Couches de roulement bitumineuses Techniques courantes d entretien des couches de roulement Vincent COIN CETE de l Est Ministère de l'écologie, de l'énergie, du Développement durable et de l'aménagement du territoire WWW.developpement-durable.gouv.fr
Couches de roulement bitumineuses Techniques courantes d entretien des couches de roulement Définitions Bref historique Plan Principales techniques de couche de roulement Référentiel technique et dernières évolutions Propriétés d usage d une couche de roulement Domaine d emploi et performances des couches de roulement Aide au choix des techniques d entretien des couches de surface de chaussées Conclusion et perspectives NANCY, le 16 mars 2010 1
Définitions NANCY, le 16 mars 2010 2
Définition NANCY, le 16 mars 2010 3
Bref historique des couches de roulement NANCY, le 16 mars 2010 4
Bref historique des couches de roulement 1901-1904 : création de la Ligue contre la poussière et premier répandage de goudron (seul) puis avec des gravillons à Monaco, naissance du goudronnage (Ernest Guglielminetti) Puis recours à un juste dosage en gravillons (dur et anguleux) et goudron : naissance du l'enduit superficiel 1909 : mise en oeuvre des premiers enrobés en chaud à Versailles 1919 : développement de l emploi des bitume 1950-65 : enrobés denses 1969 : enrobés semi grenu 1980 : prise en compte de la réduction des nuisances sonores et développement des matériaux drainant (BBTM, BBDr) Actuellement : nombreuses techniques couvrant la majorité des besoins NANCY, le 16 mars 2010 5
Principales techniques de couches de roulement NANCY, le 16 mars 2010 6
Principales techniques de couches de roulement BB ; ESU, ECF ; Bétons (BCMC) ; Revêtements modulaires (pavés, dalles ) ; Asphaltes coulés NANCY, le 16 mars 2010 7
Bétons bitumineux Deux grandes familles : Enrobés dits «épais» (5 à 10cm) : - EB-BBSG - EB-BBME - EB-BBS Enrobés dits «minces» (2 à 5cm) : -BBTM - BBM - BBDr NANCY, le 16 mars 2010 8
Référentiel technique et dernières évolutions NANCY, le 16 mars 2010 9
Principaux référentiels normatifs en vigueur Normes européennes béton bitumineux à chaud : NF EN 13108-1 / 2 / 5 / 6 / 7 Documents d accompagnement : 1- GUNE SETRA, janvier 2008 2- Norme NF P98150-1 Circulaires : 1- Uni longitudinal n 2000-36 du 22 mai 2000 2- Adhérence des couches de roulement neuves n 2002-39 de 16 mai 2002, contrôle de la macro texture Notes d'information ou de sensibilisation du IDRRIM (CFTR) : cf. synthèse jointe NANCY, le 16 mars 2010 10
Évolutions normatives Évolutions du référentiel normatif - 53 normes européennes relatives aux enrobés hydrocarbonés à chaud entrées en vigueur au 1er mars 2008 (8 relatives aux produits, 43 sur les méthodes d essais et 2 sur les marquage CE) Normes NF EN Dénominations françaises Référence anciennes normes françaises NF EN 13108-1, Enrobés Bitumineux Correspond à la définition des : EB-BBSG, EB-BBME, EB-BBA, EB-BBCS, EB-BBM, EB-EME et EB-GB NF P 98-130 - NF P 98-131 - NF P 98-132 - NF P 98-136 - NF P 98-138 - NF P 98-140 - NF P 98-141 NF EN 13108-2, Bétons Bitumineux Très Minces NF EN 13108-3, Enrobés Souples BBTM XP 98-137 Utilisés dans les pays nordiques non adaptés au contexte français NF EN 13108-4, Hot Rolled Asphalt NF EN 13108-5, Stone Mastic Asphalt NF EN 13108-6, Enrobés Coulés Routiers Non utilisés en France partiellement utilisés en France Asphaltes coulés pour trottoirs et chaussées NF P 98-145 NF EN 13108-7, Enrobés drainants NF EN 13108-8, Agrégats d'enrobés BBDr NF P 98-134 Agrégats d'enrobés XP 98-135 NANCY, le 16 mars 2010 11
* Obligation pour le producteur : Principales évolutions des normes européennes -mettre en place d'un système qualité de maîtrise de la production (marquage CE des enrobés) - caractériser le produit mis sur le marché : CdR (niveau 2, sauf BBME niveau 3 ou 4, BBDr niveau1) * Changement d appellation : BBSG3 0/10 EB10 roul 35/50, Vmin 5 à Vmax 10 (à 60 girations), ITSR 70 (ou r/r=70%), P7,5 (à 60 C et 30.000 cycles sur plaque de teneur en vide entre Vinf=5% et Vsup=8%) proposition d appellation mixte : EB10-BBSG3 * Teneur en liant exprimée en % (ppc ppc) * Disparition du module de richesse (mais globalement conservé par les formulateurs) * Création de document d'accompagnement pour le transport et la mise en oeuvre et pour expliciter ce nouveau référentiel NANCY, le 16 mars 2010 12
GUNE SETRA, janvier 2008 Évolutions du référentiel normatif Documents d accompagnement majeurs -éclaire le lecteur sur le choix des normes et les spécifications à utiliser en France ; -complète les normes européennes par les caractéristiques des granulats, des agrégats et des fines d apport ; -précise les désignations et compostions des enrobés «français» et les niveaux d études de formulation retenus NANCY, le 16 mars 2010 13
Évolutions du référentiel normatif Documents d accompagnement majeurs Norme NF P98150-1 Complète les normes NF EN en traitant notamment : -Transport ; -État du support et préparations préalables ; -Mise en œuvre ; -Spécifications et contrôles de mise en œuvre de chaque produit (épaisseurs, macrotexture, compacité ). NANCY, le 16 mars 2010 14
Propriétés d usage d une couche de roulement NANCY, le 16 mars 2010 15
Propriétés d usage Qualités attendues : - Sécurité : adhérence, drainabilité, uni, photométrie - Confort : uni longitudinal et transversal, bruit, photométrie, - Durabilité : maintien des caractéristiques de surface (adhérence, résistance à l orniérage, étanchéité ). Qualité attendue fonction des acteurs : - les usagers, - les riverains, - gestionnaire du réseau (Impact sur l environnement : économie en ressources naturelles, réduction des GES et de l'nrj (process de fabrication et propriétés photométriques d un revêtement) et le coût ) NANCY, le 16 mars 2010 16
Domaines d emploi et performances des couches de roulement bitumineuses NANCY, le 16 mars 2010 17
Bétons bitumineux Deux grandes familles : Enrobés dits «épais» (5 à 10cm) : - EB-BBSG - EB-BBME - EB-BBS Enrobés dits «minces» (2 à 5cm) : - BBTM - BBM - BBDr NANCY, le 16 mars 2010 18
Domaine d emploi Couche de roulement ou liaison Classe de performance fonction du trafic (maxi trafic Tex) Épaisseur : 0/10 : 5 à 7 cm 0/14 : 6 à 9cm (120 à 200 kg/m2) État du support : Déflexions : 185/100mm pour trafic T3 à 60/100mm pour trafic T0 déformations : 2cm Particulièrement bien adapté aux zones à fortes sollicitations tangentielles Enrobés dits «épais» EB-BBSG Performances Imperméabilité satisfaisante (4 8% de vides) Performances mécanique satisfaisante : module > 5400 MPa et fatigue ε 6 > 100 µdef Amélioration de l uni : bonne Aptitude à limiter la remontée de fissure : bonne Résistance cisaillement : bonne Résistance à l orniérage : moyenne à très bonne Apport structurel Adhérence moyenne (macro texture 0.5 0.8mm) Réduction projection d eau : ne convient pas Réduction du bruit de roulement : moyenne NANCY, le 16 mars 2010 19
Enrobés dits «épais» EB-BBME Domaine d emploi Quasi identique au BBSG Performances Quasi identiques au BBSG, excepté : - Gain structurel plus important module X1.6 à X2 (est ce bien raisonnable???), - Aptitude à limiter la remontée de fissures : moins performant / EB-BBSG, Questionnements? Type de couche roulement adapté au climat semi continental du Grand Est (choix du liant )? Module de richesse plus élevé / BBSG niveau de macro texture? NANCY, le 16 mars 2010 20
Domaine d emploi Couche de roulement Destiné aux chaussées à faible trafic ( 150 PL/jour) Enrobés dits «épais» EB-BBS Accepte des supports déformés (2 à 3 cm) et niveaux de déflexion élevés ( à ceux des BBSG) Épaisseur très variable selon la classe de performances (4) : 0/10 : 4 à 6 cm (1 et 2) 0/14 : 8 à 12cm (3 et 4) Performances Enrobés déformables (liant 50/70 ou 70/100 et teneur en liant élevée 6 6.5ppc) Imperméabilité satisfaisante (4 9% e vides) Adhérence : médiocre (macrotexture 0.3 0.5mm) Inconvénients Sensible aux déformations permanentes Niveau d adhérence faible NANCY, le 16 mars 2010 21
Bétons bitumineux Deux grandes familles : Enrobés dits «épais» (5 à 10cm) : - EB-BBSG - EB-BBME - EB-BBS Enrobés dits «minces» (2 à 5cm) : - BBTM - BBM - BBDr NANCY, le 16 mars 2010 22
Domaine d emploi Couche de roulement Tous trafics Épaisseur 2 à 3 cm : 0/6 - (0/8) - 0/10 (45 à 65 kg/m2) Enrobés dits «très minces» BBTM État du support : Déflexions : 100/100mm pour trafic T3 à 50/100mm pour trafic T0 Performances Pas d effet structurel déformations : 1.0cm Adhérence (macro texture 0.9 1.6 mm) : bonne à très bonne selon granularité et durable Réduction projection d eau : (moyenne) à bonne Réduction du bruit de roulement : bonne à très bonne pour le 0/6, moyenne à bonne pour les 0/10 Résistance à l orniérage : sans objet (assurée par la couche de liaison) Résistance cisaillement : moyenne Imperméabilité : médiocre (12 25% de vides selon classe de performances) Amélioration de l uni : moyenne à bonne (PO) Aptitude à limiter la remontée de fissure : ne convient pas Viabilité hivernale : adaptation du service hivernal surveillance accrue Fraisage impératif de la signalisation horizontale en résine thermoplastique Contre indication d emploi : mise en œuvre manuelle et zone à forte contrainte tangentielle NANCY, le 16 mars 2010 23
Domaine d emploi Couche de roulement ou liaison Tous trafics Épaisseur 3 à 5 cm : 0/10 : 3 à 4 cm 0/14 : 3.5 à 5 cm État du support : Déflexions : 125/100mm pour trafic T4 à 50/100mm pour trafic T0 déformations : 1.5cm Enrobés dits «mince» EB-BBM Performances Globalement intermédiaires entre un EB-BBSG et un BBTM Imperméabilité moyenne (5 12% de vides) Amélioration de l uni : correcte Aptitude à limiter la remontée de fissure : moyenne Résistance à l orniérage : moyenne (classe 1 et 2) à bonne (classe 3) Résistance cisaillement : moyenne à bonne Adhérence (macro texture 0.6 0.8mm) : moyenne (type B et C) à bonne (type A) Réduction projection d eau : moyenne Réduction du bruit de roulement : moyenne NANCY, le 16 mars 2010 24
Domaine d emploi Couche de roulement Trafics >T3 avec circulation rapide Épaisseur 3 à 5 cm : 3 à 4 cm 0/6 / 4 à 5cm 0/10 (80 à 100 kg/m2) État du support : Déflexions : 70/100mm pour trafic T2 à 45/100mm pour trafic T0 Performances déformations : 1.0cm Adhérence : bonne à très bonne à vitesse élevée selon la granularité Réduction projection d eau : très bonne Enrobés dits «drainants» BBDr Réduction du bruit de roulement : bonne à très bonne au jeune âge selon leur granularité Résistance à l orniérage : très bonne Résistance cisaillement : ne convient pas Imperméabilité : très médiocre (20 30% de vides selon classe de performances) Amélioration de l uni : bonne Aptitude à limiter la remontée de fissure : ne convient pas Contre indication : climat difficile zones non ou peu circulées et soumises à risques de pollution (problème de colmatage) inadapté en zone de forte sollicitations tangentielles (virages, zones d arrêt fréquents) Viabilité hivernale : adaptation du service hivernal surveillance accrue NANCY, le 16 mars 2010 25
Aide au choix des techniques d entretien des couches de surface de chaussées NANCY, le 16 mars 2010 26
S assurer au préalable que les défauts se limitent à la couche de roulement en cas de doute étude d auscultation Défauts de surface avec dégradations de type : Ressuage, arrachement, orniérage à petit rayon, nuisances sonores élevées, uni défaillant, niveau d adhérence insuffisant. Entretien de la couche de roulement Défauts de surface traduisant une insuffisance structurelle : Orniérage à grand rayon affaissement, faïençage grave, Travaux plus lourd (réhabilitation ) NANCY, le 16 mars 2010 27
Domaines d emploi des couches de roulement bitumineuses fonction des SOLLICITATIONS ESU ECF BBUM BBTM BBDr BBM BBSG / BBME* Trafic T1 T1 Tous trafics Tous trafics T3 Tous trafics Classe 1 T4 Classe 2 T1 Classe 3 : Tex Épaisseur moyenne de mise en œuvre (cm) 0.5 à 1.5 0.5 à 1.5 1.5 à 2 2 à 3 3 à 5 (fonction de la granularité) 3 à 5 (fonction du type) 5 à 8 (fonction de la granularité) Tracé cisailleme nt -- - - - -- - à + + *BBME : ce matériau diffère des BBSG par un module de richesse plus élevé Viabilité hivernale : - Risque d arrachement pdt les opérations de déneigement - adaptation des fréquences de passage, dosage adapté -- : ne convient pas - : performance moyenne + : performance satisfaisante NANCY, le 16 mars 2010 28
Domaines d emploi des couches de roulement bitumineuses fonction du SUPPORT ESU ECF BBUM BBTM BBDr BBM BBSG/ BBME Aptitude de la technique à améliorer l uni (PO) -- -- - -à+ + + + Aptitude de la technique à limiter la remontée de fissures «seule»* -- -- -- -- -- - + / - * : principales techniques adaptées : - sables enrobés 0/2 à 0/6 avec bitume pur ou modifié TL 9-12.5ppc - membranes bitumeuses gravillonnées avec liant élastomérique 2 2.5 kg/m2 et gravillonnage 6/10 - géotextile imprégné d émulsion de bitume modifié 1 1.5 kg /m2 - - : ne convient pas - : performance moyenne + : performance satisfaisante NANCY, le 16 mars 2010 29
Performances des couches de roulement bitumineuses Adhérence et bruit de roulement ESU ECF BBUM BBTM BBDr BBM BBSG/ BBME* Adhérence + à ++ + + + à ++ + à ++ -à+ - Réduction du bruit de roulement -- -à+ + -à++ + à + + (*) - - (*) : au jeune âge - - : ne convient pas - : performance moyenne + : performance satisfaisante ++ : performance excellente NANCY, le 16 mars 2010 30
Adhérence Performance de l adhérence en fonction des techniques, de la vitesse et de l état des pneumatiques Comparaison des moyennes des enrobés 0/10 Influence de la vitesse C.F.L 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 Classe de Trafic Cumulé Poids Lourds = C4 (1 000 000 à 5 000 000) (Nombre d'individus) BBSG (44) BBMa (4) BBTM (294) BBUM (38) ECF (17) BBDr (161) Fuseau National CFL de 1980 Influence de l état d usure des pneumatiques 0.3 0.2 0.1 0.0 30 50 70 90 110 130 Vitesse en km/h NANCY, le 16 mars 2010 31
Adhérence Influence du diamètre D Comparaison des moyennes des BBTM 6-10 - 14 mm 0.9 Classe de Trafic Cumulé Poids Lourds = C4 (1 000 000 à 5 000 000) (Nombre d'individus) 0.8 0.7 0.6 BBTM O/6 (26) BBTM 0/10 (294) BBTM 0/14 (173) Fuseau National CFL de 1980 C.F.L 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 30 50 70 90 110 130 Vitesse en km/h NANCY, le 16 mars 2010 32
Classement technique de roulement / bruit de roulement Base de données des revêtements : 384 mesures VI/VL (LAmax, température de 20, vitesse 90 km/h) 87 85 83 bruyants intermédiaires Peu bruyants 82,2 81 81,2 80,7 80,3 79,5 79,6 79 78,2 78,2 78,3 78,3 78,3 77,6 77 75,8 76,1 75,2 75,5 75 74,6 74,7 73,8 73,9 73 71 71,8 69 67 65 BBDr 0/6 BBUM 0/6 BBM 0/6 BBDr 0/10 BBTM 0/6-type2 BBDr 0/14 BBTM 0/6-type1 BBTM 0/10-type2 BBTM 0/8-type1 ES 4/6 BBSG 0/10 BBTM 0/10-type1 BBUM 0/10 BBM 0/10 ECF ES 6/8 BBSG 0/14 BBTM 0/14 ES 6/10 BC BBUM 0/14 Lrev en db(a) Effet du diamètre D Effet du % de vides NANCY, le 16 mars 2010 33
Conclusion et perspectives NANCY, le 16 mars 2010 34
Conclusion et perspectives Large éventail de l offre Choix repose sur adéquation optimale entre les attentes du gestionnaire (politique d entretien, performances, bilan environnemental, coût ) et des contraintes d environnement Dernières années, prise en compte plus conséquente du critère environnemental : * Économie des ressources naturelles : intégration d agrégats d enrobés dans les formulations, liant d origine végétale * Baisse des GES et économie d NRJ : enrobés tièdes 100-130 C / semi tièdes <100 C, (quté mise en œuvre : 500 000 tonnes 2008 contre 1 000 000 tonnes en 2009) * intégration d additifs visant à éliminer les émissions de qaz polluants NOx * Limitation encore plus marquée du bruit de roulement : diminution du diamètre D (4mm) * démarche vertueuse sous réserve d une durabilité comparable à celle des matériaux «habituels et normalisés», d où la nécessité : de disposer d une étude de laboratoire ; de disposer de retour d expérience de terrain (mise en place de charte expérimentale avec un suivi encadré et objectif, et avec un partage des risques entre le MOu et l entreprise de TP). NANCY, le 16 mars 2010 35
Conclusion et perspectives Vers un meilleure prise en compte de la caractérisation et de la durabilité des qualités d usage (et des enrobés «environnementaux» avec futures norme franco française NF P98150-2) Évolution normative (2012) : - nouvelles méthodes d essais : tenue à froid, évolution de l adhérence en laboratoire (Wehner et Schulze et DFT), propagation des fissures, résistance à l arrachement (essai Triboroute), collage des couches, classification des revêtements vis à vis du bruit de roulement (note d information CFTR n 20) TRIBOROUTE DFTester Wehner et Schulze CPX Vers une évaluation du comportement in situ des matériaux «peu répandus ou innovants» Entreprises et MOu plutôt favorables sous réserve de définir un cadre spécifique (paramètres à définir : répartition des risques, cadre précis d expérimentation et suivi objectif et indépendant ) SMA : matériau assimilé à un BBDr dont les vides sont partiellement emplis par mastic (formulation grenue, % de vides équivalent à BBSG, 6.5 7.5% liant et 8 à 13% de fines, épaisseur mise en œuvre 2.5 à 5cm et tenue à l orniérage équivalente à un BBM2) NANCY, le 16 mars 2010 36
Merci de votre attention Centre d'études techniques de l'équipement de l'est NANCY, le 16 mars 2010 37