Chaussées souples à durée de vie prolongée

(Long Life Pavement)

Pierre Langlois, ing.

Laboratoire des chausséesTransports Québec

Provinces de l'Atlantique

Rien de prévu à court terme

Provinces de l'Atlantique

À Terre-Neuve ?PPP

Des concepts éprouvés

Cette présentation traite essentiellement du phénomène de fatigue des revêtements;

S'applique seulement en construction; Le concept considère les fondations

granulaires comme étant performantes; Utilisation de concepts déjà existant:

Revêtements bitumineux de forte épaisseur;

Distribution des contraintes en profondeur;

Planage et et resurfaçage;

Les objectifs

Structures de chaussées à longue durée de vie Augmentation de la durée de vie actuelle

Les dégradations se limitent à la couche de surface Entretiens mineurs (scellement de fissures,

etc) Planage et resurfaçage

Stratégie de conception MTQ Construction pour 15-20 ans (inspiration de la

tradition nord américaine de 20 ans) Suivi de couches d’usure ou de renforcement se

répétant suivant des cycles d’env. 10 ans La chaussée est sévèrement détériorée au stade

de premier resurfaçage et souffre de problèmes majeurs Déficience structurale (croissance du trafic lourd) Patron de fissuration qui remonte à travers les couches

subséquentes Comportement au gel parfois marginal

Extraits des motivations justifiant le nouveau guide AASHTO 2002 (chap. 1.1.1.3)

« Les autoroutes originales ont été conçues pour 5 à 15 millions de camions alors qu’aujourd’hui elles doivent être conçues pour plus de 50 à 200 millions de camions tout en ayant de plus longues durées de vie (e.g. 30-40 ans versus 20 ans) »

Les effets de la fatigue

Contrainte en tension

Contrainte

Durée de vie (fatigue)

Durée de vie

indéfinie

Contrainte en compression

La fatigue dans le revêtement; Contrainte en tension diminue avec l’épaisseur du revêtement; Faible épaisseur = Contrainte élevée; Contrainte élevée = Durée de vie raccourcie.

Les effets de la fatigue

Contrainte en tension

Contrainte

Durée de vie (fatigue)

Durée de vie

indéfinie

Contrainte en compression

La fatigue dans le revêtement; Contrainte en tension diminue avec l’épaisseur du revêtement; Épaisseur élevée = Contrainte plus faible; Contrainte plus faible sous la limite = Durée de vie indéfinie.

Les effets de la fatigue

Durée de vie (fatigue)

Contrainte

Teneur en bitume élevée et/ou bitume

modifié

Faible teneur en bitume

Durée de vie indéfinie

La fatigue dans le revêtement; Teneur en bitume élevée = meilleure résistance en tension; Bitume modifiés = meilleure résistance en tension.

La solution

Effort maximum en tension

Fondation granulaire ou stabilisée

Enrobé ESG-5 résistant à lafatigue 75 à 100mm

Enrobé à moduleélevé et résistant àl'orniérage. Épaisseurselon le besoin

30 à 60 mm SMA-10, EG-10, ESG-10

} 100 mmà

150 mm

Zonede compression

élevée

GB-20

Le choix du bitume (exemple zone 2)

Fondation granulaire ou stabilisée

Température

Pro

fon

deu

r

Changement de température

PG 64- 34

PG 64-28 ou 58-34

PG 58 – 28 ou PG 58-34

Tamis (mm)5 10 140.080 2.5

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

% P

assa

nt

Tamis (µm)0.45

EG-10 et EGA-10EG-10 et EGA-10

ESG-5ESG-5

GB-20GB-20

Les granulométries des enrobés

Variantes calculéesParc des Laurentides

(A)20 ans

192 mm

(B)50 ans231mm

(C)50 ans

210 mm

GB-20105 mm

EG-1045 mm

EB-20186 mm

EB-20147mm

EG-10 45 mm

EG-10 45 mm

ESG-560 mm

Exemple de coûtsParc des Laurentides Hypothèses

1200 camions par jour (djma 5000 à 7000) 1% de croissance par année, C.A. = 3,57 Exemple sur sol de type SMfin

12,85 millions d’ECAS en 20 ans 192 mm d'enrobé 276 mm de MG-20 740 mm de MG-112 (type B)

600 000$/km

Exemple (suite)(plus longue durée de vie)

37,1 millions d’ECAS en 50 ans Enlever 40 mm de GB-20 à 60$/t : - 6,60$/m² Ajouter 60 mm de ESG-5 à 70$/t : +10,30

Hypothèse conservatrice: Sol gélif (SP = 6) sous-profil de 300 mm Déblais à 4$/m³ : +1,20 MG-112 supplémentaire: +2,60

surcoût initial total: +7,50 $/m²

662 000 $/km (env. 10% de plus)

(3,70)

(3,80)

Comparaison à long terme Conception 20 ans

0 - Construction initiale de 600 000$/km 20 – couche d'usure (avec un peu de chance) 29 - couche d'usure 38 - couche d'usure 47 - Réfection majeure

Conception 50 ans 0 - Construction initiale de 662 000$/km 20 - couche d'usure 40 - couche d'usure (60 - couche d'usure)

La durabilité Prévention de la dégradation de la

chaussée: Choix judicieux des composantes:

Classes des bitume utilisés; Granulats performants fonction des types d’enrobés;

Liant d’accrochage et d’imprégnation; Essai de résistance à l’orniérage; Essai d’adhésivité bitume/granulat; Assurer un contrôle de qualité serré des

travaux de construction.

Le désenrobage et arrachement Adhésivité du

bitume/granulat; Méthode LC 25-009

PG 58-28 PG 64-34

Des fissures apparaîtront La chaussée vieillira!

Fissuration par retrait thermique; Sera toujours présente; Fonction:

Du climat et de la classe de bitume; De la masse d'enrobé (épaisseur, largeur);

Peut être colmatées efficacement.

ConclusionUne stratégie à plus long terme Construire une infrastructure durable qui

ne nécessitera que des interventions légères Sol et structure granulaire stable Revêtement plus robuste requiérant seulement

des réparations superficielles (planages et c.u.) ou ponctuelles (réparation de fissures transversales)

Il est désormais possible de construire à coût raisonnable des chaussée pour plus que seulement 15-20 ans

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