Techniques innovantes

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1 Techniques innovantes Marc-Stéphane Ginoux LR Aix-en-Provence Centre d'études Techniques de l'équipement Méditerranée

2 SOMMAIRE Pages Introduction Les enrobés à froid et tièdes Le retraitement en place à froid Les agrégats d'enrobés Conclusion 2

3 Introduction Critères environnementaux Critères économiques Techniques à froid Retraitement et des anciennes chaussées Réutilisation des matériaux 3

4 Introduction Définitions des températures de fabrication de l'enrobé: Enrobés à froid : température ambiante Enrobés semi-tièdes : jusqu'à 100 C (aqueux) Enrobés tièdes : 110 C à 130 C (anhydre) Enrobés à chaud : jusqu'à 180 C 4

5 Les matériaux à froid Mélanges hydrocarbonés à froid constitués de: Émulsion ou mousse de bitume Granulats neufs ou issus d'anciennes chaussées 5

6 Les matériaux à froid 6

7 Les matériaux à froid Émulsion de bitume Émulsion = dispersion d'un liquide (le bitume) dans un autre (l'eau) Besoin d'un émulsifiant pour lier les deux Teneur en bitume de 55% minimum variable selon l'usage du produit Stockage possible 7

8 Les matériaux à froid Mousse de bitume Mélange de bitume et de vapeur d'eau Pas de stockage possible 8

9 Les matériaux froids pour assises de chaussées 9

10 Les matériaux froids pour assises de chaussées Grave-Émulsion (GE) Norme NF XP P Pour renforcement Structurant ou Réparation sur chaussées à trafic faible à moyen (< 750 PL MJA/sens) 2 ou 3 fractions granulaires Émulsion 3,5 à 4,5 % de liant résiduel 4,5 à 6% d'eau Fabrication en centrale ou in situ Mise en œuvre jusqu'à 15 cm d'épaisseur en une ou plusieurs couches 10

11 Les matériaux pour assises de chaussées Grave-Émulsion (GE) Norme NF XP P Fort compactage nécessaire (Pneu + Vibrant) >> Attention à l'état du support!!!!! Performances atteintes après maturation du matériau : 2000 à 3000 Mpa à 1 an >> si possible différer la réalisation de la couche de roulement Sensibilité climatique 11

12 Les matériaux froids pour assises de chaussées Grave-Émulsion (GE) Norme NF XP P Matériau stockable, long délai de mise en œuvre Très maniable jusqu'à la fin du compactage Valable pour toute la gamme des travaux routiers Pas de couche d'accrochage si teneur en liant > 4,2% Possibilité de fabrication sur site 12

13 Les matériaux froids pour assises de chaussées Grave-Mousse (GM) Même principe que la GE mais plus performant Renforcement Structurant ou Réparation sur chaussées à trafic faible à moyen (< 750 PL MJA/sens) Granulats froids + Mousse de bitume Fabrication en centrale ou in situ Mise en œuvre jusqu'à 15 cm d'épaisseur en une ou plusieurs couches 13

14 Les matériaux froids pour assises de chaussées Grave-Mousse (GM) Fort compactage nécessaire (Pneu + Vibrant) >> Attention à l'état du support!!!!! Sensibilité climatique Contrôle de la teneur en eau Besoin d'une couche d'accrochage 14

15 Les matériaux froids pour assises de chaussées Grave-Mousse (GM) Matériau stockable, long délai de mise en œuvre Pas de période de mûrissement Très maniable jusqu'à la fin du compactage Valable pour toute la gamme des travaux routiers Possibilité de fabrication sur site Meilleures performances mécaniques que la GE Intérêt économique Intérêt environnemental 15

16 Les matériaux froids pour couches de roulement 16

17 Les matériaux froids pour couches de roulement Les enduits superficiels : Structure 17

18 Les matériaux froids pour assises de chaussées Les enduits superficiels : Granularités utilisées : 2/4 4/6 6/10 10/14 Les petites granularités seront favorables à la diminution du bruit de roulement et à une meilleure adhérence à faible vitesse. Les grosses granularités apporteront une meilleure drainabilité 18

19 Les matériaux froids pour assises de chaussées Les enduits superficiels : liants non modifiés pour trafics faibles à moyens quand il n y a pas de contraintes climatiques (variation importante de température entre l hiver et l été) et de circulation (efforts tangentiels) liants modifiés pour trafics faibles à moyens quand il y a des contraintes climatiques et de circulation ou les trafics importants. 19

20 Les matériaux froids pour assises de chaussées Les enduits superficiels : Nature du support Enrobés, béton, enduit Support propre et sec Pas d application sur support très hétérogène : Déflachage des zones affaissées et déformées Réalisation d enduits partiels sur les zones fissurées ou faïencées Pontage des fissures Repérage et protection des émergences Orniérage < 30 mm Support à préparer l'année n-1 20

21 Les matériaux froids pour assises de chaussées Les enduits superficiels : Fabrication et mise en œuvre Granulats propres et secs Support soigneusement balayé Balayeuse aspiratrice pour limiter les poussières Mise en œuvre à l aide : d une épandeuse à liant munie d une rampe arrière d épandage d un atelier de gravillonnage : soit une camion équipé d un gravillonneur arrière (petits chantiers, soit un gravillonneur automoteur alimenté par des camions d un compacteur à pneu Température au sol > 5 C Nécessite de bonnes conditions météo 21

22 Les matériaux froids pour assises de chaussées Les enduits superficiels : Comportement Excellentes performances dans le domaine de l étanchéité et de l adhérence Bonne drainabilité superficielle Assure l'étanchéité du support Mauvaise résistance au cisaillement Risque d'arrachement pendant la VH 22

23 Les matériaux froids pour couches de roulement Enrobés Coulés à Froid (ECF) Pour chaussées à trafic faible à moyen (< 750 PL/MJA/sens) Granularité continue 0/4 0/6 0/8 0/10 Émulsion de bitume pur ou modifié Ajouts: dope,ciment, fibres, pigments, eau Mise en œuvre en 1 ou 2 couches avec une machine unique de fabrication et de transport 23

24 Les matériaux froids pour couches de roulement Les ECF : Fabrication et mise en œuvre Équipement : cuve à émulsion + trémies à granulats + silo à ciment ou fines + réservoir à additifs + malaxeur + traîneau 24

25 Les matériaux froids pour couches de roulement Enrobés Coulés à Froid (ECF) Réglage des débits >>> Besoin d'un professionnel Conditions de mise en œuvre T>10 C et pas d'humidité A proscrire en zones à fort cisaillement (giratoires, virages...) Fraisage de la signalisation routière Rabotage / reprofilage si support déformé > 1cm Bruyant : granularité 0/8 est un bon compromis 25

26 Les matériaux froids pour couches de roulement Enrobés Coulés à Froid (ECF) Pas de compactage sauf si absence de trafic Monocouche ou bicouche Pigmentable 26

27 Les matériaux froids pour couches de roulement Béton Bitumineux à Froid (BBF) Norme NF P Trafic faible à moyen (< 300 PL/MJA/sens) Emulsion de bitume pur ou modifié Compactage pneu ou lisse Épaisseur de 5 à 8cm 27

28 Les matériaux froids pour couches de roulement Béton Bitumineux à Froid (BBF) Norme NF P A proscrire en zones à fort cisaillement Sensible à l'état du support Elimination de la signalisation horizontale Pas de compactage vibrant : déformation du support et fissuration Conditions climatiques à la mise en oeuvre Non stockable 28

29 Les matériaux froids pour couches de roulement Béton Bitumineux à Froid (BBF) Norme NF P Possibilité de varier les épaisseurs Pas besoin de couche d'accrochage Bonne macrotexture Compatible avec toutes les techniques d'entretien 29

30 Les enrobés tièdes Même formulation que les enrobés à chaud, mais modification du liant pour obtenir un bitume assez maniable pour enrober les granulats à basse température Agent de maniabilité Additif - Film d eau (moussage) - Mélange de bitumes Baisse de viscosité du liant Cire - Liant de synthèse 30

31 Les enrobés tièdes Bitume avec plastifiant Squelette chaud + bitume + cire Moussabilité à chaud avec ajout Squelette chaud + zéolithes (cristaux de silicate d'alumine hydratés) + bitume Double enrobage à chaud et à la mousse (Procédé WAM) Squelette chaud enrobé à chaud avec du bitume mou + Mousse de bitume de bitume dur + dope d'adhésivité Moussabilité à chaud sans ajouts (Procédé EBE) Gravillons chauds + Bitumes chaud + Sable humide 31

32 Les enrobés tièdes Actuellement traités et basés sur les performances des enrobés à chaud mais : Manque de retours sur les performances réelles des produits et leur durabilité. Difficulté de reproduire en laboratoire le process industriel? Quel coût réel? 32

33 Le retraitement en place à froid des anciennes chaussées Avantages Économie de ressources naturelles: le gisement c'est la route!! Réduction des coûts de transport Homogénéisation des matériaux et élimination de certaines pathologies Amélioration des profils longitudinaux et transversaux Performant dans les zones à gabarit limité (trottoirs, OA, etc...) Réduction des nuisances pour les usagers et les riverains du chantier 33

34 Le retraitement en place à froid des anciennes chaussées Limites Granularité des éléments : D < 63 mm >> exclusion des chaussées béton et pavées Maturation des matériaux froids Diverses solutions existent mais il est : Important de bien définir la stratégie d'entretien Important de connaître la structure: Bien cerner les pathologies Envisager la présence de goudron et de fibres d'amiante dans les couches à recycler 34

35 Le retraitement en place à froid des anciennes chaussées Procédé Fraisage et des anciennes couches Apport de nouveaux matériaux si nécessaire Brassage et Malaxage pour homogénéiser Apport de liant Mise en œuvre du matériau Système automatisé : train de recyclage 35

36 Le retraitement en place à froid des anciennes chaussées Procédé Fraisage et des anciennes couches Apport de nouveaux matériaux si nécessaire Brassage et Malaxage pour homogénéiser Apport de liant Mise en œuvre du matériau Système automatisé : train de recyclage et de compactage 36

37 Le retraitement en place à froid des anciennes chaussées Procédés Retraitement à l'émulsion de bitume (3 à 5%) Renforcement structurel ou réhabilitation Retraitement de 5 cm jusqu'à 12 ou 15cm de couches liées ou non liées: EB, GNT et MTLH Retraitement avec un liant hydraulique: ciment ou LHR (3 à 6%) Renforcement structurel De 20 à 30 cm d'épaisseur Retraitement avec un liant composé émulsion + LHR (3 à 7%) Renforcement structurel ou correction d'un défaut des couches de surface De 10 à 30 cm d'épaisseur 37

38 Le retraitement en place à froid des anciennes chaussées Procédés Retraitement à l'émulsion de bitume (3 à 5%) Renforcement structurel ou réhabilitation Retraitement de 5 cm jusqu'à 12 ou 15cm de couches liées ou non liées: EB, GNT et MTLH Retraitement avec un liant hydraulique: ciment ou LHR (3 à 6%) Renforcement structurel De 20 à 30 cm d'épaisseur Retraitement avec un liant composite émulsion + LHR (3 à 7%) Renforcement structurel ou correction d'un défaut des couches de surface De 10 à 30 cm d'épaisseur 38

39 Le retraitement en place à froid des anciennes chaussées Méthodologie d'étude Diagnostic de la chaussée si trafic > 150 PL/MJA/sens Découpage en zones homogènes Investigation Choix du procédé : Entretien : retraitement à l'émulsion ou avec un liant composite Réhabilitation: méthode in situ envisageable pour reconstruire l'assise de chaussées + renforcement Guide Technique LCPC Setra «Conception et Dimensionnement des Structures de chaussées» de Décembre

40 Le retraitement en place à froid des anciennes chaussées Contrôle des granulats Contrôles Contrôle intérieur par le titulaire du marché selon son PA Contrôle extérieur conforme à l 'article III.6 du fascicule 23 du CCTG Si le maître d'oeuvre fait les essais nécessaires à l'admission des granulats, les échantillons sont prélevés sur les lieux de production 40

41 Le retraitement en place à froid des anciennes chaussées Contrôle des liants Contrôles L'entrepreneur prélève sur tous les porteurs un échantillon conservatoire pour le maître d'oeuvre 41

42 Le retraitement en place à froid des anciennes chaussées Contrôles Contrôle du retraitement en place Contrôle extérieur : épreuve de convenance pour valider le processus d'exécution prévu au PAQ >> POINT D'ARRET Ceci est appliqué pour des chantiers d'une certaine envergure classe de trafic et/ou taille > m² Pour les petits chantiers, l'épreuve de convenance correspond à l'épreuve de conformité du premier lot. 42

43 Le retraitement en place à froid des anciennes chaussées Contrôles Selon le procédé, différents contrôles sur Les matériaux utilisés Les cadences de fraisage et de retraitement La mise en œuvre des nouvelles couches de chaussées Le compactage Être vigilant sur le matériel employé et les cadences!!!! Homogénéité et qualité des matériaux dépendent du rabotage!!! 43

44 Les agrégats d'enrobés AE Circulaire n du 18 juin 2001 relative à la gestion des déchets du réseau routier national Norme NF EN

45 Les agrégats d'enrobés AE Circulaire n du 18 juin 2001 relative à la gestion des déchets du réseau routier national Norme NF EN Issus d'anciennes chaussées bitumineuses, homogènes et de diamètre apparent D < 31,5 mm Présence possible de goudron et de fibres d'amiante dans les couches à recycler!! 45

46 Les agrégats d'enrobés AE Identification établie à partir d'une Fiche Technique d'ae Taux de recyclage fixé en fonction des caractéristiques du stock Si on utilise plus de 10 % en couche de roulement ou plus de 20 % en liaison ou assise, la pénétrabilité ou la TBA du mélange final doit satisfaire les caractéristiques Péné et TBA de la classe de bitume spécifiée 46

47 Les agrégats d'enrobés AE Points importants Origine des AE : suivi qualité et traçabilité Validation technique de leur réemploi Aucun impact environnemental Caractérisation des AE : Analyse granulométrique après désenrobage Caractéristiques intrinsèques des granulats Teneur en liant Consistance du liant résiduel Homogénéité des lots 47

48 Conclusion Techniques performantes répondant aux défis et enjeux environnementaux, techniques et économiques actuels Mais il est important de bien poser le problème!!! Aide des Normes, Guides Techniques, RST 48

49 Les agrégats d'enrobés AE Merci de votre attention!!... 49