réalisés suivant la méthode LPC 43. Ils sont réalisés dans le but de définir les caractéristiques générales des couches liées de la section témoin telles que (la nature et l état des matériaux, les épaisseurs, conditions aux interfaces etc.), ainsi que détecter les origines et la propagation de la dégradation. Lors des carottages, le relevé des informations se fait selon la méthode LPC 43 pour la qualification des matériaux ainsi que leurs interfaces. On distingue trois cas pour la qualité des les interfaces : Collées : - bon accrochage, - bonne liaison ; Semi-collée : - liaison détruite au carottage, - paroi lisse au niveau de la liaison, Décollée : - paroi avec formation d une cavité au niveau de la liaison - érosion des bords des deux couches concernées - présence de pollution au niveau de l interface 138

139 Pour les matériaux, la classification se fait pour chaque sous-couche en prenant en considération la qualité de la carotte et celle des parois ainsi que l état de l interface. Pour expliquer quelques phénomènes tels que le fluage des enrobés, les carottes prélevées sont soumises à des essais de afin de déterminer des propriétés des matériaux de l infrastructure (type, condition d humidité, indice de plasticité et résistance), des matériaux des fondations supérieure et inférieure granulaires (type, épaisseur, condition d humidité, granulométrie, teneur en matériaux concassés, etc.), des enrobés (pour chaque couche ou type de mélange, dans l ornière et à l extérieur de celle-ci. Tab.27: Classification des matériaux des sous-couches. Les essais d ovalisation sont réservés aux routes à fort trafic, ils permettent: - la vérification du fonctionnement de la structure (interfaces collés ou non), - le calage de la modélisation de la structure et la détermination des élongations à la base de la structure lorsqu elle est couplée à la mesure du rayon de courbure et à un essai de module. - La précision de l évolution de structures présentant un bon comportement malgré un endommagement théorique. 139

140 Fig.107: Exemple de schéma itinéraire pour des chaussées souples. V-8- Conclusion : Après la recuiel des données d auscultation, et après les profils et les carottes, on analyse les résultats pour déterminer le type (ou les types) d orniérage qui a eu lieu et les causes connexes Quand il n y a aucune ornière dans la couche de béton bitumineux la plus basse (c.-à-d. que le dessus de la fondation supérieure granulaire est plat), l orniérage se situe manifestement dans la ou les couches de béton bitumineux, sous forme d orniérage dû à la densification ou à l instabilité des enrobés, ou aux deux à la fois. Cela se fait de manière à déterminer la stratégie d atténuation la plus appropriée, et technique de réhabilitation convenable. 140

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143 VII- 1- Introduction : Dans ce chapitre, on s intéresse à l étude de l orniérage des routes dans la wilaya de Tizi-Ouzou. L orniérage de la route est analysé dans une série de fiche que l on retrouvera ci-après. Ces fiches correspondent à trois différentes routes ; celle de la RN72 qui relie la localité de Tigzirt à celle de Tizi- Ouzou, de la route Chaoufa-Souamaa et de la route de Djebla. Une description illustrée, donnant les causes possibles et décrivant le processus de dégradation ainsi que sa gravité et son étendue. Une méthode d intervention avant ou après la dégradation. Donc notre travail est basé sur trois phases essentielles : - Observations et mesure : caractériser l orniérage et évaluer son importance en l exprimant par ses dimensions (profondeur, largeur et longueur). - Recherche des causes : cette recherche doit être exhaustive et comporter non seulement une observation minutieuse des abords, mais encore une recherche historique. - Préconisation des remèdes : nous essaierons dans toute la mesure du possible d apporter d abord un remède aux causes sinon un remède aux effets. VI-2- Description de la route nationale 72 : La route nationale 72 est une route coloniale (ancienne) qui a pour longueur totale 35,5 km. Elle prend naissance au niveau de la RN 24 PK 128 au lieu dit TIGZIRT. Elle traverse les localités d EL KALAA au PK 7 et croise la RN 71 au PK 13 au col dit la CRÊTE, puis descend sur MAKOUDA en traversant plusieurs villages notamment SAMGHOUNE pour aboutir au pied mont à STITA au PK 25. Le relief ainsi traversé est à caractère montagneux, le sol support est à prédominance schisteuse friable avec une zone en remblais, s agissant d un terrain accidenté. Cette route nationale présente une forte sinuosité et une forte déclivité (rampe/ pente).la largeur de ce tronçon de route est de 7ml. A partir du pied mont de STITA, cette route traverse une zone vallonnée, dont le sol est argileux pour aboutir au pont STITA situé au PK 29. Cette portion de route présente des déformations dues notamment au gonflement du sol support avec des remontées d éléments fins. La sinuosité est moyenne et la déclivité est faible. La largeur de ce tronçon est 6ml. Du PK 29 (pont STITA) la route suit une courbe de niveau le long d oued SEBAOU pour aboutir au pont sur oued SEBAOU (pont de BOUGIE). Les sols traversés sont durs (rocheux) et de ce fait la route est étroite présentant rarement des accotements. La sinuosité est très forte aux faibles rayons. Le reste de route (environ 1,5 Km) qui la relie à la RN 12 traverse le pied mont de REDJAOUNA. La largeur est variable de 5,5 à 6 ml. La route nationale 72 est une route qui desserve le littoral, son trafic routier est saisonnier. Le TJMA calculé en 2002 est de Le caractère du transport lourd chargé est dans le sens TIZI-OUZOU TIGZIRT vu que son rôle est l approvisionnement des populations locales. 143

144 Autre Orniérage Chaussée Environnemen t VI-3- Résultats de l enquête effectuée sur la RN 72 : Fiche N 1 du relevé de dégradation «orniérage» Wilaya : TIZI-OUZOU Date du relevé : 04/05/2011 RN 72 Tronçon : TIZI-OUZOU TIGZIRT PK début : 4 PK fin : 11 Nature géologique Nappe Rocheux (schiste) Constat : Apparition d un orniérage généralisé à Déclivité Plat et côte faible rayon accompagné d un ressuage Remblais et déblais déblai à quelques endroits au milieu de la Absence de toute sorte de chaussée. Ralentisseurs ralentisseur aux endroits de l orniérage Fossé ACCT G Largeur Chaussée ACCT D Nature de la chaussée Existant sur le côté gauche 1m à 3m 7m 0,5m à 1m souple Bandes ou il ya apparition d orniérage 6 cm Corps de la chaussée Type de revêtement Renforcement Date du dernier renforcement Épaisseur du renforcement Bande D Position Bande G Localisé ou généralisé Forme Grand Moyen Rayon Petit Nature Fissures Structurel d usure d instabilité Position Ouvertures Faïençage Autres Béton bitumineux oui Juillet cm Existant sur la bande gauche localisés et généralisés elliptique Orniérage localisé au niveau des courbes intérieures Orniérage généralisé apparent autour de l axe de la chaussée petites Existant sur l orniérage localisé Comme il ya aussi apparition de quelques orniérages localisés sur la bande gauche dont la surface ne dépassant pas 4m 2. Causes probables : -excès de fine et de bitume. -le trafic circulant dans les deux sens sur les bandes médianes de la chaussée (danger aux abords droit de la route). -remontée de fines aux endroits de l orniérage localisé. Explication : -Cette chaussée est empreinte généralement par un trafic irrégulier (hiver, été) vu son caractère touristique. L orniérage généralisé est dû aux: -relief très accidenté, ce qui engendre une circulation qui se fait sur la partie gauche voir médiane. -la forte déclivité, donc effort de freinage. La chaussée présente une sinuosité importante ce qui favorise l orniérage localisé. Le ressuage est le résultat d une mauvaise formulation (excès de bitume) ce qui favorise l orniérage. 144

145 Autre Orniérage Chaussée Environnemen t Fiche N 2 du relevé de dégradation «orniérage» Wilaya : TIZI-OUZOU Date du relevé : 04/05/2011 RN 72 Tronçon : TIZI-OUZOU TIGZIRT PK début : 18 PK fin : Nature géologique Rocheux (schiste) Constat : Nappe / Il ya lieu de remarquer : Déclivité rampe -l existence d un orniérage sur l axe et les Remblais et déblais remblai deux rives droite et gauche avant le Ralentisseurs Présence d un ralentisseur ralentisseur (soit après le ralentisseur dans le sens montant TIZI-OUZOU TIGZIRT). Fossé Existant mais mal entretenu -cet orniérage est beaucoup plus important ACCT G 2m sur la rive gauche que sur la partie droite, Largeur Chaussée 7m mais la bande centrale est de loin la plus ACCT D 1,5m profonde et accompagné d un faïençage à Nature de la chaussée souple grandes ouvertures. A 2m du ralentisseur, on a enregistré 15 mm à gauche et 25 mm sur la partie médiane (fig.107). Cet orniérage évolue de 25 mm à Corps de la chaussée 40 mm à 10 m du ralentisseur et disparait au environ de 150 m de cet obstacle (fig.109). Causes probables : -le remblai qui présente le sol support; -déclivité : rampe Type de revêtement Béton bitumineux -effet du ralentisseur : effort Renforcement oui dynamique exercé sur la chaussée, Date du dernier - le trafic. Juillet 2004 renforcement Explication : Épaisseur du Le sens Tizi-Ouzou Tigzirt : 6 cm renforcement Présente un orniérage important (plus important sur la partie centrale) vue que : Bande D Position Existant sur les deux bandes -le trafic TIZI-OUZOU TIGZIRT est Bande G chargé ; Localisé ou généralisé généralisé -après ralentisseur, effort d accélération ; Forme elliptique -la pente est assez prononcée ; Grand Petit sur la bande droite et -sol support et corps de chaussée en Rayon Moyen gauche mais plus important remblais sous dimensionnés ; Petit au milieu. -mauvais drainage. Structurel Le sens Tigzirt Tizi-Ouzou : Nature d usure / À notre avis l orniérage est dû à l effort de d instabilité / freinage, cet orniérage est moins important Fissures Position car le trafic PL est en général à vide. Ouverture importantes Il est à remarquer que la partie centrale est Faïençage Faïençage important à la plus déformée car elle subit l effet dans les partie centrale. deux sens en montant et en descendant Autres / (freinage et accélération), (caractère des chaussées rétrécies). 145

146 Ralentisseur Fig.108: présence d un dos d âne. 150 m 15 mm 1,5 m 150 m 1,5 m 25 mm Fig.109: la différence de la profondeur de l orniérage sur les deux bandes droite et centrale. 146

147 Fig.110: profondeur de l orniérage à 15 m du dos d âne. Il passe de 25 mm à 40 mm Fig.111 : évolution de l orniérage après un ralentisseur 147

148 Autre Orniérage Chaussée Environnemen t Fiche N 3 du relevé de dégradation «orniérage» Wilaya : TIZI-OUZOU Date du relevé : 04/05/2011 RN 72 Tronçon : TIZI-OUZOU TIGZIRT PK début : 25 PK fin : 26 Nature géologique argileux Constat : Nappe / -Sur la bande droite, on constate la Déclivité rampe formation des ornières localisées dont la Remblais et déblais Profil en mixte (remblais) surface est comprise entre 1 et 3m 2 avec des bourrelets, Absence de toute sorte de Ralentisseurs - Sur la bande gauche il existe un orniérage ralentisseur à moyen rayon (25 mm) accompagné de Fossé Existant mais mal entretenu cassures et des fissures latérales. ACCT G 1.5m -Le long de l axe de la chaussée, un Largeur Chaussée 6m orniérage à moyen rayon (25 mm) se ACCT D 2m présente avec un faïençage dont les Nature de la chaussée Semi-rigide ouvertures sont importantes. Causes probables : L orniérage localisé est un orniérage d instabilité vu l apparition de bourrelets. Corps de la chaussée Il est dû au : -mauvais drainage ; -tassement du remblai (compactage insuffisant) Type de revêtement Béton bitumineux -insuffisance de la butée provoquée par l accotement droit. Renforcement oui L orniérage généralisé apparent sur la Date du dernier Juin 2004 bande gauche est un orniérage structurel renforcement (profondeur du rayon et absence de Épaisseur du 6 cm bourrelets), il est provoqué par : renforcement -nature argileuse du sol support. Position Bande Existant sur les deux bandes -sous dimensionnement du corps de la Localisé ou généralisé Forme localisé à droite généralisé à gauche et au milieu elliptique chaussée. -importance du poids lourd chargé Explication : Sur le côté droit, le fossé mal entretenu Rayon Moyen 25 mm (mauvais drainage) à provoqué la remontée Structurel des fines dans le corps de chaussée d où Nature d usure apparition d un fluage de bitume. d instabilité Sur le côté gauche, sous l influence du Fissures latérales // à l axe trafic lourd chargé (Tizi- Ouzou - Tigzirt), Position Fissures de la chaussées le sol support de faible capacité portante a Ouverture importantes cédé et a donné naissance à un tassement Faïençage existant en plaque. Le long de l axe, la chaussée est soumise à Présence de bourrelets, Autres des chargements dans les deux sens d où cassures et fissures latérales apparition d un orniérage structurel. 148

149 200 m 1,5 m 25 mm Fig.112: Évaluation de l orniérage généralisé de la bande gauche. Orniérage localisé Faïençage Fig.113: évolution de l orniérage le long de l axe de la chaussée à un faïençage. 149

150 Tassement en plaque Cassures Fig.114: formation de cassures entre le bourrelet et l ornière 150

151 Autre Orniérage Chaussée Environnement Fiche N 4 du relevé de dégradation «orniérage» : TIZI-OUZOU Date du relevé : 04/05/2011 RN 72 Tronçon : TIZI-OUZOU TIGZIRT PK début : PK fin : 27 Nature géologique EnvironnementWilaya argileux Constat : Nappe Présence de nappe phréatique Sur les deux premières photos, le faïençage n est pas apparu et le Déclivité Plat rayon de l orniérage est petit. Ce Remblais et déblais déblai dernier passe de 2,5 cm sur la Absence de toute sorte de première photo (fig.113) à 4 cm Ralentisseurs ralentisseur sur la deuxième (fig. 114) et cela Fossé Existant mais mal entretenu sur une longueur de 10 m. ACCT G 1m Sur les deux dernières photos Largeur Chaussée 5,5 à 6 m (fig.115 et 116), il ya apparition ACCT D 1m de grands bourrelets accompagnés Nature de la chaussée souple de faïençage. vu l importance de l orniérage sur la dernière photo, il ya stagnation d eau. Causes probables : Corps de la chaussée - la nature argileuse du sol d où la Type de revêtement Renforcement Béton bitumineux oui faible portance du sol support. - section parcourue par le trafic induit par la sablière d où l insuffisance du corps de chaussée soit en matière de qualité des matériaux, soit en matière de Date du dernier dimensionnement (épaisseur des Juin 2004 renforcement couches) d où l apparition Épaisseur du d un orniérage structurel 6 cm renforcement (fig.115 et 116). Bande D (si la route n a pas subi un trafic Position Bande G induit, le problème peut ne pas se L orniérage important s étend poser) Localisé ou généralisé sur 60 m - mauvais compactage des couches de surface ce qui a causé Forme elliptique leur tassement d où Grand 40 mm, 55 cm l apparition d un orniérage Rayon Moyen 25 mm d instabilité (fig.113 et 114). Petit - matériaux utilisés, Structurel - la formulation (excès de fine ou Nature d usure de bitume) d instabilité - mauvais drainage. Position Fissures -le climat (température élevée) Ouverture Faïençage existant Autres Apparence de bourrelets 151

152 1 15 m 1,2 m 25 mm Fig.115: orniérage d instabilité à moyen rayon de 25 mm m 40 mm 1,5 m Fig.116: orniérage d instabilité à grand rayon de 40 mm 152

153 3 25 m 55 mm 2 m Fig.117: orniérage structurel à grand rayon de 55 mm 4 25 m 2 m 55 mm Fig.118: stagnation d eau dans une ornière à grand rayon de 55 mm 153

154 Autre Orniérage Chaussée Environnement Fiche N 5 du relevé de dégradation «orniérage» RN 72 Tronçon : TIZI-OUZOU TIGZIRT PK début : PK fin : 29 Nature géologique rocheux Constat : Présence de nappe phréatique L orniérage sur la bande Nappe (oued Sébaou) gauche de cette section est Déclivité Plat généralisé et très faible (insignifiant) et sans Remblais et déblais déblai faïençage. Absence de toute sorte de Ralentisseurs Causes probables : ralentisseur -compactage insuffisant des Existant seulement sur le côté Fossé couches superficielles. droit et mal entretenu -le trafic lourd induit par la ACCT G 1m construction de la sablière Largeur Chaussée 5,5 à 6 m ce qui rend le corps de ACCT D 1m chaussée insuffisant. Nature de la chaussée souple Explication : L orniérage sur cette section est faible malgré le % important de trafic lourd vu Corps de la chaussée la nature rocheuse du sol support. Donc cet orniérage est causé par un tassement des couches de surface : c est un orniérage Type de revêtement Béton bitumineux d instabilité. Renforcement oui Date du dernier renforcement Juin 2004 Épaisseur du renforcement 6 cm Position Bande D Bande G Localisé ou Généralisé Généralisé, s étend sur 150 m Forme elliptique Grand / Rayon Moyen / Petit Non signifiant Structurel / Nature d usure / d instabilité Fissures Position / Ouverture / Faïençage existant Autres Nids de poule, affaissements Environnement Wilaya : TIZI-OUZOU Date du relevé : 04/05/

155 Autre Orniérage Chaussée Environnement Fiche N 6 du relevé de dégradation «orniérage» RN 72 Tronçon : TIZI-OUZOU TIGZIRT PK début : PK fin : 32 Nature géologique argileux Constat: L orniérage sur la bande droite Nappe Présence de nappe phréatique (oued de cette section est généralisé sebaou) accompagné à quelques Déclivité Plat endroits d un faïençage sans Remblais et déblais déblai apparition de bourrelets. le Ralentisseurs Absence de toute sorte de rayon de l orniérage est faible. ralentisseur Causes probables : Fossé ACCT G Non existant 1m -compactage insuffisant des couches superficielles. Largeur Chaussée 6m -le trafic lourd induit par la ACCT D 1m construction de la sablière ce Nature de la chaussée souple qui rend le corps de chaussée insuffisant. - cette section est un point d embouteillage (temps de chargement est important) Corps de la chaussée Explication : L orniérage sur cette section est faible malgré le % important de trafic lourd vu la nature rocheuse du sol support. Donc cet orniérage est causé Type de revêtement Béton bitumineux par un tassement des couches Renforcement oui de surface et non pas par leur Date du dernier Juin 2004 fluage (absence de bourrelets). renforcement Donc : c est un orniérage Épaisseur du structurel. 6 cm renforcement Position Bande D / Bande G Localisé ou Généralisé Généralisé, s étend sur 200 m Forme elliptique Grand Rayon Moyen Petit Non signifiant Structurel / Nature d usure / d instabilité Fissures Position / Ouverture / Faïençage / Autres Nids de poule, affaissements Environnement Wilaya : TIZI-OUZOU Date du relevé : 04/05/

156 VI-4- Description de a route CHAOUFA SOUAMAA : Cette liaison relie la route nationale N 12 lieu dit CHAOUFA au PK Elle traverse TASSIFT AIT KHELLILI et rejoint le chemin de wilaya N 250 au PK 3 dans la commune de SOUAMAA. Son linéaire global est de Km. Au PK 9 une brettelle a été réalisée pour desservir la localité d AIT ZELLAL. Il est à signaler que les profils sont généralement mixtes, les terrains traversés sont vallonnés à prédominance argileuse et la section allant du PK 14 au PK 16 est la plus déformée étant donné l existence d une piste menant vers l oued permettant l extraction anarchique de TVO. Cette route réalisée récemment est à distinguer en trois sections : - La première section du PK 0 au PK 4 : cette portion de route est réalisée à base de 20 cm de TVO, 20 cm de 0/40 pour la couche de base. La couche de roulement est de 5 cm en béton bitumineux. Cette même section, a subit des dégradations dues notamment à un trafic sous-dimensionné juste après sa mise en service. C est pourquoi une action de renforcement du corps de chaussée a été entreprise par un revêtement en béton bitumineux sur une épaisseur de 6 cm. - La section allant du PK 4 au PK 9 a été réalisée par une couche de fondation en TVO épaisseur 30 cm, une couche de base en 0/40 épaisseur 20 cm et un revêtement en béton bitumineux épaisseur 5 cm. - La section allant du PK 9 au PK est réalisée avec une couche de fondation variable minimum de 30 cm de TVO (allant jusqu à 60 cm pour certains profils) et ayant servi pour la mise en forme de l assiette de la route. Suivie d une couche de base de 20 cm de GNT (0/40) puis d un revêtement en béton bitumineux sur 6 cm. 156

157 Autre Orniérage Chaussée Environnement Environnement VI-5- Résultats de l enquête effectuée sur la route CHAOUFA SOUAMAA : Fiche N 1 du relevé de dégradation «orniérage» Wilaya : TIZI-OUZOU Date du relevé : 04/05/2011 Tronçon : CHAOUFA - SOUAMAA PK début : PK fin : Nature géologique argileux Constat : Nappe / Déclivité rampe Remblais et déblais remblai Ralentisseurs Absence de toute sorte de ralentisseur Fossé Existant dans le côté droit mais mal entretenu ACCT G 1m Largeur Chaussée 7m ACCT D 1m Nature de la chaussée souple Corps de la chaussée 5 cm 20 cm GNT 30 cm TVO Type de revêtement Béton bitumineux Renforcement non Date du dernier renforcement / Épaisseur du renforcement / Position (Bande) Les bandes droite et gauche Localisé ou généralisé Généralisé, s étend sur 50 m Forme indéfini Très grand «100 mm» à Grand droite Rayon Moyen Petit Petit «20 mm» à gauche Structurel Nature d usure / d instabilité / Fissures Position / Ouverture / Faïençage Existant sur toute la chaussée de bout en bout. Autres Apparition de ressuage. -Formation d un orniérage très important accompagné d un ressuage sur la partie droite (TIZI- OUZOU BOUZEGUENE) en particulier sur la bande 2. Cet orniérage passe d un rayon de 45 mm à 100 mm sur une longueur de 30 m. - Sur la bande 4 de la même partie il ya un orniérage de 30 mm. - Sur la partie gauche (BOUZEGUENE - TIZI- OUZOU), l orniérage est petit et ne dépasse pas 20 mm. -Le faïençage s étend sur toute la chaussée. Causes probables : - le corps de chaussée mal dimensionné. (insuffisant). -le trafic lourd chargé à droite (TIZI-OUZOU - BOUZEGUENE) -la formulation, excès de bitume dans l enrobé. - la faible capacité portante du sol support Explication : Le ressuage apparent est un indice directe de l excès de bitume dans l enrobé et sa remonté. ce qui nous laisse dire que c est un orniérage d instabilité. Par ailleurs, l absence de bourrelets et la profondeur importante est des caractères d un orniérage structurel. Cette partie est un point d encombrement des poids lourd chargé. 157

158 Ressuage Fig.119 : apparition de ressuage sur la chaussée. Importance de l orniérage Fig.120 : importance des ouvertures de faïençage sur toute la surface de la chaussée. 158

159 Fig.121: Évaluation de l orniérage sur la bande 2 de la partie droite. Fig.122: Évaluation de l orniérage sur la bande 2 de la partie droite. 159

160 Autre Orniérage Chaussée Environnement Environnement Fiche N 2 du relevé de dégradation «orniérage» Wilaya : TIZI-OUZOU Date du relevé : 04/05/2011 Tronçon : CHAOUFA-SOUAMA PK début : PK fin : Nature géologique argileuse Constat: Nappe Déclivité Remblais et déblais Ralentisseurs Fossé ACCT G Largeur Chaussée ACCT D Nature de la chaussée Corps de la chaussée non rampe remblai Absence de toute sorte de ralentisseur Existant dans le côté droit mais mal entretenu 1m 7m 1m souple 5 cm BB 20 cm GNT 30 cm TVO Type de revêtement Béton bitumineux Renforcement Non Date du dernier renforcement / Épaisseur du renforcement / Position (Bande) Les bandes droite et gauche Localisé ou généralisé Généralisé, s étend sur 50 m Forme indéfinie Grand Très grand «130 mm» à droite Rayon Moyen Petit Petit «20 mm» à gauche Structurel Nature d usure / d instabilité / Fissures Position / Ouverture / Faïençage Existant sur toute la chaussée de bout en bout. Autres / -Formation d un orniérage très grave avec un faïençage de grandes ouvertures sur la partie droite (TIZI-OUZOU - BOUZEGUENE) en particulier sur la bande 2. - Sur la partie gauche (BOUZEGUENE - TIZI-OUZOU), l orniérage est petit et ne dépasse pas 20 mm. -Le faïençage s étend sur toute la largeur de la chaussée. Causes probables : - le corps de chaussée mal dimensionné. (insuffisant). -le trafic lourd chargé à droite (TIZI-OUZOU - BOUZEGUENE) -la formulation, excès de bitume dans l enrobé. - la faible capacité portante du sol support. Explication : Cette partie est un point d encombrement des poids lourd chargé, en plus c est une rampe. C est pour cela le corps de chaussée n a pas supporté le trafic ; donc c est le corps de chaussée qui est insuffisant Conclusion : Cet orniérage est un orniérage structurel causé par le trafic lourd chargé sur un corps de chaussée insuffisant. 160

161 Fig.123: Vue de l orniérage à PK

162 Fig.124: largeur de l orniérage (2m) Fig.125: Importance de l orniérage 162

163 Fig.126 : étendue du faïençage sur toute la largeur de la chaussée. 3cm 5 cm 5 cm Fig.127 : ouvertures du faïençage. 163

164 Autre Orniérage Chaussée Environnement Environnement Fiche N 3 du relevé de dégradation «orniérage» Wilaya : TIZI-OUZOU Date du relevé : 04/05/2011 Tronçon : CHAOUFA-SOUAMA PK début : PK fin : Nature géologique argileuse Constat : -Formation d un orniérage très Nappe non grave avec un faïençage à grandes Déclivité plat mailles et à grandes ouvertures sur Remblais et déblais remblai la partie droite (TIZI-OUZOU - Absence de toute sorte de Ralentisseurs BOUZEGUENE) en particulier sur ralentisseur la bande 2. Existant dans le côté droit mais Fossé -Le faïençage apparait uniquement mal entretenu sur la partie droite. ACCT G 1m Causes probables : Largeur Chaussée 7m -mauvais drainage, ACCT D 0,5 à 1m - le corps de chaussée mal Nature de la chaussée souple dimensionné. (insuffisant), -le trafic lourd chargé à droite 6 cm BB 20 cm (TIZI-OUZOU - BOUZEGUENE), - la faible capacité portante du sol support. Corps de la chaussée GNT 0 /40 30 à 60 cm Type de revêtement Béton bitumineux Renforcement / Date du dernier renforcement / Épaisseur du renforcement / Position (Bande) La bande droite Localisé ou généralisé Généralisé, s étend sur 10 m Forme elliptique Grand Très grand «120 mm» à droite Rayon Moyen / Petit / Structurel Nature d usure / d instabilité / Fissures Position / Ouverture / Existant sur toute la bande Faïençage droite, c est un faïençage à grandes mailles. Autres / Explication : Sous le chargement du trafic poids lourd, le mauvais drainage a provoqué le tassement du remblai et du sol support, d où l apparition d un orniérage structurel à très grand rayon. 164

165 fig.128: Environnement au point PK

166 Fig. 129 : orniérage accompagné d un faïençage à grandes mailles Fig.130 : Importance de l orniérage au point PK

167 Autre Orniérage Chaussée Environnement Environnement Fiche N 4 du relevé de dégradation «orniérage» Wilaya : TIZI-OUZOU Date du relevé : 04/05/2011 Tronçon : CHAOUFA-SOUAMA PK début : PK fin : Nature géologique argileuse Constat: -Formation d un orniérage très Nappe non profond (150 cm) avec un Déclivité côte tassement important de la couche Remblais et déblais remblai bitumineuse sur la bande droite. Absence de toute sorte de Ralentisseurs -un autre orniérage moins important ralentisseur apparait autour de l axe de la Fossé Existants chaussée. ACCT G 1m -Le faïençage s étend sur toute la Largeur Chaussée 7m largeur de la chaussée. ACCT D 0,5 à 1m Nature de la chaussée Corps de la chaussée souple 6 cm BB 20 cm GNT 0 /40 30 à 60 cm Type de revêtement Béton bitumineux Renforcement / Date du dernier renforcement / Épaisseur du renforcement / Position (Bande) droite et centrale Localisé ou généralisé Généralisé, s étend sur 30 m Forme elliptique Grand Très grand «150 mm» Rayon Moyen / Petit / Structurel Nature d usure / d instabilité / Fissures Position / Ouverture / Faïençage Existant sur toute la largeur de la chaussée. Autres / Causes probables : - le corps de chaussée mal dimensionné. (insuffisant). -le trafic lourd chargé à droite (TIZI-OUZOU - BOUZEGUENE) -la formulation, excès de bitume dans l enrobé. - la faible capacité portante du sol support. Mauvais drainage. Explication : l orniérage structurel de la bande droite est le résultat de jumelage de plusieurs facteurs à savoir le trafic lourd chargé (TIZI-OUZOU BOUZEGUENE), la nature du sol support et du remblai ainsi que le mauvais drainage. L orniérage structurel de la bande centrale est apparu suite au passage des véhicules poids lourds sur la partie médiane pour des mesures de sécurité. 167

168 Fig.131 : Tassement de la couche bitumineuse. 168

169 Fig.132 : Évaluation de l orniérage au point PK

170 fig.133: circulation des véhicule sur la bande centrale (orniérage autour de l axe). Fig. 134 : Fossé non entretenu au point PK

171 Autre Orniérage Chaussée Environnement Environnement Fiche N 5 du relevé de dégradation «orniérage» Wilaya : TIZI-OUZOU Date du relevé : 04/05/2011 Tronçon : CHAOUFA-SOUAMA PK début : 16 PK fin : Nature géologique argileuse Constat: On constate un orniérage à droite et Nappe / à gauche juste après une côte à la Déclivité côte fin du tronçon renforcé (fig.132). Remblais et déblais remblai L orniérage de droite est plus grave Absence de toute sorte de Ralentisseurs que l orniérage de gauche. ralentisseur -Le faïençage s étend sur toute la Existant dans le côté droit mais Fossé largeur de la chaussée mais les mal entretenu ouvertures sont plus importantes ACCT G 1m sur la bande droite. Largeur Chaussée 7m ACCT D Nature de la chaussée Corps de la chaussée 0,5 à 1m souple 5 cm BB 20 cm GNT 0 /40 30 à 60 cm Type de revêtement Béton bitumineux Renforcement non Date du dernier renforcement / Épaisseur du renforcement / Position (Bande) droite Localisé ou généralisé Généralisé, s étend sur 150 m Forme elliptique Grand «60 mm» Rayon Moyen / Petit / Structurel Nature d usure / d instabilité / Fissures Position / Ouverture / Faïençage Existant sur toute la largeur de la chaussée. Autres / Causes probables : - le corps de chaussée mal dimensionné. (insuffisant), -le trafic lourd chargé à droite (TIZI-OUZOU - BOUZEGUENE), -Mauvais drainage (fossé mal entretenu), -la pente assez prononcée. -Présence d un ralentisseur. Explication : l orniérage structurel des deux bandes est le résultat de jumelage de plusieurs facteurs à savoir le trafic lourd chargé (TIZI-OUZOU BOUZEGUENE), la nature du sol support et du remblai, le mauvais drainage ainsi que la réalisation d un ralentisseur ce qui provoque les effort de freinage. 171

172 Fig. 135 : environnement du point PK 16. Ralentisseur Fig. 136 : présence d un ralentisseur. 172

173 150 m 1,8 m 60 mm Fig. 137 : dimensions de l ornière à PK 16. Fig.138 : Fossé mal entretenu au point PK

174 Orniérage Chaussée Environn ement VI-6- Description de la route de DJEBLA : Cette route relativement récente relie le chef lieu de la daïra de OUAGUENOUN au CW 174 à TAMDA. Cette route présente une sinuosité faible et une déclivité moyenne. Son relief est valonné. S agissant d un chemin communal principalement prévus pour un trafic induit (hormis la section DJEBLA OUAGUENOUN). Le dimensionnement est fait forfaitairement soit à 15 à 20 cm de GNT (0/40) et un revêtement en béton bitumineux.sa largeur est variable entre 4,5 à 5 ml. Cette route commence à prendre de l importance avec l ouverture du pôle universitaire de TAMDA. VI-7- Résultats de l enquête effectuée sur la route de DJEBLA : Fiche N 1 du relevé de dégradation «orniérage» Wilaya : TIZI-OUZOU Date du relevé : 04/05/2011 Chemin communal DJEBLA tronçon : Djebla Tamda. Nature géologique argileuse Constat : Déclivité Plat -il ya formation d un Remblais et déblais Déblais orniérage localisé très Absence de toute sorte de important (140 mm) Ralentisseurs ralentisseur accompagné d un tassement du corps de la chaussée et Fossé Non existant d un faïençage sur la partie ACCT G 1m gauche. Largeur Chaussée 6m Cet orniérage localisé ACCT D 1m devient généralisé sur la Nature de la chaussée souple même partie mais à une petite profondeur. Corps de la chaussée TVO Type de revêtement Béton bitumineux Renforcement non Date du dernier renforcement / Épaisseur du renforcement / Position (Bande) Les bandes droite et gauche Localisé ou généralisé Généralisé et localisé Forme illiptique Grand Très grand «140 mm» Rayon Moyen / Petit / Structurel Nature d usure / d instabilité / Faïençage 5 cm BB 20 cm 15 cm Existant sur toute la chaussée -Le faïençage sur la bande gauche est très important avec de grandes ouvertures en le comparent à la bande droite. Causes probables : - le corps de chaussée mal dimensionné. (insuffisant). - la faible capacité portante du sol support, -absence du drainage Explication : Sur la partie gauche l absence du drainage est la cause principale de l apparition des orniérages structurels localisé et généralisé. 174