Les couches de roulement Présentation des techniques critères de choix avantages et inconvénients

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1 Les couches de roulement Présentation des techniques critères de choix avantages et inconvénients Yves Brosseaud - LCPC Nantes Stage PFE : module 1 - les 12 et 13 mars 2003

2 Fonction des couches de roulement Fonction Fonction de surface : Sécurité adhérence Drainage Uni longitudinal Différenciation des voies (couleur, texture, homogénéité) Confort Uni transversal et longitudinal Bruit de roulement Protection de la structure Imperméabilisation Résistance mécaniques (cisaillement, cohésion, usure) Résistance aux agents extérieurs (eau, sels, fondants, soleil, huiles, ) Fonctions diverses: Économie, Durabilité, Écologie (recyclage), Environnement (travaux propres) Nuisances aux usagers (travaux rapides) aux riverains (bruits).

3 Techniques disponibles Enlèvement : Fraisage, Grenaillage, Hydrorégéneration Traitements en place: Thermoreprofilage, Thermorégénération, Thermorecyclage _ Recyclage centrale Matériaux Bitumineux: Enduits(MC, MCDG, BC, GLg), Enduits Epais, ECF, Enrobés à Chaud (BBUM, BBTM, BBM, BBSG, BBME, BBDr), Enrobés à Froid Béton de ciment, (Whitetoping ou BCMC) Techniques modulaires: dallage, pavage Asphalte routier

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6 Pavages et dallages

7 Enduits Superficiels d Usure NF P Domaine d emploi: routes à faible et moyen trafic (inférieur à T0) support peu ou moyennement déformé Préparation à n-1 suffisamment homogène déformabilité sans prescription, mais trop forte. Épaisseur la plus faible : 1 cm Performances: Étanchéité Adhérence Drainabilité Très Économique (6 à 12 F/m²).. Inconvénients: Arrachements Forte sensibilité au support : poinçonnement, ressuage Forte sensibilité aux conditions de mise en œuvre Bruit de roulement élevé.

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9 Enrobés Coulés à Froid (ECF) Domaine d emploi: routes à circulation peu moyennement rapide (qq applications sur A.) milieu urbain esthétique possibilité de coloration support peu orniéré (moins de 1 cm), déflexion limitée Épaisseur faible : centimétrique (15 à 35 kg/m² MC ou BC). Performances: Étanchéité Adhérence {surtout avec 0/10 ou 0/6 discontinu} Moindre gêne, sélectif, remise en service rapide Produit à froid (bonne image) Bruit de roulement moyen Économique (12 à 20 F/m²). Inconvénients: Comme toutes les techniques très minces: sensible au support (fissures) Lissage dans le passage de roues sur trafic lourd et support légèrement orniéré Nécessite le fraisage de la signalisation à base de résine

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11 Formulation des enrobés Dosage liant (%) DOSAGE / EPAISSEUR ECF BBDr BBUM BBTM BBM BBSG Epaisseur (cm) Passants en % Courbe granulométrique BBSG BBM BBTM BBUM BBDr Tamis en mm 11

12 Exemple de texture: BBSG, BBTM, BBDr 0/10

13 BBSG 0/10 BBM 0/10 BBTM 0/10 BBDr 0/10

14 Exemple d aspects de surface : influence support 14

15 Béton bitumineux ultra minces (BBUM) Domaine d emploi: Routes tout trafic, mais plutôt vitesse élevée Support en bon état pas de déformation importante (1cm) Faible déflexion : bon état structurel Épaisseur la plus faible pour un BB à chaud : 1,5 cm (25 à 35 kg/m²). Performances: Adhérence excellente et durable (6 à 10 ans) Drainabilité forte : macro-rugosité HS de 1,5 mm Économique. ( 15 à 22 F/m²) très légère amélioration de l uni Inconvénients: Tributaire du support comme toutes les techniques très minces Intermédiaire ESU et BBTM (avantages et inconvénients) Enlèvement de la signalisation Forte concurrence des techniques voisines: ESU, ECF, BBTM

16 Béton bitumineux très minces (BBTM) NF P Domaine d emploi: routes à vitesse élevée Autoroutes (1/3 du réseau) support en bon état pas d ornière (1cm), de fissures, ni de faïençage sans effet structurel : pas de fatigue structurelle Chaussée neuve (encore rare), Entretien Épaisseur faible : 2à 2,5 cm (45 à 65 kg/m²). Performances: Adhérence bonne et durable (10 ans), décroissant 0/6 ; 0/10 et 0/14 (abandonné) Drainabilité forte : macro-rugosité HS de 1,2 à 0,9 mm Peu sensible à l ornièrage (en association avec EME, sur béton) Amélioration sensible de l uni Bruit de roulement faible pour le 0/6 (urbain, formule «drainante») Économique. ( 18 à 25 F/m²) Inconvénients: Pas d apport structurel

17 Béton bitumineux minces (BBM) NFP Domaine d emploi: routes tout trafic, mais attention aux charges lourdes (risque d orniérage) support en bon état pas de déformation importante (1cm) faible déflexion : < 35 1/100 mm pour TO compromis mince - épais, fréquent en entretien Épaisseur la plus faible pour un BB à chaud : 2 à 3 cm (70 à 90 kg/m²). Performances: Intermédiaire entre BBTM et BBSG Amélioration de l uni notamment si 2 couches (épaisseur totale de 8 cm) Compatible avec toute technique d entretien Texture moyenne : HS 0,6 à 0,8 mm Imperméabilité moyenne (compacité de 7 à 9%) Économique lorsque 6 cm surabondant, Prix (25 à 32 F/m²) Inconvénients: Pas de spécificité performances moyennes en tout

18 Béton bitumineux drainants (BBDr) NFP Domaine d emploi: routes à circulation rapide et trafic PL important (autoroutes, VRU, boulevards urbains sans stationnement) support en très bon état pas de déformation importante (1cm) chaussée bitumineuse ou mixte, sans fissures de retrait en surface généralement en chaussée neuve Épaisseur normalisée : 3 à 5 cm (80 à 100 kg/m²). Performances: Perméabilité : vitesse de percolation 0,8 à 1,5 cm/s (N > 0,4) Texture élevée et durable Adhérente forte et durable (granulat bon CPA): très haute à grande vitesse: CFL 120 0,3 à 0,4 moyenne à faible vitesse : CFL 40 0,4 à 0,6 Pas d aquaplaning par pluies modérées à fortes Bonne visibilité, pas de projections d eau, pas d éblouissement Pas d orniérage Bruit de roulement: l un des plus faible (70 à 75 dba) au jeune age Prix élevé (par rapport à un enrobé fermé, nature liant)

19 Exemple d aspects de surface 19

20 Inconvénients BBDr Inconvénients: Colmatage superficiel parfois rapide (1 à 4 ans) selon: environnement nature et intensité du trafic pollutions accidentelles Sensibilité aux efforts de cisaillement (virage, giratoire, freinage) Comportement thermique spécifique isolant gel + rapide, + long, + humidité, sel évacué, traitement préventif particulier pour la VH Itinéraire homogène de BBDr (section longue, près de centre d entretien) Diminution des propriétés acoustiques par colmatage Suivi des dégradations difficile (fissures masquées dans la porosité) Décolmatage se limite au nettoyage par eau sous HP (amélioration drainabilité de 0 à 30%, selon seuil de colmatage V< 0,4 cm/s) Difficulté d entretien localisé (petite réparation, les solutions existent mais demandent beaucoup d attention : Recyclage, Thermorecyclage, Fraisage + nouvelle couche drainante ou non, Nouvelle couche avec ou sans imperméabilisation du BBDr

21 Béton bitumineux semi grenu (BBSG) NFP Domaine d emploi: roulement ou liaison de chaussée neuve ou renforcée tout trafic, tout réseau, toute structure objectif structure et réduction de la fatigue des couches déformabilité limité pour les bitume purs Épaisseur : 5 à 9 cm (120 à 200 kg/m²). Performances: Imperméabilité bonne à très bonne (teneur en vides de 5 à 8%) Bonne performances mécaniques : Module E > 5400 MPa et Fatigue ε6 > 100 µdef Apport structurel Amélioration importante de l uni Texture moyenne : HS 0,5 à 0,8 mm Orniérage: bon à très bon (selon nature liant et ajouts) Bruit de roulement moyen Prix (40 à 45 F/m²) Inconvénients: Épaisseur (travaux annexe parfois nécessaire)

22 Béton bitumineux souple (BBS) NFP Domaine d emploi: routes à faible ou très faible trafic support déformé forte déflexion épaisseur variable selon la catégorie (4) : 4 à 5 ; 8 ; 10 à 12 cm Performances: Compatible avec toute technique d entretien Accepte des variations d épaisseur Texture faible : HS 0,4 à 0,5 mm Imperméabilité bonne (teneur en vides de 4 à 9%, généralement 5 à 7%) Inconvénients: Pas de spécificité Très sensible aux déformations permanentes

23 Critères de choix Politique uniformité du réseau hiérachisation image de marque, objectifs... Technico - économique Coût global complexe: initial, entretien, déconstruction,. Contraintes - Performances

24 Critères : contraintes Trafic Climat : V.H., variation température, pluies,. Environnement : foret, tunnel, rase campagne Tracé : rampe, carrefour, giratoire, sinueux Support : déflexion, état, fissurations, déformations Epaisseur, travaux annexes : seuils Importance : déplacement de matériel, spécificité Rapidité : moindre gêne aux usagers Fabrication - mise en œuvre - période de réalisation Entretien : fréquence, nettoyage, marquage,... Législation: loi sur l eau, l air, bruit, recyclage,. 24

25 Performances des produits Fonctionnelles : Imperméabilité Durabilité mécanique (fatigue, module, arrachement, orniérage) Pouvoir de renforcement Facilité et rapidité d entretien Sécurité Rugosité, Adhérence Uni longitudinal, Pouvoir de reprofilage Photométrie, Coloration Confort (réduction des nuisances) Bruit de roulement, Esthétique 25

26 coefficient cfl Adhérence: exemples de CFL Adhérence Formules 0/10: BBSG, BBM, BBTM, BBUM 9 eme décile BBUM (33) BBTM (86) BBM (35) BBSG (60) 1 er décile 0.00 vitesse km/h (nombre de valeur) Trafic: 1 à 5 Millions de P.L.

27 CLASSIFICATION DES REVÊTEMENTS Base de données du LRPC Strasbourg LAmax (90 km/h) en db(a) Peu bruyants Intermédiaires Bruyants 7, 50 m 1, 20 m Revêtement à tester

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29 Données fichier SICRE 2000 Coût des techniques en Thermo ES EP ECF BBUM BBTM BBM BBDr BBF BBSG BBME Coût Mono couche Prix Bitume Pur? 1,1 1 1,5? 2,3 1,5-2,9 _ 2, ,1 3,7-5 3,2 2,5-4? 5,7 4,7-7 _ BmP 1,5 0,9 2,3 2,5 2,12,8 3 2,5-3, ,7 2,2 4,7-5,

30 Domaine d emploi {sollicitations} Critères : ACSE + YB Thermo ES EP ECF BBUM BBTM BBM BBDr BBF BBSG BBME Trafic Tout < T1 < T0 < T0 Tout Tout Tout Tout < T3 Tout Tout Epais. cm «0» 1 1 1,5 2, Tracé + -- cisaillement jeune âge jeune âge ++ ++

31 Performances {C. d. S.} Critères : YB Thermo ES EP ECF BBUM BBTM BBM BBDr BBF BBSG BBME Imperméa bilité interface + interface 0 * interface Rugosité Adhérence / / Bruit /6 + 0/6 ++ 0/ colmatage 0 0 0

32 Répartition des techniques Autoroutes concédées (BBTM, BBSG, BBDr) Routes nationales (BBTM, BBSG, ESU) Routes départementales (ESU, ECF, BBUM, BBM) Routes communales (ESU, ECF, BBM )

33 Répartition des techniques sur RN et autoroutes BBDr 15% ES 2% Autre 6% BBTM 35% Autoroutes BBSG 37% BBM 5% ES 20% Autre 8% BBTM 10% BBM 20% BBDr 5% BBSG 37% Routes Nationales