Cours Route 2

ACADEMIE MILITAIRE FONDOUK JEDID

DIRECTION DE L’ENSEIGNEMENT UNIVERSITAIRE

Année Universitaire: 2006-2007

NOTES DE COURS Module : ROUTE 2 Classe(s) : GC 31 Enseignant(s) : Ahmed SIALA Date : Octobre 2006

Plan du cours

CHAPITRE I - SOL SUPPORT ET ASSISES DES CHAUSSEES ....................................... 1

I - INTRODUCTION ........................................................................................................... 1

II - LE SOL EN TUNISIE ........................................................................................................... 1 II.1 - Définitions d’un sol et des essais le caractérisant ..................................................... 1 II.2 - les différents types de sols et leurs classifications .................................................... 9

III - REUTILISATION DES SOLS ............................................................................................ 15 III.1 - Définitions.............................................................................................................. 15 III.2 - Conditions d’utilisation des sols en remblais et en couche de forme .................... 16 III.3 - le traitement des sols.............................................................................................. 22

CHAPITRE II - MATERIAUX DE CHAUSSEES................................................................ 32

I - MATERIAUX NON TRAITES CHIMIQUEMENT.................................................................... 32

II - MATERIAUX TRAITES AUX LIANTS HYDROCARBONES .................................................. 37 II.1 - le bitume.................................................................................................................. 37 II.2 - Essais sur les granulats............................................................................................ 38 II.3 - les liants bitumineux................................................................................................ 39 II.4 - les utilisations des matériaux traités aux liants hydrocarbonés............................... 40 II.5 - Autres produits bitumineux..................................................................................... 46

III - MATERIAUX TRAITES AUX LIANTS HYDRAULIQUES .................................................... 47

IV - DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES ................................................................................... 51 IV.1 - affectation des matériaux....................................................................................... 51 IV.2 - Seuils technologiques ............................................................................................ 51

CHAPITRE III - DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES NEUVES ET RENFORCEMENT................................................................................................................. 53

I - ETUDE DE TRAFIC ROUTIER ............................................................................................ 53

II - ETUDE DE LA CLASSE DE SOL......................................................................................... 54 II.1 - Classification à partir du CBR ................................................................................ 54 II.2 - Classification à partir de la classe routière des sols en Tunisie .............................. 55 II.3 - dispositions particulières pour les mauvais sols...................................................... 57

III - CLASSES DE CHAUSSEES ............................................................................................... 58

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Sol support et assises des chaussées Page 2/114 Elaboré par Ahmed SIALA

III.1 - détermination de la classe de chaussée à partir des coupes de chaussées.............. 59 III.2 - détermination de la classe de chaussée à partir des indices de structure ............... 59 III.3 - Classification des routes en fonction de la déflexion............................................. 65 III.4 - Classification des routes ........................................................................................ 66

IV - DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES........................................................................... 66 IV.1 - Dimensionnement par le catalogue........................................................................ 66 IV.2 - Dimensionnement par alize iii ............................................................................... 67

CHAPITRE IV - DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEE AERONAUTIQUE ............. 78

I - CHARGE DE CALCUL........................................................................................................ 78

II - DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES SOUPLES............................................................. 81 II.1 - Portance du sol support ........................................................................................... 81 II.2 - Épaisseur de la chaussée équivalente ...................................................................... 82 II.3 - Choix d’une constitution de chaussée ..................................................................... 85

III - DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES RIGIDES ............................................................ 87 III.1 - Fonctionnement de dalle en béton ......................................................................... 87 III.2 - Détermination du module de réaction.................................................................... 88 III.3 - Détrmination de l’épaisseur de la dalle de béton ................................................... 89

CHAPITRE V - REHABILITATION ET ENTRETIEN DES ROUTES............................. 90

I - LES DEGRADATIONS DES ROUTES ET LEURS FACTEURS GENERATEURS ........................ 90 I.1 - Les dégradations des routes...................................................................................... 90 I.2 - Les causes des dégradations ..................................................................................... 91

II - DESCRIPTION DES DEGRADATIONS DES CHAUSSEES ET LEURS CAUSES ....................... 94 II.1 - Les arrachements..................................................................................................... 94 II.2 - Les deformations ..................................................................................................... 96 II.3 - Les fissures.............................................................................................................. 98 II.4 - Remontees ............................................................................................................. 100

III - DESCRIPTION DES DEGRADATIONS DES ACCOTEMENTS ET DES DEPENDANCES ....... 101 III.1 - La dégradation des accotement ............................................................................ 101 III.2 - Dégradation des dépendances de la routes........................................................... 102 III.3 - Dégradation des ouvrages d’assainissement et de drainage ................................ 102 III.4 - Dégradation de la signalisation et des équipement .............................................. 103

IV - ENTRETIEN ET REHABILITATION DES ROUTES .......................................................... 103 IV.1 - Définition des tâches d’entretien et de réhabilitation des routes ......................... 103 IV.2 - Les tâches d’entretiens......................................................................................... 105 IV.3 - Réhabilitation des routes...................................................................................... 108 IV.4 - Mode d’exécution de certaines tâches de l’entretien routier ............................... 109

CHAPITRE VI - ETUDE DES CARREFOURS ET DES DISPOSITIFS D’ECHANGES..............................................................................................ERREUR ! SIGNET NON DEFINI.

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Liste des tableaux

TABLEAU N° 1 - VALEURS USUELLES DE TENEUR EN EAU ______________________ 2

TABLEAU N° 2 - IDENTIFICATION DE LA PLASTICITE___________________________ 4

TABLEAU N° 3 - VALEURS USUELLES DES LIMITES D’ATTERBERG _______________ 5

TABLEAU N° 4 - VALEURS USUELLES D’INDICE DE CONSISTANCE _______________ 5

TABLEAU N° 5 - VALEURS USUELLES D’EQUIVALENT DE SABLE _________________ 6

TABLEAU N° 6 - DEFINITIONS POUR L’ESSAI CBR______________________________ 6

TABLEAU N° 7 - VALEURS USUELLES DE L’INDICE CBR ________________________ 7

TABLEAU N° 8 - CLASSIFICATION LCPC DES SOLS GRENUS ____________________ 12

TABLEAU N° 9 - TABLEAU RECAPITULATIF DES CONDITIONS POUVANT ETRE IMPOSEES POUR UTILISER LES DIFFERENTS MATERIAUX EN REMBLAI _________ 21

TABLEAU N° 10 - CARACTERISTIQUES DE LA CHAUX VIVE ET DE LA CHAUX ETEINTE _________________________________________________________________ 24

TABLEAU N° 11 - CARACTERISTIQUES DES CIMENTS __________________________ 25

TABLEAU N° 12 - LES CATEGORIES MINIMALES DE LIANT RECOMMANDEES EN FONCTION DU TRAFIC.____________________________________________________ 39

TABLEAU N° 13 - LES UTILISATIONS DES MATERIAUX TRAITES AUX LIANTS HYDROCARBONES ________________________________________________________ 40

TABLEAU N° 14 - LES UTILISATIONS DES MATERIAUX TRAITES AUX LIANTS HYDROCARBONES ________________________________________________________ 51

TABLEAU N° 15 - SEUILS TECHNOLOGIQUES POUR L’_________________________ 52

TABLEAU N° 16 - CLASSEMENT ROUTIER DES SOLS EN TUNISIE ________________ 56

TABLEAU N° 17 - CLASSE DES CHAUSSEES – REGIONS A ET B __________________ 59

TABLEAU N° 18 - CLASSE DES CHAUSSES – REGION C _________________________ 59

TABLEAU N° 19 - VALEURS DES COEFFICIENTS AI DES MATERIAUX DE CHAUSSEES A UTILISER DANS LE CATALOGUE DES CHAUSSEES – MATERIAUX TRAITES______ 62

TABLEAU N° 20 - VALEURS DES COEFFICIENTS AI DES MATERIAUX DE CHAUSSEES A UTILISER DANS LE CATALOGUE DES CHAUSSEES – MATERIAU GRANULAIRES NON TRAITES ____________________________________________________________ 64

TABLEAU N° 21 - PARAMETRES RELATIFS AUX MATERIAUX NOIRS______ ERREUR ! SIGNET NON DEFINI.

TABLEAU N° 22 - PARAMETRES RELATIFS AUX BETONS DE CIMENT ____ ERREUR ! SIGNET NON DEFINI.

TABLEAU N° 23 - PARAMETRES RELATIFS AUX GRAVES ET SABLES TRAITES AUX LIANTS HYDRAULIQUES _______________________ERREUR ! SIGNET NON DEFINI.

TABLEAU N° 24 - CLASSIFICATION DES TACHES DE L’ENTRETIEN ROUTIER ____ 108

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Liste des figures FIGURE N° 1 - LES DIFFERENTES PHASES D’UN SOL ___________________________ 2

FIGURE N° 2 - INDICE DE PLASTICITE________________________________________ 4

FIGURE N° 3 - CLASSIFICATION LCPC DES SOLS FINS _________________________ 13

FIGURE N° 4 - CLASSIFICATION FRANÇAISE DES SOLS DE DMAX>50MM ________ 13

FIGURE N° 5 - CLASSIFICATION FRANÇAISE DES SOLS DE DMAX>50MM ________ 14

FIGURE N° 6 - CLASSIFICATION FRANÇAISE DES SOLS ROCHEUX ET ORGANIQUES_________________________________________________________________________ 14

FIGURE N° 7 - GRAPHIQUE DONNANT LE ΔSN EN FONCTION DU CBR___________ 64

FIGURE N° 8 - MODELE DE JUMELAGE TYPE UTILISE PAR ALIZE III ____________ 67

FIGURE N° 9 - PASSAGE D’UN MODELE BICOUCHE A UN MODELE MONOCOUCHE_________________________________________________________________________ 68

FIGURE N° 10 - DETERMINATION DU MODULE DES MATERIAUX TRAITES AU BITUME EN FONCTION DE LA TEMPERATURE________________________________ 70

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CHAPITRE I - SOL SUPPORT ET ASSISES DES CHAUSSEES

I - INTRODUCTION Le but de ce chapitre est de déterminer avec précision les différentes classes de sols afin de pouvoir dimensionner les structures de chaussées en connaissant l’assise sur laquelle sera réalisée la structure.

On présentera en particulier les paramètres permettant de classer les sols ainsi que les différentes normes et classifications utilisées.

II - LE SOL EN TUNISIE La connaissance du sol et de ses caractéristiques géotechniques et morphologiques, est une étape primordiale dans le choix d’une structure de chaussée. En effet, la connaissance du sol, associée à une bonne approche du trafic supporté et des matériaux de chaussée utilisés, permet d’optimiser les épaisseurs des couches de chaussées.

Quand on parle de classification des sols, on ne peut omettre de parler de l’usage qu’on fera de cette classification. Pour le cas d’un projet routier, la classification des sols aura deux principaux objectifs :

D’abord, la classification des sols permettra d’approcher la portance du sol support afin de dimensionner les corps de chaussée. Cette classification est d’autant plus importante qu’elle conditionne les choix d’investissement et d’entretien.

Le deuxième intérêt d’une classification des sols est d’estimer la possibilité de l’utilisation du sol en remblai ou en couche de forme.

Les critères de classification ne sont pas, bien entendu, identiques pour les deux objectifs voulus par la classification, mais nous nous efforcerons de dégager les lignes directrices régissant les deux classifications.

II.1 - DEFINITIONS D’UN SOL ET DES ESSAIS LE CARACTERISANT

II.1.1 - Définition d’un sol Les sols sont constitués de trois phases :

Une phase solide (les grains) ; Une phase liquide (l’eau) ; Une phase gazeuse (l’air).

On peut, par la pensée, rassembler chaque phase en un volume partiel unique de section unité :

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PT : poids total Pw : poids de l’eau PS : poids des grains VT : volume total VS : volume des grains VW : volume de l’eau VV : volume du vide Va : volume de l’air

Figure n° 1 - Les différentes phases d’un sol

Le squelette solide est l’élément essentiel. Il influe de façon considérable sur le comportement des sols et notamment les sols à forte proportion granulaire. La nature des grains est également à considérer.

La proportion d’eau est importante à considérer notamment dans le comportement des sols fins.

La teneur en eau est exprimée par le rapport entre le poids de l’eau et le poids des grains. Elle est noté W.

100PPW

S

W ×=

Le tableau suivant présente quelques valeurs usuelles et quelques ordres de grandeurs :

Sols Teneur en eau

Sable 2 à 10

Limon 10 à 30

Argile moyenne à raide 20 à 30

Argile molle 50 à 100

Vases et tourbes 80 à 300

Tableau n° 1 - Valeurs usuelles de teneur en eau

La phase gazeuse revêt un caractère secondaire.

II.1.2 - Essais permettant de déterminer les paramètres de nature des sols Les paramètres de nature se rapportent à des caractéristiques intrinsèques, c’est à dire qui ne varient pas ou peu, ni dans le temps ni au cours des différentes manipulations que subit le sol au cours de sa mise en œuvre.

Les principaux paramètres retenus pour la classification concernent

L’analyse granulométrique ; La détermination des limites d’Atterberg : Indice de plasticité (IP) La valeur au bleu de méthylène ; L’équivalent de sable. L’indice de portance pour l’identification des sols en vue d’un dimensionnement de

chaussée

II.1.2.1 - L’analyse granulométrique

VS

VW

PT

PS

PW

Va

VV

U

VT

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Elle consiste à déterminer la distribution dimensionnelle des particules élémentaires d'un sol. Elle se traduit par le pourcentage en masse des particules passant (ou restant) sur des tamis de dimension spécifiée. On distingue la granulométrie par sédimentation (pour les grains les plus fins) et la granulométrie par tamisage (tamis à maille carré pour les particules de diamètres supérieurs à 80μ). Les résultats sont représentés sous forme d’une courbe appelée la courbe granulométrique.

La granulométrie permet de déterminer également la valeur du diamètre maximal (Dmax) du sol étudié ainsi que la teneur en fine (< 80 μm). Elle indique également l’uniformité du sol par la forme de la courbe granulométrique et par l’interprétation du coefficient d’uniformité CU.

10

60U DDC = avec D10 et D60 représentent les dimensions auxquelles sont inférieurs

respectivement 10% et 60 % en poids des grains.

On peut aussi évaluer la bonne graduation des grains par le calcul du coefficient de courbure CC.

( )6010

230

C DDDC ×= avec D10, D30 et D60 représentant les dimensions auxquelles sont inférieurs

respectivement 10%, 30% et 60 % en poids des grains.

Les seuils retenus pour l’analyse granulométrique sont :

Dmax C’est la dimension du plus gros élément contenu dans le sol. Le seuil est généralement pris égal à 50mm.

50 mm C’est la valeur qui permet de distinguer les sols fins, sableux et graveleux, des sols blocailleux.

C’est également la valeur limite admise pour distinguer les sols pouvant être malaxés intimement avec un liant pour constituer des couches de forme de qualité.

C’est également la fraction généralement utilisée dans les essais de laboratoire usuels.

Le tamisât à 80 μm Permet de distinguer les sols riches en fines et dans une large mesure d’estimer leur sensibilité à l’eau. Les seuils sont de :

35 % : seuil au-dessus duquel le comportement du sol peut être considéré comme régi par celui de la fraction fine (<80 μm).

12% : seuil conventionnel permettant d’établir une distinction entre les matériaux sableux et graveleux pauvres ou riches en fines.

Le tamisât à 2mm Ce paramètre permet d’établir une distinction entre les sols à tendance sableuse et les sols à tendance graveleuse. Le seuil est

70 % : au-delà de 70%, on définit les sols à tendance sableuse et en deçà les sols à tendance graveleuse.

II.1.2.2 - Limites d’Attergberg

Compte tenu de leur structure, les matériaux fins et notamment les argiles ont la propriété d’absorber des quantités d’eau très importantes ou au contraire de se dessécher.

Quel que soit la nature de l’argile, si on la malaxe avec de l’eau, au-delà d’un certain état d’humidité, celle-ci se transforme en boue (comportement liquide). Au contraire, si on la

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dessèche, l’argile fait du retrait, les liaisons deviennent intenses (comportement solide). Entre ces deux états, l’argile est malléable, modulable (comportement plastique).

Les limites d’Attergberg sont obtenues par des essais conventionnels réalisés sur la fraction granulométrique dont les particules sont inférieures à 0,42mm. Ces essais permettent de déterminer les teneurs en eau qui caractérisent un changement d’état du matériau.

Figure n° 2 - Indice de plasticité

L’indice de plasticité IP=WL - WP donne l’étendue du domaine de plasticité.

L’Indice de plasticité est le paramètre le plus couramment utilisé pour caractériser l’argilosité des sols. Son interprétation est d’autant plus fiable que la proportion pondérale de la fraction 0/400 μm (fraction servant à l’essai) contenue dans le sol est importante et que l’argilosité de cette fraction est forte.

Au-delà d’une proportion de 50% de la fraction 0/400 μm et d’une valeur de 12, l’interprétation de l’IP est simple, mais elle devient quasi impossible lorsque cette proportion tombe en-dessous de 35% et la valeur de l’IP en-dessous de 7.

Les seuils sont :

12 : limite supérieure des sols faiblement argileux,

25 : limite supérieure des sols moyennement argileux

40 : limite entre les sols argileux et très argileux.

Le tableau suivant résume les valeurs usuelles adoptées pour qualifier la plasticité.

IP Degré de plasticité 0 - 5 Non plastique 5 – 15 Peu plastique 15 – 40 Plastique >40 Très plastique

Tableau n° 2 - Identification de la plasticité

Un sol présentant un IP >10 est considéré comme assez mauvais.

Un sol dont l’IP est >20 est considéré comme étant un sol très argileux.

Nous présentons quelques valeurs significatives :

WP (Limite de plasticité) WL (limite de liquidité)

IP

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WL WP IP

Un limon 24 17 7 Une argile limoneuse 40 24 16

Une bentonite pure 450 50 400

Tableau n° 3 - Valeurs usuelles des limites d’Atterberg

La connaissance de la teneur en eau naturelle permet de déterminer l’indice de consistance

P

LC IWWI −= . Il permet de situer la teneur en eau naturelle par rapport aux limites d’Atterberg

(WL et WP).

Le tableau suivant donne les échelles de consistance généralement admis :

IC Degré de consistance 0 Liquide 0 – 0,25 Pateux 0,25 – 0,5 Mou 0,5 – 0,75 Mi-consistant 0,75 - 1 Consistant

>1 Très consistant

Tableau n° 4 - Valeurs usuelles d’indice de consistance

II.1.2.3 - Valeur au bleu de méthylène

L’objectif de cet essai est d’évaluer le degré de pollution argileuse des fines contenues dans les sols.

Le bleu de méthylène a la propriété d'être absorbé préférentiellement par les argiles et les matières organiques. Une masse connue de fines est dispersée dans l'eau distillée à laquelle on ajoute des doses croissantes de bleu de méthylène. Tant que le bleu de méthylène est absorbé, il ne colore pas l'eau. On le vérifie en déposant une goutte sur un papier buvard: le centre de la tache est bleu vif (argile ayant absorbé le bleu) et l'auréole de la tache reste incolore. A partir d'une certaine dose de bleu, l'auréole se colore aussi: c'est le signe que toute l'argile a épuisé sa capacité d'absorption.

La quantité de bleu consommée est donc une indication de la quantité d'argile. La valeur de bleu s'exprime par la quantité de bleu en grammes consommée par 100 grammes de fines.

Les seuils retenus sont :

0,1 : Seuil en-dessous duquel on peut considérer que le sol est insensible à l’eau. Ce critère doit être complété par la vérification du tamisât à 80μm qui doit être ≤ 12% ;

0,2 : Seuil au-dessus duquel apparaît à coup sûr une sensibilité à l’eau ;

1,5 : seuil distinguant les sols sablo-limoneux des sols sablo-arigeleux ;

2,5 : seuils distinguant les sols limoneux peu plastiques des sols limoneux de plasticité moyenne ;

6 : seuil distinguant les sols limoneux des sols argileux ;

8 : sols distinguant les sols argileux des sols très argileux

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II.1.2.4 - Equivalent de sable

L’objectif de cet essai est d’évaluer le degré de pollution argileuse des fines contenues dans le sable.

Cette méthode donne une idée du degré de propreté du sable. Le principe est le suivant: un échantillon de sable est lavé au moyen d'une solution floculante qui agglomère les particules les plus fines. La solution est ensuite déversée dans une éprouvette où le sable proprement dit sédimente en premier suivi du floculat qui vient se déposer à la surface.

Le rapport entre la hauteur du sable sédimenté et la hauteur totale du dépôt (sable sédimenté + floculat) multiplié par 100 est appelé équivalent sable.

Cet essai est sensible tant à la quantité des fines qu'à la qualité des fines, les fines argileuses étant plus sensibles à la floculation que les autres.

En effet, 5% de limon dans un sable fait chuter l’ES de 100 à 65 alors que 5% d’argile colloïdale fait chuter l’ES de 100 à 25.

Le tableau suivant donne quelques ordres de grandeurs à retenir pour les équivalents de sable :

ES Sols >80 Sable très propre 70 - 80 Sable propre convenant généralement pour la fabrication des bétons 60-70 Légèrement argileux ou limoneux 50 Limite inférieure admise pour les matériaux de couche de base et de fondation 25 Sable argileux

Tableau n° 5 - Valeurs usuelles d’équivalent de sable

II.1.2.5 - L’Indice de portance (CBR)

Le Californien Bearing Ratio (CBR) est un indicateur de la portance des sols. Il consiste à comparer l’enfoncement d’un poinçon dans le sol testé dans un matériau type.

Cet indice peut être pris à différent état hydrique (soit à différent niveau de compactage):

A l’optimum : indice portant à la teneur en eau optimale Wopm A la teneur en eau naturelle (Indice Portant Immédiat) : à Wnat Après saturartion : on immerge le moule pendant quatre jours dans de l’eau et on enfonce

le poinçon à vitesse constante.

L’enfoncement est mesuré en fonction de la charge. Par définition, on note deux CBR :

100PPCBR;100P

PCBR'2

22'1

11 ×=×= . Si CBR1 > CBR2 alors CBR = CBR1 sinon on recommence

l’essai. Si les résultats sont similaires, CBR est CBR2. Définitions

Contraintes correspondantes Enfoncement

Dans le sol testé Dans le matériau type 2,54 mm 5,08 mm

P1 P2

P’1=6,3 Mpa P’2=10,3 MPa

Tableau n° 6 - Définitions pour l’essai CBR

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Le tableau suivant présente quelques ordres de grandeurs :

CBR Sol mous à très mous <2 Argiles 2-10 Limons et argiles raides 8-40 Sables 8-30 Graves 15-80 Concassée 80-100

Tableau n° 7 - Valeurs usuelles de l’indice CBR

II.1.2.6 - Teneur en matière organique

La teneur en matière organique est exprimée en pourcentage de masse de matériau organique rapportée à la masse sèche de l’échantillon.

L’oxydation au bichromate de potassium et surtout la perte au feu sont les méthodes les plus employées.

II.1.3 - Les paramètres d’états

Il s’agit des paramètres qui ne sont pas propres au sol, mais fonction de l’environnement dans lequel il se trouve.

Le climat est un paramètre très important dans le comportement des sols meubles. Il a un rôle déterminant pour le classement des sols. Une différentiation nette est observable entre le Nord où le climat est humide ou sub-humide et le sud où le climat est plutôt aride. Le niveau de saturation en eau est très important pour la détermination de l’indice de portance pondéré.

( ) ( ) ( )si CBRlogCBRlogCBRlog β+α=

Avec CBRi indice de portance immédiat et CBRs Indice de portance sol saturé.

α et β coefficients régionaux dépendants de la région climatique considérée. Ces coefficients α et β découlent du nombre de mois pluvieux par an.

12humidesmoisdeNombre −−−=α ; 12

secsmoisdeNombre −−−=β

La classification française distingue cinq états hydriques :

L’état très humide (th) : c’est un état d’humidité très élevé rendant impossible l’utilisation du sol.

L’état humide (h) : c’est un état d’humidification élevé. La réutilisation reste toutefois possible moyennant un traitement ou une utilisation en faible épaisseur.

Etat d’humidité moyenne(m) : c’est l’état d’humidité optimum.

Etat sec : c’est un état d’humidité sec. Ces sols peuvent être utilisés moyennant des dispositions particulières (arrosage, sur-compactage, etc. .).

Etat très sec : état d’humidité très faible n’autorisant plus la réutilisation du sol.

Plusieurs paramètres permettent de caractériser l’état hydrique :

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La position de la teneur en eau naturel de la fraction 0/20 du matériau par rapport à l’optimum proctor normal exprimée par le rapport :

OPN

N

WW . C’est le paramère le plus

fiable pour caractériser les états s et ts car les difficultés d’obtention de la compacité requise en dépendent directement.

L’indice de consitance Ic. Il permet de situer la teneur en eau naturelle par rapport aux limites d’Atterberg (WL et WP). Il permet de caractériser les cinq états hydriques mais uniquement dans le cas des sols fins moyennement et très argileux comportant au moins 80% à 90% d’élément ≤ 400mm.

L’indice de portance immédiat. Il est le plus utilisé pour caractériser les états h et th car il traduit la difficulté de circulation des engins.

II.1.4 - Les paramètres de comportement mécanique Ces paramètres ne sont pris en considération que pour juger de l’utilisation possible des sols en couche de forme. Ils distinguent les matériaux dont la fraction granulaire est susceptible de résister au trafic et qui de ce fait peuvent être utilisés dans les couches de forme voire en couche de chaussée, et ceux qui risquent de se fragmenter.

Les paramètres à considérer sont les coefficients Los Angeles (LA) et le Micro Deval en présence d’eau (MDE) mesurée sur la fraction granulaire 10/14.

II.1.4.1 - Essai Los Angeles (de résistance à la fragmentation par chocs)

L’objectif de cet essai est de déterminer la résistance aux chocs.

Il consiste à mesurer la quantité d'éléments fins produits en soumettant le granulat aux chocs de boulets normalisés dans une machine dite "Los Angeles" qui est un broyeur de laboratoire.

Tamisée sur chacun des tamis de la classe granulaire choisie, lavée, séchée et pesée (à 1 g près), la prise d'essai (5000 +/- 5 g) est placée dans un tambour avec une charge de boulets appropriée. Entraînés durant 500 tours par la tablette en acier, ces boulets retombent avec le matériau qu'ils fragmentent. Ce dernier est ensuite lavé sur un tamis de 1,6 mm, séché et le passant est pesé (masse m).

5000m

100LA=

Les seuils retenus diffèrent selon les utilisations des sols. Au-delà de 45, le sol ne peut pas être utilisé en couche de forme.

II.1.4.2 - Essai Micro-Deval

L’objectif de cet essai est d’apprécier la résistance à l'usure des granulats; l'essai est réalisé en présence d'eau pour se rapprocher des conditions réelles de séjour des granulats dans les chaussées.

Il consiste à mesurer dans des conditions bien définies l'usure des granulats par frottements réciproques dans un cylindre en rotation. L'usure est mesurée par la quantité de fines produites.

Cas d'un gravillon compris entre 4 et 14 mm :

Lavée, séchée et pesée (à 1 g près), la prise d'essai (500 +/-2 g) est introduite dans un cylindre normalisé avec une charge de billes d'acier (2000, 4000 ou 5000 g selon la granularité), et 2,5 litres d'eau. Après 12000 rotations (2 heures), le matériau est lavé sur un tamis de 1,6 mm, séché et le refus est pesé (masse m').

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500'm500

100MDE −=

Le seuil est également différent selon l’utilisation voulue du matériau.

II.1.5 - Autres critères de classification En plus de tout ce qui a précédé, la topographie et la nature de la roche mère influent considérablement sur le comportement des sols.

En effet, la topographie influe énormément sur les sols partant du fait que les sols formés sur les fortes pentes sont érodés et peu profonds alors que ceux des bas fonds sont épais et souffrent d’une salinisation ou d’une hydromorphie.

Le rôle de la roche mère est aussi important dans le classement des sols, partant du fait qu’au Nord, les sols évoluent sur des roches non calcaires empêchant les accumulations salines, alors qu’au centre et au sud, ils évoluent sur des accumulations salines sous différentes formes.

II.2 - LES DIFFERENTS TYPES DE SOLS ET LEURS CLASSIFICATIONS

II.2.1 - Les types de sols Les sols peuvent être meubles, rocheux ou éventuellement organiques.

II.2.1.1 - Les sols meubles

Les sols meubles sont des matériaux naturels constitués de grains pouvant se séparer aisément par simple trituration éventuellement sous l’action d’un courant d’eau. Ces grains peuvent être de dimensions très variables : des argiles aux blocs. Les sols meubles sont de natures et d’origines diverses : alluvions, matériaux meubles sédimentaires, dépôts glacièrs, sols résiduels…

Les paramètres utilisés pour le classement des sols sont de trois catégories :

Les paramètres de nature ; Les paramètres de comportement mécanique ; Les paramètres d’état.

Ils sont toujours déterminés sur la fraction 0/50mm qui est la fraction susceptible d’être identifiée par les essais usuels de laboratoire.

II.2.1.2 - Les sols rocheux

Bien qu’après son extraction, un déblai rocheux soit transformé en un matériau susceptible d’être considéré, au moins partiellement comme un matériau meuble, il faut être en mesure de prévoir, à partir de la roche en place, le comportement du matériau après abattage.

La reconnaissance d’un matériau rocheux se fait généralement en deux étapes :

D’abord, une identification, même sommaire, de la nature pétrographique de la roche, Ensuite, préciser comment le matériau va se comporter tout au long des phases

successives de son utilisation (extraction, chargement, réglage, compactage, …)

Les matériaux rocheux sont donc classés selon leurs caractéristiques pétrographiques et mécaniques.

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Deux classes principales de matériaux rocheux sont distinguées à partir des grandes familles de roches habituellement considérées : les matériaux rocheux issus des roches sédimentaires d’une part, et ceux issus des roches magmatiques et métamorphiques d’autre part.

Les paramètres d’états retenus dans la classification des matériaux rocheux sont :

Le coefficient Los Angeles (LA) Le coefficient Micro Deval en présence d’eau (MDE) La valeur de la masse volumique de la roche déshydratée en place, Le coefficient de fragmentation, Le coefficient de dégradabilité, La teneur en eau naturelle, La teneur en éléments solubles.

II.2.1.3 - Les sols organiques

Cette dernière catégorie concerne les matériaux particuliers dont l’emploi en remblai et en couche de forme peut dans certains cas se révéler intéressant du point de vue technique et économique, à condition de ne pas nuire à l’environnement.

Plusieurs natures peuvent être rencontrées, dont notamment :

Matériaux naturels renfermant des matières organiques, Cendres volantes, Schistes des mines, Phosphogypse, Matériaux de démolition…

II.2.2 - Les sols en Tunisie

II.2.2.1 - Les sols du Nord

Les sols du nord sont essentiellement des sols non calcaires, formés sur la chaîne montagneuse des Mogods Kroumirie et des sols calcaires du tell de la dorsale.

Les premiers ont évolué sous une pluviométrie atteignant 1000 mm facilitant la décomposition d’un matériau non calcaire formé de grès et d’argile. Ces sols sont caractérisés par l’accumulation de la matière organique dans les horizons de surface, le lessivage (départ des éléments fins et solubles) et l’hydromorphie (particularités du sol dues en grande partie à la présence temporaire ou permanente de l’eau, peu sensibles à l’eau).

Les autres sols du tell et du versant Nord de la dorsale évoluent sur des roches calcaires et sous une pluviométrie comprise entre 350 et 700 mm. Les zones de dépôts alluviaux (terrasses et plaines) sont formées de sols peu évolués d’apport alluvial contenant une certaine salure en profondeur ou une hydromorphie en profondeur quand ils sont mal drainés.

Parfois la croûte calcaire est inexistante et le sol repose directement sur l’encroûtement calcaire (tuf) qui est plus tendre.

Ce qui précède, complété par les conclusions relatives aux sols existants dans cette zone, élaborées dans le cadre de l’étude de « préparation du programme de routes rurales – rapport de factibilté – rapport régionaux » (cf tableau de synthèse en annexe), nous permet donc de dégager deux grandes zones de sols pour le Nord :

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Zone I : Cette zone est constituée essentiellement des régions traversées par les chaînes des Mogods kroumérie (gouvernorats de Béja, de Jendouba), du gouvernorat de Bizerte, du nord des gouvernorats du Kef et de Siliana ainsi que du grand Tunis (Gouvernorats de Tunis, Ariana et Ben Arous) : dans cette zone, le sol est essentiellement argileux, avec quelques passages de tuf (encroûtements calcaires), d’argile tuffeuse et d’argile sablonneuse ainsi que quelques passages caillouteux. Cette argile est souvent de mauvaise qualité (sol de classe S1 selon la classification du catalogue du SETEC-SOTUETEC).

Zone II : Cette zone est constituée des gouvernorats de Zaghouan, Nabeul, et le sud des gouvernorats de Kef et Siliana. Le sol dans ces zones est un sol de meilleure qualité que ceux de la zone I. Ces sols sont essentiellement des sables argileux, des argiles sablonneuses, des argiles tuffeuses et des tufs argileux. On rencontre aussi des passages argileux de mauvaise qualité et quelques passages rocheux.

II.2.2.2 - Les sols du centre

Les sols du centre diffèrent de ceux du nord par l’existence d’un climat plus sec et d’un matériau calcaire souvent gréseux fournissant des alluvions à texture fine.

Les sols développés sur croûte calcaire, qui sont peu épais, caillouteux à texture équilibrée, ressemblent à ceux du Nord.

Dans les plaines côtières du Sahel de Sousse et de Sfax et dans certaines plaines intérieures (plaine de Sidi Bouzid), les sols sont légers, assez profonds, marqués par une accumulation de calcaire diffuse et individualisée sous forme de nodules ou d’encroûtement, sous la couche superficielle.

Dans les bas fonds localisés essentiellement le long du littoral et dans la plaine de Kairouan, l’accumulation du sel a favorisé la formation de sol salé.

Ceci, appuyé par les conclusions relatives aux sols existants dans cette zone, élaborées dans le cadre de l’étude de « préparation du programme de routes rurales – rapport de factibilté – rapport régionaux » (cf. tableau de synthèse en annexe), nous permet donc de dégager une seule grande zone de sol pour le centre:

Zone III : Cette zone est constituée essentiellement des gouvernorats du centre, à savoir Sousse, Monastir, Mahdia, Sfax, Kairouan, Sidi bouzid et Kasserine. Le sol dans cette zone est essentiellement une argile sablonneuse avec des passages de sable, d’argile tuffeuse, de sable argileux et de cailloux. On rencontre, par ailleurs, beaucoup d’affleurements tuffeux dus à la faible épaisseur de la couche superficielle et la proximité du support calcaire. Cette zone présente globalement un bon sol à classer entre S1 et S3 (selon la classification du catalogue SETEC – SOTUETEC).

II.2.2.3 - Les sols du sud

Les sols du sud présentent globalement des comportements homogènes. En effet, le sud est caractérisé par une aridité excessive. Cette zone est caractérisée par la présence de croûtes calcaires et surtout gypseuses, la mobilité des sables et l’importance des reliefs érodés.

Toutes les collines sont complètement dépourvues de leurs sols mettant à nu la roche mère.

Nous dégageons pour cette région, une seule zone homogène :

Zone IV : Cette zone est constituée essentiellement des gouvernorats du sud, à savoir Gabès, Mednine, Tataouine et l’est du gouvernorat de Kébili, caractérisée par un sol tuffeux

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caillouteux, avec des passages sablonneux (caillouteux ou non. Des gouvernorats de Gafsa, Tozeur et l’Ouest de Kébili, caractérisés par un sol sablonneux avec des passages tuffeux. Cette zone présente globalement un bon sol à classer entre S3 et S4 (selon la classification du catalogue SETEC – SOTUETEC).

II.2.3 - Classification des sols Plusieurs classifications ont été adoptées pour caractériser les sols. Elles se basent toutes en général sur les paramètres de nature et d’état que nous avons présentés plus haut.

Nous présentons quelques une des classifications.

II.2.3.1 - Classification française - LCPC1

CLASSIFICATION DES SOLS GRENUS (plus de 50 % des éléments > 0,08 mm)

Définitions Symbole Conditions Appellations

Gb 1060U D

DC = >4

( )6010

230

C DDDC ×= compris entre 1 et 3

Grave propre bien graduée

Moi

ns d

e 5%

d’

élém

ents

<0,

08m

m

Gm Une des conditions de Gb non satisfaite Grave propre mal graduée

GL Limites d’Atterberg au dessous de A Grave limoneuse

Gra

ves

Plus

de

50%

des

élé

men

ts >

0,08

mm

on

t un

diam

ètre

de

> 2m

m

Plus

de

12 %

d’

élém

ents

<0

,08m

m

GA Limites d’Atterberg au dessus de A Grave argileuse

Sb 10

60U DDC = >6

( )6010

230

C DDDC ×= compris entre 1 et 3

Sable propre bien gradué

Moi

ns d

e 5%

d’

élém

ents

<0,

08m

m

Sm Une des conditions de Sb non satisfaite Sable propre mal gradué

SL Limites d’Atterberg au-dessous de A Sable limoneux

Sabl

es

Plus

de

50%

des

élé

men

ts >

0,08

mm

on

t un

diam

ètre

de

< 2m

m

Plus

de

12 %

d’

élém

ents

<0

,08m

m

SA Limites d’Atterberg au-dessus de A Sable argileux

Tableau n° 8 - Classification LCPC des sols grenus

1 Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

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²

Figure n° 3 - Classification LCPC des sols fins

II.2.3.2 - Classification AFNOR – SETRA

La classification des sols et matériaux rocheux présentée ci-après a été établie en fonction des problèmes posés par leur utilisation dans la construction des remblais et des couches de forme. Elle s’appuie également sur les paramètres d’identification et de comportement jugés les plus représentatifs à cet égard. Elle fait l’objet de la norme AFNOR NF P 11-300.

Figure n° 4 - Classification française des sols de Dmax>50mm

A

0

10

20

30

40

50

60

70

20 30 40 50 60 70 80 90 100

WL =

30%

Argiles très plastiques At et sols organiques argileux très plastiques fO - At

WL =

50%

Limons très plastiques Lt et sols organiques limoneux très plastiques fO - Lt

D

E

C B

Limons peu plastiques Lp et sols faiblement organiques limoneux peu plastiques fO - Lp

Argiles peu plastiques Ap et sols faiblement organiques argileux peu plastiques fO - Ap

Ligne « A » Ip = 0,73(WL-20) Indi

ce d

e pl

astic

ité Ip

%

Limite de liquidité WL %

35%

12%

100%

Passant à 80μ

12 25

70%

40

100%

0% 0 0,1 0,2 1,5 2,5 8

IP

VBS

Passant à 2mm

D2

A4A3A2A1

B1D1

B3

B5

B4

B2

B6

Sols

Dmax≤50 mm

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Figure n° 5 - Classification française des sols de Dmax>50mm

Craies R1 Roches carbonatées Calcaires R2

Roches argileuses Marnes, argilites, pélites... R3 Roches siliceuses Grès, Poudingues, brèches... R4

Roches sédimentaires

Roches salines Sel gemme, gypse R5

Matériaux rocheux

Roches magmatiques et métamorphiques

Granites, basaltes, andésites, gneiss, schistes métamorphiques et ardoisiers...

R6

Matériaux particuliers Sols organiques et sous-produits industriels F

Figure n° 6 - Classification française des sols rocheux et organiques

12%

Passant à 80μ

0%0 0,1

VBS

D3

C1 ou C2 C1 : matériaux roulés et matériaux anguleux peu charpentés (0/50 > 60 à 80%) C2 : matériaux anguleux très charpentés (0/50 ≤ 60 à 80%)

Sols

Dmax>50 mm

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III - REUTILISATION DES SOLS Un sol peut être réutilisé pour constituer le remblais ou les couches de formes éventuelles. Il reste toutefois que sa réutilisation est tributaire de sa qualité.

Un mauvais sol ne peut pas être utilisé dans son état. Il peut l’être moyennant une attention particulière voire un traitement éventuel.

Nous présentons, dans ce paragraphe, les conditions de réutilisation d’un sol en remblais ou en couche de roulement et les dispositions à prendre pour ce faire.

III.1 - DEFINITIONS

III.1.1 - Le remblai La définition classique d’un remblai est que c’est une masse de terre destinée à relever le niveau d’un terrain.

Les remblais sont des ouvrages constitués le plus souvent de matériaux qui doivent être stables en vue de supporter une structure de chaussée. Les mauvais remblais peuvent être à l’origine d’une pollution du corps de chaussées ou de remontées de fissures qui peuvent causer la perte de la chaussée.

A court terme, les remblais devront présenter des performances permettant la réalisation des travaux. Ils doivent dans ce sens subir la circulation des engins de chantier.

Remarque : Les remblais construits sur un sol mou ou compressible peuvent présenter beaucoup de désordres, et notamment des problèmes de stabilité. On peut observer ainsi des ruptures par poinçonnement ou des ruptures de type circulaire. Ces ruptures sont évolutives dans le temps bien que les mouvements principaux ne durent que quelques heures. Il faut dans ces conditions bien étudier le sol en place pour déterminer les meilleures conditions de mise en œuvrer du remblais (mise en place des remblais par phase, drainage et consolidation du sol, etc.)

III.1.2 - La Plate forme Supérieure des Terrassements (PST)

On appelle la plate-forme supérieure des terrassements (PST) la partie haute des remblais ou le fond des déblais. Cette hauteur est prise sur environ 1m en-dessous de l’arase des terrassements (AR).

On appelle ARase des terrassements (AR) la plate-forme séparant le haut du remblais ou le fond de déblais de la couche qui lui est immédiatement supérieure (couche de forme, couche anti-contaminante, couche de fondation, …).

Le rôle de la PST est de présenter une plate-forme suffisante pour approvisionner la couche de forme en matériaux et assurer son compactage. Elle doit présenter un IPI>15.

III.1.3 - La couche de forme La couche de forme est la couche située entre la chaussée et le remblai.

On a le plus souvent recours à une couche de forme dans le cas de sol mou ou de mauvaise qualité (Classe S0). Les mauvais sols peuvent éventuellement être purgés avant la mise en place de la couche de forme.

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La couche de forme doit à court terme présenter des caractéristiques de déformabilité et de nivellement suffisantes pour la réalisation des couches d’assises et ceci quelque soit le trafic ou le type de chaussée à construire.

A long terme, la portance de la couche de forme conditionnera les contraintes et déformations dans la chaussée et le sol support.

III.2 - CONDITIONS D’UTILISATION DES SOLS EN REMBLAIS ET EN COUCHE DE FORME2

III.2.1 - Principes retenus Les conditions d'utilisation des sols, des matériaux rocheux, des sous-produits industriels sont celles qu'il y a lieu de respecter pour autoriser l'emploi en remblai des différentes classes et sous-classes de matériaux qui sont distinguées dans la classification présentée dans le chapitre précédent.

Ces conditions sont exprimées, en exigences techniques directement intégrables dans les cahiers des charges des marchés pour obtenir la qualité généralement recherchée pour ces ouvrages.

Elles ont été définies dans le double souci

d'une part, de viser le juste niveau de qualité technique nécessaire compte tenu des possibilités des matériels d'exécution actuels et des pratiques habituelles,

d'autre part, de tenir compte des coûts moyens des différentes techniques et méthodes utilisées actuellement. De ce fait, il est possible que certaines conditions d'utilisation non envisagées dans le présent document puissent être retenues et donner satisfaction dans des contextes technico-économiques différents où ne s'appliquent pas les mêmes règles de délais de construction, de niveau de service ou de coût. En particulier, dans cet esprit, on a considéré que les matériaux sensibles à l'eau se trouvant dans un état hydrique très humide (th) ou très sec (ts) n'étaient pas réutilisables normalement dans les remblais ou les couches de forme.

III.2.2 - Présentation des tableaux des conditions d'utilisation des matériaux en remblai Pour chaque classe ou sous-classe de matériaux définie dans la classification, les tableaux figurant en annexe 2, indiquent les conditions de mise en oeuvre à respecter en fonction de la situation météorologique constatée au moment où le matériau est mis en remblais. Ne sont indiquées dans ces tableaux que les conditions particulières qui sont considérées comme nécessaires dans chaque cas à l'obtention de la qualité.

Les tableaux comportent cinq colonnes :

dans la première colonne est indiqué le cas envisagé, défini par la classe, la sous-classe et l'état du matériau. Lorsque l'état est caractérisé par la teneur en eau, il s'agit de l'état hydrique constaté à l'extraction. Cet état hydrique peut être plus ou moins modifié au moment de la mise en remblai suivant la situation météorologique du moment et suivant la technique de mise en oeuvre adoptée. C'est d'ailleurs un des intérêts du présent chapitre que de faire apparaître la technique de mise en oeuvre à respecter pour tirer le meilleur profit de la situation météorologique ;

2 Extrait du Document SETRA : chapitre 2 – Conditions d’utilisation des matériaux en remblais.

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la deuxième colonne comporte, dans un but pédagogique, des observations générales sur le comportement du matériau considéré. Ces observations contribuent à la justification technique des conditions d'utilisation proposées.

la troisième colonne concerne la situation météorologique durant l'extraction et la mise en remblai. Pour chaque cas, les différentes situations météorologiques pouvant se présenter sont envisagées. Elles sont désignées par les signes (++,+,=,-). Ces symboles expriment le sens dans lequel a tendance à varier la teneur en eau en fonction de la situation météorologique :

- ++ exprime que la situation météorologique a pour effet d'accroître la teneur en eau du matériau de manière brutale et imprévisible. Ce cas est traduit dans les tableaux par l'expression "pluie forte" ;

- + exprime que la situation météorologique a pour effet d'accroître la teneur en eau de manière lente et relativement prévisible. Ce cas est traduit dans les tableaux par l'expression "pluie faible" ;

- = exprime que la situation météorologique n'a pas d'action sensible sur la teneur en eau du matériau considéré. Ce cas est traduit dans les tableaux par l'expression "ni pluie - ni évaporation importante" ;

- - exprime que la situation météorologique a pour effet de diminuer la teneur en eau du matériau. Ce cas est traduit dans les tableaux par l'expression "évaporation importante".

Ces symboles ne correspondent pas à des seuils quantifiables des paramètres décrivant la situation météorologique (hauteur ou intensité de pluie par exemple) car les effets de la pluie ne sont pas indépendants du vent, de la température et du sol lui-même. C'est au géotechnicien du chantier qu'il appartient de caractériser la situation météorologique au moment de la mise en oeuvre avec tout le "métier" qui s'impose. Dans le contexte actuel des travaux de terrassement, il paraît difficile de vouloir aller au-delà de cette appréciation forcément toujours un peu subjective.

Dans la quatrième colonne figurent les conditions d'utilisation en remblai. Ces conditions s'appliquent au cas de matériau indiqué dans la première colonne dans l'hypothèse de la situation météorologique portée dans la troisième. Comme dans tout système de classification, un cas de matériau donné dans un état donné représente en fait une certaine gamme de possibilités comprises entre des limites inférieure et supérieure. Les conditions d'utilisation indiquées visent donc la situation moyenne du milieu de la gamme. Dans certains cas, plusieurs solutions sont proposées et elles sont alors désignées par un titre soulignant l'aspect caractéristique de la solution. L'ordre de la présentation n'implique cependant pas entre elles de priorité ou de hiérarchie.

Dans la cinquième colonne figurent des codes correspondants aux différentes conditions d'utilisation. L'utilité de ces codes est notamment de permettre une formulation rapide des conditions d'emploi lorsqu'une grande variété de sols doit être prise en compte dans un projet ainsi qu'une détection immédiate des éléments qui différencient deux ou plusieurs solutions.

III.2.3 - Commentaires sur les conditions d'utilisation présentées dans les tableaux

Les conditions d'utilisation en remblai présentées dans les tableaux se groupent en sept rubriques symbolisées par une lettre.

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E Extraction, G Action sur la granularité, W Action sur la teneur en eau, T Traitement, R Réglage, C Compactage, H Hauteur des remblais.

III.2.3.1 - Rubrique E Extraction

Le mode d'extraction des déblais peut interférer sensiblement sur la qualité des remblais dans la mesure où :

L’extraction en couche (d'épaisseur de l'ordre de 0,1 à 0,3 m) permet une bonne fragmentation et un tri relatif des différentes couches de matériaux. Elle a la particularité d'exposer au maximum les sols aux agents atmosphériques, ce qui selon les cas peut être un effet recherché ou au contraire contre-indiqué,

L’extraction frontale (ou en butté) se caractérise évidemment par des effets exactement opposés. Elle offre en plus la possibilité dans les formations stratifiées, de sélectionner le nieau présentant la meilleure portance pour le réserver à la circulation des engins de transport.

III.2.3.2 - Rubrique G : Action sur la granularité

Dans cette rubrique sont envisagées différentes actions visant à modifier la granularité du matériau entre son extraction et la fin de sa mise en remblais. Parmi ces actions figurent :

L’élimination des éléments > 800 mm. Cette valeur constitue, en effet, une limite maximum des blocs admissibles dans le corps d'un remblai compte tenu des perfomances des compacteurs les plus puissants actuellement ;

L’élimination des éléments>250 mm. Cette valeur constitue la dimension maximale des blocs permettant encore un malaxage du sol avec un agent de traitement ;

La fragmentation complémentaire après extraction. Cette modalité s’applique aux matériaux rocheux évolutifs. L'objectif recherché est d'obtenir un matériau ayant à la fois un Dmax compatible avec les compacteurs utilisés et une courbe granulométrique la plus étalée possible de manière à prévenir au maximum ses possibilités d'évolution à long terme. Cette condition implique évidemment l'élimination des éléments > 800 mm.

Les moyens utilisables pour agir sur la granularité sont variés : pétardage, concassage, utilisation d'engins spéciaux tels que rouleaux à pieds "dameurs", chenillage avec de gros bouteurs, fragmentation à l'aide de marteaux ou burins hydrauliques, etc.

III.2.3.3 - Rubrique W : Action sur la teneur en eau

Il s'agit des différentes mesures pouvant être prescrites pour modifier l'état hydrique des matériaux et notamment : l'aération par conditions météorologiques favorables ou l'humidification.

En ce qui concerne l'humidification, il convient de distinguer deux modalités :

La première consiste en un arrosage simple durant la mise en oeuvre. Elle n'a pour objectif que de maintenir l'état hydrique du matériau lorsque les conditions météorologique sont "évaporantes".

La seconde modalité vise quant à elle, le changement d'état hydrique du matériau. Dans ce cas, il faut être conscient qu'il s'agit d'une opération délicate qui exige de grandes

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quantités d'eau et le recours à un brassage ou un malaxage pour la faire pénétrer au sein du matériau (une vérification de l'efficacité de l'opération s'impose avant d'en généraliser l'application sur tout le chantier).

L'essorage par dépôt provisoire constitue également une modalité qu'il convient de préciser (délai d'essorage, mode de constitution des dépôts... ) en fonction du chantier.

III.2.3.4 - Rubrique T : Traitement3

Cette rubrique concerne les actions de traitement des matériaux avec de la chaux ou d'autres réactifs (ciments, cendres volantes, laitiers ou autres sous-produits industriels éventuellement). Avec des sols fins moyennement ou très argileux, le traitement à la chaux occupe une place privilégiée au point qu'il soit justifié dans de nombreux cas de le recommander exclusivement.

Lorsqu'un traitement du matériau est préconisé, cela implique qu'une étude particulière soit faite pour préciser la faisabilité et l'intérêt de cette solution, les dosages et éventuellement les difficultés d'exécution.

Sur le chantier, ce dosage doit être choisi en fonction de l'état hydrique des matériaux, constaté au moment de la mise en remblai. En particulier dans, une situation météorologique évaporante, l'évaporation produite par le malaxage peut être suffisante pour permettre l'économie d'une grande partie, voire de la totalité, du produit de traitement ; dans ce cas, il y a tout intérêt à imposer une aération simultanée avec le traitement.

Pour l'utilisation des matériaux en remblai, l'objectif du traitement est essentiellement la possibilité d'exécuter la mise en oeuvre dans des conditions pratiques satisfaisantes. Par conséquent, on pourra en général se contenter d'un malaxage relativement sommaire avec des charrues. Pour les mêmes raisons, l'action du produit de traitement peut ne pas avoir d'effet définitif sur le matériau dès lors qu'il a permis sa mise en oeuvre correcte. L'absence de risques de gonflements doit cependant toujours être vérifiée.

III.2.3.5 - Rubrique R : Régalage

Sous cette rubrique est donnée une indication sur l'épaisseur des couches élémentaires à mettre en oeuvre. Il ne s'agit que d'une indication approximative compte tenu des méthodes de réglage utilisées en terrassement.

Cette notion d'épaisseur de régalage est cependant très importante pour la qualité de la mise en oeuvre. On peut être amené à imposer, pour une classe de matériau donnée, un réglage en couche mince indépendamment des considérations liées au compactage, par exemple pour :

garantir l'obtention de la fragmentation complémentaire de certains matériaux rocheux évolutifs ;

rechercher une mise à profit maximum de la situation météorologique (aération ou humidification des matériaux).

Pour se fixer les idées, on peur retenir :

qu'une couche "mince" a une épaisseur de 20 à 30 cm, qu'une couche "moyenne" a une épaisseur de 30 à 50 cm.

Il va de soi que la préconisation d'une couche moyenne autorise a fortiori l'exécution d'une couche mince et que lorsqu’aucune modalité de réglage n'est préconisée, l'épaisseur maximale

3 Nous reviendrons sur cette rubrique dans le cadre du paragraphe suivant

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des couches élémentaires est définie par l'épaisseur de compactage possible sur le matériau envisagé avec le compacteur utilisé.

Dans le cas des matériaux rocheux, le réglage doit systématiquement être réalisé par déchargement des matériaux à la partie supérieure de la couche en cours de mise en oeuvre et poussage dans le talus de la couche à l'aide d'un bouteur de forte puissance.

III.2.3.6 - Rubrique C : Compactage

Trois niveaux d'énergie sont distingués (faible, moyen, intense). Comme pour les épaisseurs de réglage, il s'agit d'une indication qualitative sur le niveau d'énergie de compactage requis par les différents matériaux. Les données quantitatives répondant précisément au cas de chantier considéré. De manière générale, le compactage "faible" doit être appliqué aux matériaux humides pour éviter leur mise en saturation et le compactage intense aux matériaux secs.

III.2.3.7 - Rubrique H : Hauteur des remblais

L'existence de cette rubrique tient au fait que les possibilités d'utilisation des matériaux sont fonction de la hauteur du remblai. Il est donc précisé sous cette rubrique que certaines conditions de mise en oeuvre qui sont acceptables pour des remblais de faible hauteur, ne doivent pas être employées pour des remblais plus élevés car elles introduiraient des risques excessifs du point de vue du tassement ou de la stabilité. Il est à rappeler qu'il ne s'agit ici que de la stabilité et du tassement propres du corps de remblai. La question du comportement du sol de fondation doit être prise en considération par ailleurs.

En particulier, toutes les solutions qui parient sur l'amélioration des matériaux apportée par la situation météorologique n'offrent pas de garantie suffisante pour être admises dans la construction des remblais de grande hauteur.

Pour se fixer les idées on considère :

que les remblais de faible hauteur sont limités à 5 m ; que les remblais de hauteur moyenne sont limités à 10 m ; que les remblais de grande hauteur dépassent 10 m.

Lorsqu'une condition d'utilisation n'est pas autorisée pour la réalisation d'un remblai de grande hauteur ou de hauteur moyenne, cela peut s'interpréter comme interdisant l'application de cette condition dans la construction de la partie basse (partie située en-dessous des 5 mètres supérieurs du remblai) mais qu'en revanche les 5 mètres supérieurs de l'ouvrage peuvent être construits en suivant cette condition. Il convient cependant d'être prudent dans cette interprétation car il n'est, en général, pas souhaitable de construire de grands ouvrages avec des parties en matériaux ayant des comportements mécaniques ou hydrauliques très différents.

Par conséquent, la décision de s'en remettre à cette interprétation doit résulter d'une réflexion prenant en compte l'ensemble des données techniques, économiques et organisationnelles particulières à l'ouvrage considéré. A ce sujet, il convient de rappeler que dans tous les cas, les grands remblais doivent être conçus comme des ouvrages d'art, définis individuellement dans le marché et suivis de telle sorte qu'ils puissent faire l'objet d'un dossier d'ouvrage.

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III.2.4 - Tableau récapitulatif des conditions pouvant être imposées pour utiliser les différents matériaux en remblai

Rubrique Code Conditions d'utilisation 0 Pas de condition particulière à recommander 1 Extraction en couches (0,l à 0,3m)

E Extraction

2 Extraction frontale (pour un front de taille > 1 à 2m) 0 Pas de condition particulière à recommander 1 Elimination des éléments > 800mm 2 Elimination des éléments > 250 mm pour traitement

G Action sur la granularité

3 Fragmentation complémentaire après extraction 0 Pas de condition particulière à recommander 1 Réduction de la teneur en eau par aération 2 Essorage par mise en dépôt provisoire 3 Arrosage pour maintien de l'état

w Action sur la teneur

en eau

4 Humidification pour changer d'état 0 Pas de condition particulière à recommander 1 Traitement avec un réactif ou un additif adaptés

T Traitement

2 Traitement à la chaux seule 0 Pas de condition particulière à recommander 1 Couches minces (20 à 30 cm)

R Régalage

2 Couches moyennes (30 à 50 cm) 1 Compactage intense 2 Compactage moyen

C Compactage

3 Compactage faible 0 Pas de condition particulière à recommander 1 Remblai de hauteur faible (≤ 5m)

H Hauteur des

remblais 2 Remblai de hauteur moyenne (≤ 10 m)

Tableau n° 9 - Tableau récapitulatif des conditions pouvant être imposées pour utiliser les différents matériaux en remblai

Remarque : Lorsque l'on considère ce tableau, on constate que pour toutes les rubriques, exceptée celle relative au compactage, l'éventualité de n'avoir pas de condition d'utilisation particulière à formuler existe. Dans le cas du compactage, le projeteur sera donc toujours tenu de prescrire l'énergie de compactage à appliquer. En particulier la condition "compactage faible" ne peut en aucun cas être assimilée à une absence de condition particulière à recommander (code 0) car elle implique d'une part un niveau de compactage bien précis à appliquer, et d'autre part des suggestions de chantier particulières telles que l'interdiction aux engins de transport de circuler sur les ouvrages en cours de construction, etc.

Remarque : La formulation des prescriptions et du libellé des conditions d’exécution figurant dans les tableaux en annexe est extrêmement synthétique. Cette formulation est particulièrement adaptée à une traduction directe en terme de prescriptions dans les cahiers des charges. Cependant, sur le chantier, il est clair que de telles

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prescriptions ne sauraient être appliquées sans un minimum d'interprétation fondée sur le "métier" de celui qui a la charge de les faire respecter.

III.3 - LE TRAITEMENT DES SOLS Pour pouvoir supporter une structure de chaussée ou être réutiliser en tant que matériau d’apport dans les couches de forme ou dans les remblais, un sol doit présenter des propriétés mécaniques ou de nature satisfaisante.

Il doit en particulier présenter :

Des teneurs en eau compatibles avec l'exécution des terrassements et du compactage ; Des gonflements faibles ; Une cohésion et une résistance à la compression ; Une portance et une résistance mécanique suffisantes leur permettant de supporter les

contraintes répétées dues au trafic ; Une résistance à l'attrition spécialement importante pour les concassés qui tirent leur

stabilité de leur frottement interne ; Une insensibilité à l'eau; Une dimension limitée des gros éléments à 40 mm pour les matériaux de couche de base

et à 60 mm pour ceux de la couche de fondation pour éviter la ségrégation et faciliter la mise en place.

Lorsque les matériaux ne possèdent pas une ou plusieurs de ces propriétés, il faut recourir à des techniques d'amélioration souvent "pointues" consistant en des traitements physiques et/ou chimiques dont l'emploi tend à se généraliser.

Peuvent être considérés comme traitements physiques les divers procédés liés au concassage des roches, aux recompositions de courbes granulométriques, aux mélanges de sols et de concassés. Le traitement à la chaux, au ciment, aux liants pouzzolaniques mobilise les possibilités de réactions chimiques entre ces produits et les matériaux auxquels ils sont mélangés.

III.3.1 - Le traitement physique dit mécanique

Ces traitements agissent essentiellement sur la plasticité des matériaux et sur leur granulométrie. Ils concernent essentiellement les couches de formes et les couches de chaussées.

III.3.1.1 - Amélioration mécanique in situ

Cette amélioration concerne la correction granulaire du matériau. Elle s’impose essentiellement pour des sols type argileux présentant des difficultés de compactage de part leurs fortes teneurs en eau. Le malaxage des sables argileux avec des sables crus permet de diminuer les pressions interstitielles et facilitant ainsi le compactage.

III.3.1.2 - Béton de sol

Un béton de sol est obtenu en mélangeant des matériaux afin d’obtenir un matériau composite présentant des caractéristiques mécanique et géotechnique lui permettant d’être utilisé en couche de chaussée.

Il va de soi que ces bétons de sols sont essentiellement utilisés pour les routes de faible trafic. Les mélanges obtenus ne peuvent être réutilisés qu’après études préalables au laboratoire.

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III.3.1.3 - Traitement mécanique des matériaux rocheux

Ce traitement concerne les différentes étapes de concassage que subissent les matériaux rocheux pour être réutilisés en couche de chaussée ou pour divers autres emplois.

Ces produits sont d’abords débarrassés des composants polluants pour passer ensuite sur une série de compacteurs permettant d’avoir par, broyage ou simple concassage, les différentes classes granulométriques.

Les mélanges de ces classes ou le recyclage des matériaux permet d’obtenir les courbes granulométriques requises par les chantiers.

III.3.2 - Les traitements chimiques Les traitements chimiques mettent en jeu des phénomènes de cristallisation et d’évaporation permettant d’améliorer considérablement les performances des sols et des matériaux. Ces traitement sont opérés in situ pour les sols en place ou en centrale pour les matériaux de chaussée.

Les objectifs principaux des traitements chimiques sont :

Améliorer des sols trop humides pour permettre leur réutilisation dans la construction des remblais ;

Diminuer l'argilosité d’un sol, donc diminuer sa sensibilité aux variations climatiques et augmenter la stabilité de l'ouvrage ;

Réaliser des plates-formes rigides et stables aux intempéries pour permettre la circulation de chantier et la mise en oeuvre des chaussées ;

Contribuer au dimensionnement des structures.

Les produits desquels nous traiterons dans ce paragraphe sont la chaux et le ciment, qui deviennent de plus en plus en plus utilisés dans les chantiers routiers. Une note circulaire du Ministère de l’Equipement et de l’Habitat tunisien (N°39-DGPC datant de Décembre1998) incite au recours à cette solution de traitement et de la prévoir en solution variante ou de base pour les projets routiers programmés à partir de la date de sa parution.

III.3.2.1 - La chaux

La caractéristique commune aux différents types de chaux, obtenus par cuisson de roches calcaires au-dessus de 900°C est la présence d'oxyde de calcium CaO ou d'hydroxyde de calcium Ca(OH)2 à l'état libre. Le carbonate de calcium de la roche calcaire, lorsqu'il est chauffé, se décompose suivant la réaction:

C03Ca → C02 + CaO (1)

L’oxyde de calcium est appelé chaux vive.

En présence d'eau, cette chaux vive s'hydrate (ou "s'éteint") suivant la réaction:

CaO + H20 → Ca(OH)2 + 15,5 Kcal

56 g 18 g 74 g

Cette hydratation s'accompagne d'un fort dégagement de chaleur, d'un foisonnement et d'une pulvérisation naturelle très fine. L'hydrate ainsi obtenu est appelé "chaux éteinte".

Les roches calcaires que l'on rencontre dans les formations géologiques de nature sédimentaire contiennent toutefois des impuretés qui influent sur le résultat de la cuisson et font qu'il existe plusieurs types de chaux, ce qui prête parfois à confusion.

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1 - Les caractéristiques de la chaux vive et de la chaux éteinte Chaux vive Chaux éteinte

Critères granulométriques 1. classe granulométrique 0/2 mm 2. passant au tamis de 200μ > 90%

3. Passant au tamis de 80μ>50% Passant au tamis de 80μ>90% Critères chimiques et de réactivité

1. teneur en chaux libre >80% Teneur en chaux libre>50% 2. teneur en chaux éteinte <5% 3. teneur en MgO <4% 4. test de réactivité à l’eau : la

température finale minimale doit atteindre 60°C au bout de 25 minutes

Tableau n° 10 - caractéristiques de la chaux vive et de la chaux éteinte

2 - La chaux aérienne

Il est important de souligner que ce sont ces chaux et leur emploi dans les terrassements et les techniques routières qui font l'objet de ce paragraphe. Elles sont fabriquées avec des calcaires qui contiennent peu ou pas d'impuretés; on les appelle ainsi parce-qu'en construction, elles constituent des liants qui font prise en présence d'air.

Il se produit l'inverse de la réaction (1) ci-dessus. On dit que la chaux se "recarbonate " au contact de l'air. Cette réaction est lente et dépend essentiellement des conditions de température et d’hygrométrie.

Les chaux les plus pures sont souvent appelées chaux grasses (en raison de l'onctuosité qu'elles donnent au mortier). Par opposition, les chaux moins pures étaient appelées chaux maigres, mais elles ne sont pratiquement plus fabriquées.

Dans certains calcaires, le carbonate de calcium est associé à du carbonate de magnésium. La cuisson produit alors des chaux magnésiennes qui contiennent une certaine proportion d'oxyde ou d'hydroxyde de magnésium. Si le calcaire d'origine est une dolomie, carbonate double de calcium et de magnésium, on obtient une chaux dolomitique.

3 - La chaux hydraulique

Elle résulte de la cuisson de calcaires nettement argileux et présente par conséquent des propriétés hydrauliques fortement marquées qui la rapproche des ciments. Elle est surtout utilisée pour le bâtiment.

Les chaux ainsi définies sont appelées chaux hydrauliques naturelles.

Il existe également des "chaux hydrauliques artificielles" qui ne sont pas des chaux à proprement parler (elles ne contiennent pas de CaO libre), mais des ciments de faible résistance, fabriqués à partir de clinker et de fillers. Le terme chaux, qui est dans ce cas une appellation commerciale, peut parfois prêter à confusion. Elles ne sont pas utilisées dans le traitement des sols et dans les travaux routiers.

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III.3.2.2 - Les ciments

Les différents types de ciments courants, fabriqués en Tunisie, sont présentés dans le tableau suivant. Outre la nomenclature tunisienne, nous avons présenté entre parenthèses, la nomenclature française.

Désignation du type de ciment

Nomenclature selon la norme tunisienne (norme française) Composition

Ciment portland artificiel CPI (CPA) Au moins 95% de clinker et de 0 à 5% de constituants

secondaires Ciment Portland

composé CCP II/AL (CPJ) Entre 80 et 94% de clinker et 6 à 20% de calcaire

Ciment portland au laitier CP II / BS De 65% à 79 % de clinker et de 21 à 35% de laitier

de haut fourneau

Laitier ciment de haut fourneau CHF et CLK

Entre 35 et 64% ou 20 et 34% de clinker et 36 ou 66 à 80% de laitier

Tableau n° 11 - caractéristiques des ciments

Les ciments portlands composés (CCP II / AL) et les ciments de laitier au clinker (CLK)sont recommandés par les cimentiers pour les traitements des sols. Il reste que les ciments portlands artificiels sont également très utilisés en traitement dans les chantiers routiers.

Chaque type de ciment est classé selon ses propriétés mécaniques et physiques. Les propriétés mécaniques à vérifier sont :

La résistance normale : c’est la résistance en compression, mesurée à 28 jours selon la norme tunisienne NT 47.30 ;

La résistance au jeune âge. Ce sont les résistances en compression mesurées à 2 et à 7 jours selon la norme tunisienne NT 47.30.

III.3.2.3 - Traitement par la chaux des sols fins

1 - Les propriétés de la chaux

Les différentes chaux, vives ou éteintes, sont des produits basiques. C'est une propriété à laquelle font appel la plupart des utilisations routières, de manière plus ou moins directe, mais ce n'est pas la seule fonction de la chaux. Parmi les autres propriétés de la chaux, il faut citer:

L’hydratation de la chaux vive : La chaux vive absorbe l'eau avec beaucoup d'avidité et un fort dégagement de chaleur: cette propriété est mise à profit pour l'assèchement des sols fins argileux humides. Cet assèchement résulte:

de la fixation chimique d'eau due à l'hydratation de la chaux vive, (une molécule d'eau pour une molécule de chaux)

de la vaporisation d'une certaine quantité d'eau due à l'exothermicité de la réaction d'extinction

de l'aération du sol par le malaxage de l'apport de matière sèche.

La floculation des éléments argileux : Elle résulte d'une réaction physico-chimique assez complexe. L'addition de chaux à un sol argileux, en quantité suffisante, conduit à un échange ionique entre cations alcalins (Na+, K+...) et les cations Ca++ apportés par la chaux. Cet échange développe des forces électriques conduisant à une agglomération des fines particules argileuses en particules grossières et friables (floculation).

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La réaction pouzzolanique : Certains matériaux naturels (roche pouzzolanique, basaltes) ou artificiels (cendres volantes silico-alumineuses de centrales thermiques) contenant peu de CaO, ont la propriété de réagir avec la chaux en présence d'eau pour former des composés possédant des propriétés liantes. La chaux intervient pour démarrer la réaction de prise et être consommée par cette réaction.

On aboutit à la cristallisation de silicates et d'aluminates de calcium stables possédant des propriétés hydrauliques analogues à celles des ciments.

Le durcissement dans le temps des mélanges argile-chaux résulte également d'une réaction pouzzolanique se traduisant par la formation de composés cristallins, à savoir des silicates et des aluminates de calcium hydratés, à partir des éléments contenus dans l'argile. Cette cristallisation peut se poursuivre très longtemps, pendant des mois, voire des années, à une vitesse qui dépend avant tout de la température du sol. Le liant ainsi créé agglomère tous. Les composants du sol et donne à celui-ci, de façon durable, des qualités de cohésion et de dureté.

L'activation du laitier : L'activation du laitier vitrifié de haut-fourneau consiste en une attaque de ce produit par un agent basique dont le rôle est de solubiliser le laitier. Elle entraîne, par cristallisation à partir de la phase aqueuse, la formation de composés hydratés solides conduisant à la prise et au durcissement du mélange. La chaux et la chaux magnésienne sont considérées comme des produits de choix pour cette activation (activants de prise calcique).

L'action fillérisante : La chaux, de par sa grande finesse et sa basicité, améliore de façon importante les caractéristiques des enrobés, en particulier l'adhésivité granulats acides-liants. Elle est, si l'on peut dire, un filler actif, au contraire des charges inertes.

2 - action de la chaux sur les sols fins

Le traitement à la chaux des sols fins modifie profondément leur comportement. Ceci est le résultat de réactions plus ou moins complexes, décrites au paragraphe précédent.

Les conséquences du traitement sont immédiates pour certains, et à long terme pour d'autres.

Les réactions immédiates :

L'assèchement du sol résulte de l'hydratation de la chaux vive, de l'aération par malaxage et de l'apport de matière solide. Pour 1 % de chaux vive apportée, on obtient un abaissement de 1 à 1,5 % de la teneur en eau du sol de façon courante, et il est possible d'atteindre voire de dépasser 3 % dans certaines conditions.

Les modifications du comportement du sol : Les réactions d'échange ionique et la floculation des particules argileuses se traduisent par:

- L'augmentation de la limite de plasticité. Le sol se rapproche rapidement de la zone de consistance solide du mélange sol-chaux. Ceci permet évidemment de diminuer l’indice de plasticité ;

- modification de la courbe Proctor, qui devient plus plate autour de l'optimum Proctor, lui-même déplacé vers les humidités plus grandes, avec pour résultat une plus grande latitude de mise en oeuvre.

L'augmentation très rapide de l'indice CBR du sol, donc de sa portance. Dans certains cas, à même compacité et à même teneur en eau, l'indice CBR d'un sol chaux est déjà, 2 heures après le traitement, 4 à 10 fois plus élevé que celui du sol non traité. La circulation des engins s'en trouve grandement facilitée, c'est pourquoi cet effet est couramment utilisé pour le traitement des pistes de chantier.

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Les conséquences à long terme

Elles découlent de la réaction pouzzolanique étudiée dans le paragraphe précédent, qui se poursuit sur une longue période; on obtient finalement un sol-chaux dont les caractéristiques mécaniques telles que la portance (indice CBR, module, etc.), la résistance à la compression simple, augmentent jusqu'à atteindre des valeurs suffisantes pour diminuer, voire même supprimer la sensibilité au gel.

La température a une influence sur le développement de ces réactions à long terme, qui peuvent être ralenties durant la période hivernale.

III.3.2.4 - Traitement au ciment

Pour renforcer fortement la structure d’un sol ou d’un matériau, il est recommandé de le traiter au ciment. Un traitement préalable à la chaux pour diminuer la plasticité rendrait plus efficace le traitement au ciment.

On distingue ici également des actions immédiates et des actions à long terme :

1 - Actions immédiates

Elles portent principalement sur l'état hydrique du sol qui se voit également asséché du fait de l'ajout d'une certaine quantité de matière sèche et dans une moindre mesure du fait de l'eau consommée lors de l’hydratation du ciment.

L’aération du sol pendant le malaxage permet également de diminuer sa teneur en eau..

2 - Actions à moyen et long terme :

Elles résultent de la prise hydraulique qui confère au matériau traité une résistance en traction. Cette propriété devient alors prédominante dans la prise en compte de leur comportement.

Les durées de prise et de durcissement interviennent, quant à elles, pour évaluer, d'une part, le temps au bout duquel il est possible de solliciter mécaniquement le matériau traité (notamment la possibilité d'être circulé par les engins de chantier) et d'autre part, des délais d'études nécessaires pour caractériser les résistances ultimes pouvant être escomptées avec la formule du mélange retenue.

En ce qui concerne la nature du matériau et ses conditions de mise en œuvre, il faut savoir que:

Plus le sol est argileux moins (en général) les résistances sont élevées, compte tenu de la faible proportion d'éléments grenus constituant l'édifice granulaire. En fait, la meilleure solution pour ces sols sera souvent de combiner les actions complémentaires de la chaux et du ciment ou de la chaux hydraulique naturelle en réalisant un « traitement mixte ».

la présence de constituants tels que matières organiques, nitrates, sulfates, peut risquer la réduction des résistances par absence de prise ou destruction de prise sous l'effet du gonflement ettringitique.

III.3.2.5 - La réutilisation des sols traités en terrassement

Les sols traités à la chaux, au ciment ou ceux où une solution combinée a été préconisée peuvent avoir plusieurs utilisations :

La constitution de remblai avec des sols fins trop numides traités à la chaux permet des économies considérables de matériaux d'emprunt. Le traitement proprement dit peut se faire:

Soit au déblai ; Soit au remblai.

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Dans le premier cas, il est réalisé sur le lieu même de l'extraction, par couches de 10 à 40 cm qui sont enlevées au fur et à mesure.

Dans le second cas, on transporte et met en place le matériau naturel avant de le traiter.

La première solution présente l'avantage de faciliter le trafic des engins de transport sur les lieux d'extraction, de dissocier les chantiers de traitement et de compactage, ce qui permet d'adopter, dans chaque cas, l'épaisseur optimale de la couche travaillée, de compléter le malaxage par les opérations de chargement, déchargement, réglage, et de permettre une adaptation plus précise du dosage de chaux à l'état réel du sol en place.

La seconde solution peut être imposée par les conditions de fonctionnement du chantier.

L'arase des Terrassements est la partie supérieure du remblai ou le fond du déblai, qui supporte la couche de forme et doit répondre de ce fait à des spécifications sévères. Pour y parvenir, on procède le plus souvent à un traitement à la chaux plus poussé que dans le cas du remblai lui-même; on s'attache surtout à la qualité du malaxage et du compactage le dosage en chaux peut être supérieur.

Les couches de forme sont le plus souvent traitées en place en une ou plusieurs couches. Les dosages en chaux et en ciment sont ajustés pour que les performances attendues soient élevées (un indice CBR de 25 après quatre jours d'immersion est souvent considéré comme un minimum). Il est parfois nécessaire de réaliser le malaxage en deux étapes espacées par exemple de 24 heures pour laisser à la chaux le temps d'agir sur les mottes argileuses et de provoquer leur désintégration. La granularité doit être de l'ordre de 0/20 mm; on ne peut donc se contenter d'un malaxage sommaire. Le compactage doit faire l'objet de soins tous particuliers pour qu'il soit suffisant sur toute l'épaisseur traitée.

Les assises de chaussées : les assises de chaussées traitées en place à la chaux et au ciment; se montrent plus économiques que les structures traditionnelles, et sont douées d'une relative souplesse qui évite l'apparition des fissures de retrait thermique en surface.

A l'étranger, et en particulier aux Etats-Unis, l'expérience des assises ainsi traitées est déjà longue. C'est ainsi que des contrôles réalisés sur les routes et pistes d'aérodromes militaires créés dans ce pays au cours de la dernière guerre et dans les années qui ont suivi ont montré l'excellente tenue et même l'amélioration dans le temps des assises constituées des sols traités à la chaux.

Nouvelles ou autres applications Le traitement des sols à la chaux a trouvé des applications dans beaucoup d'autres domaines que celui de la construction routière - on peut citer:

Les pistes et chemins divers, pistes cyclables ou pour piétons, chemins ruraux, pistes de chantiers.

Les voiries urbaines et péri-urbaines. Les plateformes de voies ferrées, Aires et plateformes pour parkings et stockages, Ouvrages hydrauliques tels que barrages ou les canaux en terre. Les couches de sol

traitées à la chaux assurent une protection contre l'érosion, et contribuent à la stabilité de l'ouvrage.

Bâtiments édifiés sur des sols plastiques, pour permettre la réalisation de fondations superficielles économiques.

Pieux et colonnes compactées, par injection de lait de chaux dans le sol sous pression, à des profondeurs allant jusqu'à 12 mètres.

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III.3.2.6 - Etude de la formulation

Le choix d’une solution de traitement ne peut pas être arbitraire. La nature du sol d’une part et les dosages en liants à adopter d’autre part font qu’une étude préalable doit être faite. Cette étude doit se faire à l’amont d’abord pour statuer si le sol peut être traité ou pas. Une étude évaluative, après traitement aux dosages théoriques permettra de vérifier si les objectifs sont atteints ou non.

Nous présentons dans ce qui suit la démarche à entreprendre pour étudier une solution de traitement.

1 - Etude géotechnique du sol à traiter

Cette première étape consiste à étudier les sols susceptibles d’être traités. Il peut s’agir des déblais accumulés lors d’un projet ou de matériaux d’emprunt.

Les objectifs de cette première étape sont donc :

La quantification des matériaux ; La caractérisation de l’homogénéité des matériaux; La classification des matériaux ou mélanges de matériaux utilisables (classe, famille, état

hydrique, etc.) ;

L’étude géotechnique doit être aussi exhaustive que possible. Elle devra permettre en particulier d’établir une idée complète sur les différentes couches et formations géologiques traversées. Selon l’importance des couches et la stratification, la décision sera prise quand au choix de la méthode d’extraction pour l’obtention d’un sol homogène ou d’un mélange de sols.

Les essais d’identification classiques (granulométrie, limites d’Atterberg, indice CBR, etc.) permettront de classer les sols et de décider :

Si le sol peut être traité ou pas ; Si l’extraction devra être frontale ou par couche ; Si le traitement devra être simple ou composé.

2 - Choix du type de traitement

Le choix du traitement dépend d’abord de la nature du sol à traiter. On ne traitera pas de la même manière un sol argileux qu’un sol sablonneux. Cette première étape va de paire avec les objectifs recherchés par le traitement et la destination du sol traité. Cette destination fixera les paramètres géotechniques (résistance, compacité, portance) à atteindre et permettra moyennant une étude au laboratoire de fixer les dosages à adopter.

Notons toutefois que :

Le traitement à la chaux aérienne convient aux sols argileux. La teneur en chaux aérienne est de 1% à 4%.

Le traitement au ciment se fait pour améliorer les performances mécaniques des matériaux. La teneur en ciment varie de 3% à 6%.

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3 - Traitement des remblais

Le traitement des sols en vue de leur réutilisation en remblais se fait essentiellement pour les sols plastiques et les sols à forte teneur en eau.

Le traitement de ces sols doit permettre une traficabilité des engins de chantier, une possibilité de compactage

Les données de base sont :

Les caractéristiques du sol à traiter Les propriétés recherchées ( portance immédiate, compacité).

La recherche de la solution du traitement se fait selon la méthodologie suivante:

Préparation et homogénéisation du sol (0/20mm). Constitution d'échantillons humidifiés à 3 niveaux de teneur en eau (couvrant la plage des

états hydriques prévisibles au moment des travaux). Mélange avec des quantités croissantes de chaux vive ( 5% :maximum économiquement

réaliste). Compactage à l'énergie Proctor Normal. Détermination de l'IPI jusqu'à ce que l'on dépasse l'objectif recherché. Tracé du graphique permettant de déterminer le dosage en chaux à retenir en fonction de

la teneur eu eau naturelle du sol.

Ces graphiques permettent de fixer :

La fourchette de teneur en eau à utiliser ; La teneur en liant minimale. ( Et la teneur en eau optimale pour le pourcentage de liant

choisi ) ; La référence pour le poids volumique ; La classe de portance du remblai.

Il est à noter que l'étude de formulation doit préciser l'épaisseur maximale des couches de remblai. Celle-ci est en général supérieure à 15 cm et inférieure à 50 cm.

Lors des planches d'essai, ladite épaisseur maximale doit être vérifiée.

4 - Traitement pour les PST, couche de forme et couches de chaussées

L’objectif voulu par le traitement dans ce cas est d’améliorer les performances mécaniques des sols en vue d’un comportement optimal de la structure de chaussée.

La traitement pourra se faire au ciment ou à la chaux ou un mélange chaux-ciment.

Le choix du liant du traitement se fait en fonction de la nature du sol.

Les données de base sont:

Les caractéristiques du sol et des granulats à traiter Les performances recherchées.

La méthodologie de ce traitement est la suivante :

Identification des composants du mélange (sol, produits de traitement). Choix d'un dosage en fonction de l'expérience Caractéristiques de mise en oeuvre des mélanges.

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- Établissement des courbes Proctor Normal et IPI (Références de compactage et vérification de traficabilité)

Détermination du délai de maniabilité (mesure de l'évolution de la γdOPN du mélange en fonction du délai entre le malaxage et le compactage)

Étude des performances mécaniques en fonction des objectifs.

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Matériaux de chaussées Page 32/114 Elaboré par Ahmed SIALA

CHAPITRE II - MATERIAUX DE CHAUSSEES4

I - MATERIAUX NON TRAITES CHIMIQUEMENT Nous traitons dans ce paragraphe les matériaux pour lesquels aucuns traitement chimiques n’est employé. Nous entendons par traitement chimique le traitement aux liants hydrauliques (chaux et ciment) ainsi que le traitement aux liants hydrocarbonés (bitumes).

Il s’agit uniquement de traitement mécanique en centrale pour corriger la granulométrie des granulats. Le traitement peut comporter également pour la grave reconstitué humidifiée (GRH) une humidification des granulats bien gradués à leur teneur en eau de compactage. Cette humidification permet de :

Réduire la ségrégation au cours des manutentions ; Supprimer l’arrosage sur chantier ; Assurer une meilleure homogénéité au matériau ; Faciliter et permettre la mise en œuvre sous circulation.

Les matériaux desquels on va traiter dans ce premier paragraphe sont :

La grave non traitée ; Les encroûtements calcaires (tuf) ; Les sables gypseux.

4 les fiches matériaux présentées dans ce chapitre sont extraites du catalogues de dimensionnement des chaussées neuves et renforcement – SETEC – SOTUETEC – Ministère de l’équipement

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Remarque : Il est possible que les conditions locales conduisent à retenir une grave naturelle : grave roulée d'Oued ou grave anguleuse de cône d'épandage (Eboulis). Les caractéristiques minimales sont les suivantes: granulométrie 0/31,5 à 0/50 à granularité continue indice de plasticité:

o < 5 Nord régions A et B o <10 Sud région C

ES > 30 LOS ANGELES < 40 DEVAL SEC > 10.

La grave naturelle ne sera utilisée qu'en fondation.

GRAVE NON TRAITEE

Avantages : faible sensibilité aux conditions

climatiques lors de la mise en oeuvre. grande souplesse de chantier simplicité du matériel de fabrication

(cas d'une grave reconstituée à partir de 2 fractions) et de mise en oeuvre.

pas de fissuration sous l'action des contraintes dues à l'amplitude thermique entre hiver et été.

Inconvénients : bon uni de surface difficile à obtenir

quand le calibre maximal dépass 20 mm.

supporte mal le trafic pendant la mise en oeuvre (matériau non lié)

grande sensibilité aux hétérogénéités de portance du sol support..

Matériaux :

la grave non traitée sera soit

un tout venant de concassage : grave concassée non reconstituée, non corrigée une grave élaborée : grave concassée reconstituée et corrigée en centrale.

La grave non traitée répondra aux spécifications suivantes

Fondation Base D max 31,5 mm 20 mm Granulométrie voir fuseau voir fuseau IP sur fraction 0/4 non mesurable non mesurable ES > 30 > 30 Stabilité du matériau

> 30 % éléments concassée ou grave roulée + correction granulométrique

>60 % éléments concassés + correction granulométrique

Los Angelès <40 < 30

La couche de base pourra être recconstituée en centrale alors que la fondation pourra ne pas l'étre.

Fabrication : La grave pourra être fabriquée dans une centrale comportant 2 ou 3 trémies doseuses (2 dans le cas d'une grave reconstituée mais non corrigée et 3 pour une grave reconstituée et corrigée)

L'eau sera introduite pendant le malaxage pour obtenirr une grave corrigée reconstituée et humidifiée à haute stabilité (trafics lourds importante).

Mise en œuvre : par niveleuse ou épandeur ou bull léger compactage par rouleau vibrant lourd (poids > 4 t) et par rouleau à pneus

lourds (charge par roue de 3 à 5 tonnes) réglage fin à la niveleuse par rabotage, après arrosage imprégnation sablée dans le cas d'une grave non reconstituée en centrale, il faudra prévoir un

arrosage préalablement au compactage. Compacité en place : on devra obtenir une compacité moyenne égale à 100 %

de la compacité maximale du PROCTOR modifié de référence. Aucune valeur ne sera inférieure à 95 % de cette dernière.

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ENCROÛTEMENTS CALCAIRES - TUFS

Avantages : matériau abondant sans les régions

IV et V simplicité du matériel de préparation

et de mise en œuvre matériau possédant à la fois un

squelette et une cohésion élevée consécutive à sa dessiccation.

Inconvénients : granulats relativement fragiles

rendant le matériau inadapté au très forts trafics lourds.

la cohésion disparaît à l'imbibition, la chaussée doit donc être parfaitement drainée et entretenue notamment pour les matériaux utilisés en région III.

Fabrication : Extraction : les gîtes typiques d’encroûtement calcaire se présentent comme suit :

la terre végétale (qui peut être absente) la dalle d'encroûtement l’encroûtement discontinu

L'encroûtement présentant la concentration maximale en carbonates est la fraction à utiliser de préférence. L'opération consiste alors à :

enlever la terre végétale au bull quand elle existe riper au bull la dalle transporter et stocker le produit de ripage au concasseur éventuellement.

Fabrication ( suite): concassage éventuel (dalle d’encroûtement) : le concassage doit remplacer le tri manuel parfois pratiqué au chantier de mise en oeuvre ; l'installation comprendra

un concasseur mobile (à percussion par exemple) un crible à deux étages qui fractionne le matériau en 0/6 et 6/40, les éléments

supérieurs à 40 mm étant recyclés. une trémie à deux compartiments permettra de stocker le 0/6 et le 6/40 et de

recomposer le matériau en jouant sur l'ouverture des trappes de dosage correspondant à chaque compartiment.

L'eau sera introduite pendant le malaxage. La teneur en eau sera ajustée en fonction de l'Optimum Proctor Modifié et des conditions atmosphériques (on sur dosera à OPM + 2 % en été).

Matériaux : Les encroûtements calcaires répondront aux spécifications suivantes

Caractéristiques Fondation Base D max <40 mm < 20 mm Granulométrie Voir fuseau 1 Voir fuseau 1 indice de plasticité IP < 10 zone c < 10 zone c % carbonates (Ca C03) ≥40 ≥50 % Sulfates (SO4Ca + 2 H2O)

<3 zone c <3 zone c % Chlorures <1 < 1

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Remarque :

Les revêtement superficiels sur ce type de matériaux accrochent parfois mal :

en raison de la nature de la surface qui est très fermée, ce qui nécessite l'emploi de liant visqueux.

en raison de l'évolution du matériau au premier age sous trafic avec production de fines et accroissements progressif de la densité.

Pour les forts trafics lourds il est de ce fait parfois préférable d'envisager la pose d'un revêtement en enrobé.

Il est nécessaire au niveau de l’entretien d'effectuer les réparations des plaques de pelade du revêtement dès leur apparition car les dégradations évoluent rapidement.

Mise en œuvre : par niveleuse au bull léger compactage au rouleau à pneus lourd (3 à 5 tonnes par roue) ou au rouleau vibrant

lourd (> 4 tonnes) .

Le compactage au rouleau tamping est nécessaire lorsqu’on utilise le matériau tout venant pour le concasser en place.

réglage fin à la niveleuse par rabattage après arrosage imprégnation à 1,4 Kg/m2 de cut back 0/1 (sablée si la couche est ouverte à la

circulation). le cloutage éventuel par des granulats 10/14 peut être envisagé pour améliorer

l'accrochage des enduits superficiels.

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SABLE GYPSEUX ET GYPSO-CALCAIRE

Avantages : matériau abondant dans la zone

climatique v et particulièrement adapté au climat aride.

matériau lié, stable après dessiccation naturelle, Le liant étant le gypse qui recristallise après avoir été dissout part l'eau d’arrosage

simplicité du matériel de mise en oeuvre

obtention d'un bon uni de surface

Inconvénients : matériau très sensible à l’eau, du fait

de la dissolution du gypse mise en place parfois difficile

(instabilité liée -à la granulométrie variable du sable gypseux).

fissuration sous retrait thermique

Matériaux :

Les sables gypseux et gypso-calcaires répondront aux spécifications suivantes :

CARACTERISTIQUES FONDATION % Sulfate ou > 30

% Sulfate + Carbonates >70

Résistance à la compression simple en bars (après dessiccation à 50 °C) > 20

Equivalent de sable ES > 30

Indice de plasticité IP non mesurable

Fabrication :

Le profil d'un gisement présente généralement trois couches :

une terre végétale pauvre, caractérisée par l'abondance de racines gypsifiées et par un encroûtement discontinu en feuillets et en granules.

l'encroûtement massif, dont l'épaisseur varie de deux mètres à quelques décimètres, duquel on extrait les pierres à plâtre.

un sable d'encroûtement.

On pourra utiliser seulement la troisième couche de sable et utiliser également la seconde couche à condition de réduire la dimension maximale des blocs par une fragmentation (rouleau vibrant éventuel).

Mise en œuvre : par niveleuse ou épandeur ou bull léger homogénéisation de la teneur en eau optimale de compactage au pulvimixer

(ou à la charrue à disque) compactage au rouleau à pneus lourd ( 3 à 5 Tonnes par roue) réglage exclusivement par rabotage, à la niveleuse après arrosage couche de dure 0,5 Kg/m2 de bitume résiduel placée dès achèvement du

réglage sur matériau encore humide.

Compacité en place :On devra obtenir une compacité moyenne égale à 100 % de la compacité maximale PROCTOR modifié de référence.

Aucune valeur ne sera inférieure à 95 % de cette dernière.

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II - MATERIAUX TRAITES AUX LIANTS HYDROCARBONES Les matériaux traités aux liants hydrocarbonés sont les mélange de granulats et liants fabriqué à base de bitume. Nous traiterons dans ce paragraphe, des bitumes et leurs différentes formes ainsi que des différents matériaux utilisés dans les couches de chaussés.

II.1 - LE BITUME

les bitumes purs sonts des corps hydrocarbonés complexes à structures

Les bitumes sont caractérisés par un certain nombre d'essais normalisés dont les plus connus sont la pénétrabilité et le point de ramollissement bille et anneau qui permettent d'apprécier leur consistance.

II.1.1 - Pénétrabilité La pénétrabilité représente la mesure de la pénétration dans un échantillon de bitume, au bout d'un temps de 5 secondes, d'une aiguille dont le poids avec son support et éventuellement une charge additionnelle est de 100 g. Elle est exprimée en dixièmes de millimètre. La pénétrabilité utilisée est celle qui est mesurée à 25°C. A une température donnée, plus un bitume est dur, plus la valeur de sa pénétrabilité est faible. .

II.1.2 - Point de ramollissement Bille et Anneau Les bitumes n'ont pas de point de fusion franc, leur consistance décroît progressivement lorsque la température s'élève. Pour cette raison, la détermination du point de ramollissement doit être faite suivant une méthode bien définie, si l'on veut obtenir des résultats comparables. Une bille d'acier est placée sur un petit disque de bitume contenu dans un anneau de métal. L’ensemble est chauffé à vitesse constante. Le point de ramollissement bille et anneau TBA est la température à laquelle le poids de la bille imprime à l'échantillon une déformation verticale définie.

II.1.3 - Densité

La densité des bitumes est mesurée au pycnomètre, généralement à 25°C. Elle est légèrement supérieure à 1 pour tous les bitumes à 25 °C.

II.1.4 - Perte de masse au chauffage: Après avoir chauffé le bitume à 163°C pendant 5 h, on mesure:

la variation du poids de l'échantillon: elle est en général inférieure à 1%. la chute de la pénétrabilité : elle est toujours inférieure à 30%

II.1.5 - Point d'éclair : Le point d'éclair d'un bitume placé dans une coupe ouverte est la température minimale à laquelle il faut le porter à une vitesse déterminée pour que les vapeurs émises s'enflamment en présence d'une flamme pilote.

II.1.6 - Solubilité :

La solubilité d'un bitume est définie comme étant le pourcentage de matière soluble dans certains solvants (sulfure de carbone, trichioroéthylène, tétrachlorure de carbone et tétrachloroéthylène). En cas de discordance, le solvant de référence reste le sulfure de carbone.

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II.1.7 - Ductilité Cet essai consiste à mesurer l'allongement d'une éprouvette de forme déterminée, à l'instant précis de sa rupture, étirée à une vitesse de 50 mm à la minute, et à une température de 25°C.

II.1.8 - Teneur en paraffine

La méthode de détermination de la teneur en paraffine est basée sur la filtration de la paraffine rendue insoluble à –20°C dans un mélange d'alcool et d'éther.

II.1.9 - Pseudo-viscosité STV (Standard Tar Viscometer) La mesure de la viscosité cinématique des bitumes fluidifiés se fait généralement par des viscosimètres à coupe pour des raisons de simplicité. Par cette méthode, on ne détermine pas une viscosité réelle mais une Pseudo-viscosité indiquant un temps d'écoulement dans certaines conditions. Il s'agit du temps d'écoulement à 25°C, d'un volume de 50 cm3 de produit à travers un orifice de 10 mm de diamètre. Pour les bitumes fluidifiés dont la pseudo-viscosité STV 10 mm est inférieure à 10 secondes, la mesure se fait avec un orifice de 4 mm de diamètre. Le temps d'écoulement est alors environ 30 fois plus grand.

II.2 - ESSAIS SUR LES GRANULATS Outre les essais Los Angeles et Micro Deval en présence d’eau, présentés plus haut, d’autres essais sont pratiqués pour étudier la qualité des granulats utilisés dans les matériaux traités aux liants hydrocarbonés.

II.2.1 - Essai Marshall Moulées par compactage à 25, 50 et 75 coups selon un processus analogue à celui de l'essai Proctor, les éprouvettes, portées à la température de 60 +/- 5°C, sont semi frettées entre deux mâchoires semi-cylindriques puim écrasées par compression diamétrale sous une presse à la vitesse d'avancement constante de 0,846 mm/s.

La "stabilité Marshall" est égale à l'effort maximal enregistré. Le "fluage Marshall" est la valeur en 1/10e de mm, de l'affaissement de l'éprouvette au moment de la rupture.

L'essai est pratiqué sur des matériaux dont la taille maximale des éléments doit être inférieure à 14 mm. On confectionne 8 éprouvettes de 63,5 mm de hauteur pesant chacune 1200 g.

On prend en compte la stabilité Marshall en kg, la compacité et le fluage du matériau.

L'essai Marshall est réalisé souvent en complément de l'essai Duriez et pour des mélanges à faible frottement interne.

On peut, procéder à l'écrasement des éprouvettes sous une presse CBR.

II.2.2 - Essai LCPC - DURIEZ L'essai Duriez normal est effectué sur les matériaux de taille maximale 14 mm (éprouvette de 8 cm de diamètre pour 1 kg de matériaux) alors que l'essai Duriez "dilaté" est destiné aux matériaux plus grossiers, jusqu'à 31,5 mm (12 cm de diamètre pour 3,5 kg de matériaux).

Préparé dans un malaxeur, l'enrobé sert à la confection d'éprouvettes qui sont moulées sous presse puis conservées 7 jours à 18°C, les unes en enceinte à 50 % d'hygrométrie, les autres immergées. Elles sont ensuite écrasées sous une presse munie d'un enregistreur à la vitesse d'avancement constante de 1 mm/s, force 60 KN pour le normal, 180 KN pour le dilaté. R et

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R' sont respectivement les valeurs unitaires de la résistance à la rupture de ces éprouvettes conservées les unes "à sec", les autres dans l'eau. On mesure en outre le taux d’absorption de l'eau.

Le LCPC a développé d'autres essais permettant d'améliorer la formulation .des enrobés bitumineux, notamment les essais à la presse à cisaillement giratoire et à l'orniéreur.

II.3 - LES LIANTS BITUMINEUX Les liants hydrocarbonnés pouvant être utilisés sont soit des bitumes fluidifiés ou fluxés (cut-back) soit des émulsions de bitumes.

Les bitumes fluidifiés sont des mélanges de bitume pur 40/50 ou 80/100 et de solvants volatils d'origine pétrolière (pétrole lampant, kérosène).

Deux classes de bitume fluidifié sont actuellement disponibles en Tunisie :

400/600, pseudo-viscosité STV à 25°C, orifice 10 mm : 400/600 s 800/1400, pseudo-viscosité STV à 25°C, orifice 10 mm : 800/1200 s.

La première classe sera préférée en raison d'une meilleure stabilité.

Les bitumes fluxés sont des mélange de bitume pur 40/50 ou 80/100 et d'huiles de fluxages volatiles (mélanges de coupes d'huile de houille). Les classes les plus utilisées sont 1es suivantes :

800 - 1200 , pseudoviscosité STV à 40°, orifice 10 mm : 90/140 s 1200 - 1600 , pseudoviscosité STV à 40°, orifice 10 mm : 140/200 s 1600 - 2400 , pseudoviscosité STV à 40°, orifice 10 mm : 200/300 s

Ces liants sont peu ou pas utilisés actuellement en TUNISIE.

Les émulsions de bitume sont des mélanges de bitume pur 80/100, d'eau et d'un émulsif canonique (savon ou résinate alkalin, huile résiduaire ...). L'émulsion comprend 65 à 70% de bitume. Ces émulsions sont caractérisées par une rupture rapide et une viscosité élevée.

Les émulsions peuvent tolérer un support et des granulats légèrement humides au contraire des bitumes fluidifiés ou fluxés.

L’utilisation des émulsions n’est pas souhaitable pour les forts trafics si la chaussée doit être rapidement circulée en raison essentiellement des délais de rupture.

Le tableau ci-après donne les catégories minimales de liant recommandées en fonction du trafic.

Trafic Catégories

T5 T4 T3 T2 Tl

Bitume fluidifié 400 / 600 - - Bitume fluxé - 800 /1200 1200/1600 - Emulsions 65% 70% -

Tableau n° 12 - Les catégories minimales de liant recommandées en fonction du trafic.

Le choix se portera sur des liants à viscosité plus élevée lorsque :

le trafic est élevé la route est sinueuse ou à forte déclivité ce qui engendre des efforts tangentiels importants

et favorise l’arrachement des enduits.

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II.4 - LES UTILISATIONS DES MATERIAUX TRAITES AUX LIANTS HYDROCARBONES plusieurs produits routiers font intervenir les mélanges granulats – liants hydrocarbonés. Nous présentons dans le tableau suivant les liants utilisés dans les principales applications routières :

Couches de surfaces Couche

de base

Couche de

fondation

Utilisations diverses

Enduits superficiels

Bét

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Bitumes purs 180/220 80/100 60/70 40/50 20/30

Bitumes fluidifiés 800/1400 400/600 150/250 10/15 0/1

Bitumes pour émulsion

180/120 80/100

Qualités les plus fréquemment utilisées Utilisations moins courantes

Tableau n° 13 - les utilisations des matériaux traités aux liants hydrocarbonés

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BETON BITUMINEUX

Avantages : Ne fissure pas sous l'action des

contraintes thermiques ; Obtention d'un bon uni de surface.

Inconvénients : risque d'orniérage sous trafic lourd contraintes de mise en oeuvre

habituelles aux enrobés o délai de mise en oeuvre très court o difficultés pour travailler en hiver o problèmes de réalisation des joints

etc.

Matériaux :

Le béton bitumineux répondra aux spécifications suivantes :

Caractéristique Couche de surface Observations D = 12 mm

D max D = 12 ou 14 mm en renforcement

Il s’agit d’un béton bitumineux

Granulométrie Voir-fuseau

Indice de plasticité Ip Non mesurable


Stabilité 100 % d'éléments concassés

Tamisat à 80μ 7 à 11 %

Los Angelès < 25

Coef. d'aplatissement <15

Nature de bitume Dureté 40 à 50 (1) 80 à 100

Module de richesse 3,5

Filler d'apport 30% d’éléments < 80 m 100% d’éléments < 0,2 mm

Choisir de préférence un filler calcaire ou ciment ou chaux

Teneur en bitume 5,4 % pour le module de richesse et un poids spécifique des grains de 2,65

Etude laboratoire Nécessaire

Stabilité de Marshall 750 Kg / cm2

(1) L’utilisation du 40/50 est obligatoire en agglomération.

Fabrication :

En Poste d'enrobage équipé d'au moins 3 trémies doseuses. La plupart des postes sont équipés de 4 trémies doseuses.

Mise en œuvre : par finisseur compactage au rouleu à pneus lourd (3 T/roue) derrière le finisseur, et au rouleau

tamdem à billes lisses (pour le joint longitudinal et ,le surfaçage) derrière le compacteur à pneus.

Compacité en place : La compacité en place moyenne devra être égale à 98 % de la compacité de référence MARSHALL; aucune valeur ne devra être ni inférieure à 92 % ni supérieure à 98 % en valeur absolue.

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GRAVE BITUME

Avantages : ne fissure pas sous l'action des

contraintes thermiques sauf condition extrême.

utilisable en renforcement de chaussée sous circulation.

Inconvénients : risque d'orniérage sous trafic lourd grande sensibilité aux hétérogénéités

de portance du sol support ou de la couche support.

épaisseur minimale importante (8 cm en 0/20)

matériel de fabrication et de mise en œuvre de grande taille à cause de gros débits nécessaires (centrale d'enrobage d'au moins 200 t/h).

contraintes de mise en œuvre habituelles aux enrobés (délai de mise en œuvre très court - distance centrale-chantier-limitée difficultés pour travailler en hiver)

problèmes de réalisation des joints etc...

Matériaux :

La grave bitume répondra aux spécifications suivantes :

CARACTERISTIQUES RENFORCEMENT ET DE BASE D max 14 < D <. 20 mm

Granulométrie voir fuseau

Indice de plasticité Ip non mesurable


Stabilité des granulats 100 % d'éléments concassé.%

Tamisat à 80 microns à 10 %

Los Angelès 25

Nature du bitume 40/50 Ou 80/100

Module de richesse (dosage en bitume)

2,5 à 3 à définir après étude, en laboratoire

Stabilité Marschall 650 Kg/m2

Fabrication :

En poste d’enrobage équipé d'au moins 3 trémies doseuses.

La plupart des postes sont équipés de 4 trémies doseuses.

Mise en œuvre : par finisseurs à table vibrante lourde capable de répandre des couches épaisses. compactage-

o soit au rouleau à pneus lourd (3 t/roue) en tète o soit au rouleau vibrant lourd ( 4 t) en tète.

Compacité en place : La compacité en place moyenne devra être égale à 100 % de la compacité de référence L.C.P.C. Aucune valeur ne devra être ni inférieure à 88 % ni supérieure à 96 % en valeur absolue.

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REVÊTEMENTS MINCES (MONOCOUCHE ET BICOUCHES)

Avantages : Technique simple, exécution facile si

l'on se conforme aux deux impératifs suivants o dosage des constituants o propreté des granulats

Technique économique (2 à 3 fois moins chère qu'un tapis de 5 cm d'enrobé)

Très bonne imperméabilisation du corps de chaussé

Revêtement parfaitement souple peu sensible aux phénomènes de ruptures par fatigue

bonne rugosité de surface.

Inconvénients : Utilisation limitée à des trafics

inférieurs à 800 PL/J (voie la plus chargée) ou environ 4000 véhicules jours au total ; en pratique la limite retenue correspond à la limite des classes T1/T2.

Couche réduisant très peu les efforts de cisaillement ou de poinçonnement dus aux charges des véhicules

Difficulté de rattraper les défauts d'uni d'une couche de base (mauvais réglage ou granulométrie forte)

Modification rapide de la rugosité et de l'adhérence en raison de la sensibilité au polissage des granulats calcaires disponibles en général en Tunisie

- Rejets importants et risques de bris des parebrises si la mise en oeuvre a été mal faite.

Mise en oeuvre : Il est nécessaire d'utiliser pour les chantiers d'enduisage des compacteurs à pneus ayant une charge par roue comprise entre 1,5 et 2,0 tonnes. Ceci afin d'éviter la fragmentation des granulats.

Formulation enduit monocouche Les enduits monocouches (une couche de liant une couche de granulats) ont des formules qui se différencient par la granularité des matériaux ; les granularités les plus courantes sont 6/10, 8/12, 10/14, 12/20. Cette dernière granularité étant le plus- souvent adoptée pour les monocouches d'entretien, elle confère en outre une meilleure rugosité géométrique à la chaussée. Les granularités 4/6, 6/10 sont réservées aux faibles trafics (T5).

Formulation enduit monocouche doubles gravillonage Pour les enduits monocouche double gravillonnage (une couche de liant surdosée, deux couches de granulats), la formulation la plus fréquente correspond aux classes granulaires 10/14 et 4/6.

Par rapport au bicouche cette structure procure une plus forte rugosité et une plus grande drainabilité ainsi qu'une économie en liant. Elle peut être appliquée jusqu’au trafic T2.

Le respect du dosage et de la régularité du premier gravillonnage sont impératifs.

Cette structure est à réaliser avec des liants chauds, les expériences aux émulsions sont rares et ne permettent pas actuellement de juger de la fiabilité de cette solution.

Formulation enduit bicouches Les enduits bicouches (deux couches de liant et de granulats alternées), correspondent à des classes granulaires discontinues 10/14 et 4/6 (le plus souvent), pour les trafics T3 et T2. Pour les trafics faibles il est possible d'utiliser des formules à granularité continue.

Les bicouches seront préférés, même si le niveau de trafic ne justifie apparemment pas leur choix, dans le cas de support hétérogène parce qu'ils procurent un meilleur uni de surface et une meilleure étanchéité.

Ils sont adaptés aux forts trafics..

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Remarques : Les tableaux donnés ci-dessus donnent les dosages moyens applicables au cas d'une chaussée dont la surface est homogène, maigre, à texture lisse et sans ressuage dans le cas d’un revêtement d’entretien périodique. Remarques : Des correctifs élémentaires seront appliqués aux dosages moyens

dans le cas d'une chaussée perméable (grave sableuse par exemple) ou rugueuse, le dosage en liant sera augmenté de 0,l à 0,2 Kg/m2

dans le cas d'une chaussée peu circulée un surdosage équivalent peut être conseillé pour accroître le sertissage des granulats

des sous dosages de 0,l à 0,2 Kg/m2 sont conseillés dans le cas de chaussées grasses et lisses ainsi que pour les voies poids lourds dans les zones de décélération (virages, agglomération) et les rampes importantes.

Formulation moyenne des enduits monocouche:

Liants et granulats

Granularité

Bitumes Fluidifiés 400/600 (Kg/m2)

Bitumes Fluxés 800/1200 (Kg/m2)

Emulsions à 65% (Kg/m2)

Granulats (Litres/m2)

4/6 ou 5/8 0,800 0,750 1,000 6 à 7 6/10 0,900 0,850 1,200 8 à 9 8/12 1,000 0,950 1,350 10 à 11 10/14 ou 10/16 1,100 1,000 1,500 11 à 13 12/20 1,200 1,100 1,600 14 à 15

Formulation moyenne des enduits monocouche double gravillonage:

Liants et Granulats

Granularité

Bitumes Fluidifiés 400/600 (Kg/m2)

Bitumes fluxés 800/1200 1200/1600 (Kg/m2)

Emulsions à 65% (1) (Kg/m2)

Granulats (litres/m2)

6/10 et 4/6 ou 5/8

1,350 1,250 1,800 7 à 8 4 à 5

10/14 ou 10/16 et 4/6 ou 5/8

1,350 1,300 1,800 9 à 10 5 à 6

10/14 ou 10/16 et 6/10

1,500 1,400 2,000 9 à 10 5 à 6

12/20 et 8/12

1,700 1,600 2,200 9 à 10 6 à 7

Formulation moyenne des enduits monocouche double gravillonage:

Désignation des couches granulaires

Bitumes Fluidifiés 400/600 (kg/m2)

Bitumes Fluxée 800/1200 1200/1600 (kg/m2)

Emulsions à 65% à 70% (kg/m2)

Granulats (litre/m2)

1ère couche 10/14 1,100 0,950 1,0 0,9 10 à 11 ou 10/16 ou 12/20 1,200 1,100 1,1 1,0 11 à 12 2ème couche 4/6 ou 5/8 0,700 0,650 1 1,2 6 à 7 ou 6/10 0,850 0,800 1,5 1,3 8 à 9 ou 8/12 0,900 0,850 1,6 1,5 10 à 11

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Matériaux : Les propriétés des liants ont été développées dans les paragraphes plus haut.

Les granulats auront les spécifications suivantes :

Caractéristiques Spécifications granularité (suivant utilisation) 4/6 ou 5/8 6/.10, 8/12 10/14 ou 10/16 14/20 ou 12/20 Los Angelès ≤ 30 pour T ≤ T3 ≤ 25 pour T > T3 Micro Deval en présence d'eau (1) ≤ 20 pour T ≤ T3 ≤ 15 pour T > T3 Coefficient de Polissage accéléré ≥ 40 Rapport de concassage ≥ 4 indice de concassage 100 Coefficient d'aplatissement < 15 Propreté (% 1mm) 2

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II.5 - AUTRES PRODUITS BITUMINEUX On a mis au point récemment des types d'enrobés répondant à des besoins particuliers.

II.5.1 - Enrobés très minces Ils sont destinés à l'entretien des chaussées neuves ou renforcées quand l’enduit superficiel n'est pas recommandé et que de fortes épaisseurs de béton bitumineux ne s'imposent pas.

Ils ne doivent pas être mis en place sur des supports présentant des ornières de plus de 1 cm et des déflexions trop importantes (<35 à 75/100 selon les trafics).

L'épaisseur normale d'utilisation est de 1 à 3 cm.

II.5.2 - Enrobés 0/6 cloutés Le cloutage d’enrobés à surface trop lisse s'effectue en enchâssant des "clous", c'est-à-dire des granulats de granulométrie 10/14 ou 14/16 au moyen d'un cylindre lisse à la température de 135°C (60/70) ou 140°C (40/50). Le dosage est de l'ordre de 4 litres de granulats de cloutage par m2. Une solution économique consiste à recourir à une matrice de matériaux polissables cloutée de granulats durs peu polissables.

II.5.3 - Enrobés drainants Les recherches pour l'amélioration de la sécurité routière par temps de pluie et pour atténuer les bruits de roulement ont conduit à la conception d'enrobés drainants très ouverts à pourcentage de vides élevé (de préférence > 20 %) qui suppriment les risques d'aquaplanage et de projection d’eau.

L'adoption d'enrobés drainants en couche de surface entraîne la nécessité d’imperméabiliser le support et d’assurer un très bon drainage latéral par des accotements adaptés. Il faut sur support poreux mettre en place une membrane d'étanchéité sur la couche de base avant de la recouvrir par l'enrobé et sur support normal répandre une couche d'accrochage fortement dosée au bitume.

Il existe de nombreuses formules d'enrobés drainants proposés par les entreprises : enrobés 0/10 ou 0/14 à granulométries continues ou discontinues contenant 4,5 à 7 % de bitume pur ou de bitume ou de mastic (liant + fines) modifiés ; le mélange contient 15 à 20 % de sable 0/2 et 4 à 5 % de fines. On cherche à obtenir une compacité de 75 à 80 % qui garantit une stabilité suffisante et une porosité qui, bien que diminuant un peu dans le temps, permet à l'enrobé de rester drainant.

II.5.4 - Coulis bitumineux (CB) et enrobés Coulés à froid(ECF) L'usage de ces produits est plutôt réservé aux travaux d'entretien (imperméabilisation de revêtements poreux, colmatage de fissures). Ils peuvent être employés sur chaussées neuves peu circulées dans les régions riches en sable et dans les zones montagneuses où l'érosion est active à la place des routes en terre.

Les coulis bitumineux (CB) stricto sensu (dimension maximale des gravillons 6 mm) et les enrobés coulés à froid (ECF) (dimension maximale des gravillons entre 6 et 10 mm) sont des mélanges d'émulsion de bitume, de sable, de filler et d'eau malaxés et coulés à froid. Ils sont devenus d'une fabrication aisée depuis qu'existent sur le marché des machines spéciales puissantes permettant un mélange satisfaisant des constituants.

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III - MATERIAUX TRAITES AUX LIANTS HYDRAULIQUES Le traitement aux liants hydrauliques permet de pallier à des problèmes important dont notamment la forte teneur en eau, la résistance à la compression, etc. les avantages des traitement à la chaux et au ciment ont été développés plus haut.

Nous présentons dans ce paragraphe les matériaux traités aux liants hydrauliques et utilisés en couches de chaussées.

Nous devons par ailleurs prendre des dispositions particulières lors de l’utilisation de ces matériaux. Il faut veiller en particulier à l’exécution de certaines opérations :

Malaxage, surtout s'il est réalisé in situ ; Transport des mélanges, dont il faut éviter Il assèchement en bâchant les camions ; Compactage à effectuer avant le début de prise du ciment rendu difficile par les teneurs en

eau faibles requises pour assurer de bonnes performances à long terme ; Protection des couches traitées par des imprégnations et respect des délais de cure pour

permettre une prise du ciment (en général, pas de circulation autorisée avant 7 jours).

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GRAVE CIMENT

Avantages : matériau lié stable simplicité du matériel de fabrication

et de mise en oeuvre faible sensibilité aux hétérogénéités

du soi support

Inconvénients : inutilisable en renforcement de

chaussée sous circulation en raison du délai (1 semaine) à respecter avant ouverture à la circulation

chantier peu souple en raison du court délai entre la fabrication et la mise en oeuvre (prise en rapide) (1) Cet inconvénient peut être diminué en utilisant des agents retardateurs de prise.

interdiction de circuler pendant 7 jours après mise en oeuvre

grande sensibilité aux conditions climatiques lors de la mise en oeuvre

grande influence des variations du dosage en ciment sur les caractéristiques mécaniques.

épaisseur minimale nécessaire : 15 cm

fissuration sous l'action des contraintes dues à l'amplitude thermique entre l'hiver et l'été.

faible résistance à la fatigue (matériau fragile peu déformable)

Matériaux : La grave ciment répondra aux spécifications suivantes :

CARACTERISTIQUES COUCHE DE BASE D max 20 mm

Granulométrie voir fuseau



Stabilité >30 % d'éléments concassés + correction granulométrique ou 1 00 % d’éléments concassés

Tamisat à 80 microns 5 à 10 %

Los Angelès < 40

Nature du bitume Tous ciments de classe 250 à 325

Dosage en ciment 3,5 % en classe 325 4,5 % en classe 250

Eau Teneur en matières organiques inférieure à 0,1 %

Fabrication : En centrale comportant au moins 3 trémies doseuses et trois silos à ciment. La plupart des centrales emportent 4 trémies doseuses ce qui permet la correction granulométrique éventuelle.

Mise en œuvre : Par niveleuse ou épandeur ou bull léger Compactage par rouleau vibrant lourd (poids total > 4 t), puis au rouleau à

pneus lourd (charge par roue de 3 à 5 t) réglage fin -à la niveleuse par rabotage couche de cure 0,5 Kg/m2 de bitume résiduel placée au plus tard 4 ou 8 heures

après la mise en oeuvre suivant que le temps sera chaud et ensoleillé ou non. Compacité en place : On devra obtenir une compacité moyenne égale à 100 %

de la compacité maximale PROCTOR Modifié de référence. Aucune valeur ne sera inférieure à 95 % de cette dernière.

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GRAVE LAITIER

Avantages : facilités d’emploi

o faible sensibilité aux conditions climatiques lors de la mise en oeuvre

o souplesse du chantier en raison du délai extensible entre la fabrication et la mise en oeuvre (prise lente)

o simplicité du matériel de fabrication et de mise en oeuvre

o obtention facile d’un bon uni durable, bonne imperméabilité.

faible sensibilité aux hétérogénéités de portance du sol support.

permet le renforcement d'une chaussée sous circulation.

Inconvénients : fissuration transversale dans le cas des

graves laitiers à courbe creuse traitées à la chaux qui nécessitent par ailleurs une épaisseur minimale de 15 cm. Cette fissuration dépend de l’écart thermique entre l'hiver et l’été et de la déformabilité de la grave laitier qui est fonction de sa granulométrie et du catalyseur employé. Une grave laitier à la chaux dont la courbe est creuse sera beaucoup plus fissurable qu'une grave laitier à courbe pleine traitée au gyposnat qui est 3 fois plus déformable. o Exige un bon contrôle à la fabrication

et mise en oeuvre, technique à risque en cas de mauvaise prise.

o Difficulté de programmation en renforcement en raison des faibles quantités produites annuellement en TUNISIE et de la difficulté de stocker très longtemps le laitier.

Matériaux : CARACTERISTIQUES COUCHE DE BASE D max 20ma Granulométrie voir fuseau Indice de plasticité Ip non mesurable Avaient de sable ES > 30 Stabilité 30 % d'éléments concassés+ correction

granulométrique ou 100 % d'éléments concassés

Tamisat à 80 microns 5 à 10 % Los Angelès < 30 Dosage en laitier 10 % avec gypsonat - 15 % avec chaux Coefficient alpha du laitier > 20 Dosage en chaux ou en Gypsonat 1% du Poids du mélange Nature de la chaux Chaux grasse ou vive teneur en CAO

libre > 50 % refus à 80 μ < 10 % Nature du Gypsonat Teneur en soude = 7 % Eau Teneur en matière organique<0,1%

Fabrication :

E En centrale, comportant au moins 3 trémies doseuses et deux silos à catalyse (Gypsonat ou chaux).

La plupart des centrales comportent 4 trémies doseuses, ce qui permet la correction granulométriques éventuelle de la grave.

Mise en œuvre : par niveleuse ou épandeur ou bull léger compactage par rouleau vibrant lourd (poids total 4 t), puis au rouleau à pneus

lourd (charge par roue de 3 à 5 t) . réglage fin à la niveleuse par rabotage, après arrosage, couche de cure :

o 0,5 Kg/m2 de bitume résiduel avec sablage o 5 l/m2 de 4/6mm, pour une couche de base d'une chaussée neuve dans les 24

heures, après arrosage ou enduit superficiel bicouche pour le cas d'un renforcement de chaussée, dans les 72 heures.

Compacité en place : On devra obtenir une compacité moyenne égale à 100 % de la compacité maximale PROCTOR Modifié de référence. Aucune valeur ne sera inférieure à 95 % de cette dernière.

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Remarque : Il s'agit d'un sable de concassage 0/6 mm. Les sables é ou maritimes pourraient être utilisés après correction granulométrique et sur avis du laboratoire. Les sables de tuf ne seront pas utilisés.

SABLE LAITIER

Avantages : facilités d'emploi

o . faible sensibilité aux conditions climatiques lors de la mise en oeuvre.

o ·souplesse du chantier en raison du délai extensible entre la fabrication et la mise en oeuvre (prise lente)

o ·simplicité du matériel de fabrication et de mise en oeuvre

o ·obtention facile d'un bon uni durable, bonne imperméabilité

faible sensibilité aux hétérogénéités de portance du sol support

très faible risque de fissuration sous l'action des contraint« à l'amplitude thermique entre l'hiver et l'été.

Inconvénients : épaisseur minimale nécessaire : 20

cm dans le cas du sable laitier chaux (cette épaisseur minimale peut être ramenée à 15 cm quand le gypsonat remplace la chaux).

difficulté pour accrocher un enduit superficiel, si le rabotage pour la réglage final est insuffisant.

Matériaux :

Le sable laitier envisagé est un sable de concassage et il répondra aux spécifications suivantes :

CARACTERISTIQUES COUCHE DE BASE OBSERVATIONS



Coefficient alpha du laitier >20

Dosage -ini-1 en laitier 10 % à 15 % Etude de Laboratoire.

Dosage en chaux ou en gypsonat Nature de la chaux

1 % Chaux grasse ou vive teneur en CaO libre > 50 % refus à 80 μ < 10 %

On a intérêt à choisir le Gypsonat de préférence à la chaux (résistances plus élevées déformabilité plus grande).

Nature du Gypsonat Teneur en soude = 7 %

Eau Teneur en matières organiques< 0, 1

Fabrication :

En centrale comportant au moins 3 trémies doseuses et deux silos à Gypsonat (ou chaux)

La plupart des centrales comportent 4 trémies doseuses, ce qui permet la correction granulométrique du sable.

Mise en œuvre : par niveleuse ou épandeur ou bull léger compactage par rouleau à pneus lourd (charge par roue de 4 à 5 t) réglage fin à la niveleuse par rabotage, après arrosage couche de cure 0,5 Kg/m2 de bitume résiduel avec sablage (4/6 mm) - Compacité en place : On devra obtenir une compacité moyenne égale à 100 % de

la maximale PROCTOR Modifié de référence. Aucune valeur ne sera inférieure à 95 % de cette dernière.

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IV - DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES Une structure de chaussée a un rôle important dans la répartition des charges et leur transmission au sol. La structure doit se comporter de façon à ce que :

Les contraintes de compression au niveau de la plate forme n’entraînent pas le poinçonnement de celle-ci ;

Les contraintes de traction à la base des couches améliorées ou traitées n’entraine pas leur rupture par flexion ;

Les déformations sous trafic restent admissibles eu égard au comportement en fatigue des matériaux ;

Les épaisseur des couches sont compatibles avec les technologies de mise en œuvre par les engins modernes. En particulier, l’épaisseur minimale des couches réalisée en matériaux comportant de gros éléments ne s’écrasant pas sous le compactage doit être supérieure ou égale à 3D, D étant le diamètre du plus gros élément du matériau.

C’est dans ce sens que le choix de la structure et des matériaux qui la constitue doit se faire avec beaucoup d’attention.

IV.1 - AFFECTATION DES MATERIAUX

Les matériaux utilisés en construction routière présentent des caractéristiques mécaniques, physiques et géotechniques diverses faisant que leur emploi ne peut pas être autorisé à tout les niveau de la structure.

Nous présentons dans le tableau suivant les utilisations que doivent avoir chaque matériau :

Utilisation dans la structure Chaussée neuve Renforcement Matériaux

Roulement Base Fondation Roulement renforcement Enduit superficiel bicouche Béton bitumineux Grave bitume Grave ciment Grave laitier chaux Grave laitier gypsonat Sable laitier chaux Sable laitier gypsonat Grave naturelle Grave concassée corrigée reconstituée

Encroutement calcaire Sable gypseux

Tableau n° 14 - les utilisations des matériaux traités aux liants hydrocarbonés

IV.2 - SEUILS TECHNOLOGIQUES Nous avons parlé plus haut des épaisseurs minimales à adopter pour une couche et nous avons dis que l’épaisseur minimale est de trois fois le diamètre du plus gros élément du matériau. Le tableau suivant présente les seuils technologiques à adopter selon le matériau et selon son utilisation :

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Matériau Epaisseur minimale en cm

Désignation granulométrie

En couche unique sur bon sol ou couche de

forme

En couche de base sur

fondation ou renforcement

En couche de fondation sur mauvais sol6

Epaisseur maximale de

mise en œuvre par couche5

Béton bitumineux 0/12 – 0/14 57 88 Grave bitume 0/14 8 14 0/20 10 15 Grave traitée avec un liant hydraulique 0/20 15 30

Sable de concassage traité avec un liant hydraulique

Jusqu’à 0/6 20 40

Grave non traitée corrigée ou non 0/20 15 10 25 30

0/31,5 – 0/40 20 15 25 30 Sable gypseux Jusqu’à 0/6 10 25 30

Tableau n° 15 - Seuils technologiques pour l’

5 Limite au-delà de laquelle il devient impossible d’obtenir des densités élevées. 6 Minimum pour assurer la circulation des engins de chantier. 7 En couche de roulement. 8 Renforcement.

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Dimensionnement des chaussées neuves et renforcement


CHAPITRE III - DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES NEUVES ET RENFORCEMENT

I - ETUDE DE TRAFIC ROUTIER

Voir cours de route 1 On note par ailleurs que le trafic lourd est le trafic dimensionnant notamment à cause de l’agressivité de ce dernier.

Chaque véhicule possède un coefficient d’équivalence à l’essieu de référence (13T en Tunisie). C’est le coefficient d’agressivité :

b1

13PkA ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

Avec P, la charge des essieux

b est la pente de la courbe de fatigue des matériaux traités.

k coefficient représentatif de la façon dont se superposent les effets des essieux donc de la rigidité de la structure de chaussée et de la distance entre les essieux.

Pour le calcul de l’agressivité des essieux, on prendra les valeurs présentées dans le tableau suivant :

Structures 1/b k essieux tandem k essieux tridem

Structure souple et bitumineuse 5 0.75 1

Structure semi rigide 12 12 113

Structure dalle en béton 12 12 113

Structure Béton armé continu 12 1.3 6.5

Renforcement en grave hydraulique 12 1 1

Renforcement en grave bitume 5 1 1

Tableau n° 16 - Agressivité des essieux : valeurs de 1/b et k

Pour les structures mixtes ou inverses, on applique les coefficients des structures souples ou semi rigide en fonction de la couche ou se trouve le critère de dimensionnement.

L’agressivité globale du trafic est obtenue en affectant à chaque catégorie de trafic son coefficient d’agressivité et son taux d’accroissement.

Toutefois, et à défaut d’informations détaillées du trafic, on adopte les valeurs suivantes :

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Structures T moyen et fort T faible

bitumineuse 0,8 0,5

semi rigide 1,3 0,8

rigide 1,3 0,8

Mixte : Matériaux bitumineux 0,8 0,5

MTLH 1,3 0,8

Inverse : Matériaux bitumineux 0,8 0,5

MTLH 1,3 0,8

GRH 0,5 0,5

Sols, GNT, GRH 0,5 0,5

Tableau n° 17 - Coefficients d’agressivité moyens (CAM)

II - ETUDE DE LA CLASSE DE SOL

Le deuxième intrants très important dans le dimensionnement d’une structure de chaussée est le sol support. La chaussée est basée sur ce sol.

Quand on parle d’un sol d’assise, on sous entend la plate forme supérieure des terrassement, à savoir le mètre supérieure juste en dessous de la couche de chaussée ou de la couche de forme.

Nous avons déterminer avec beaucoup de détail les différentes classes de sols support. Il reste toutefois que la classification du catalogue parle de cinq classes de sols qui sont les intrants dans les abaques de dimensionnement. Les cinq classes sont S0 à S4.

S4 représentant les sols de portance élevées S0 représentant les sols de portance médiocre.

Cette dernière catégorie indique les sols qu’il faut éviter moyennant une purge ou une mise en place d’une couche de forme. Nous reviendrons avec plus de détail sur ce point à la fin de ce paragraphe.

Il faut noter également que le comportement du sol n’est souvent pas homogène. Il faut dans ces conditions prendre une classe moyenne susceptible de représenter le sol en place.

La détermination de classes de sols peut se faire :

Soit à partir du CBR Soit à partir de la classification routière des sols en Tunisie.

II.1 - CLASSIFICATION A PARTIR DU CBR Pour déterminer le CBR caractéristique d’un sol, il faudrait fait des mesures mensuelles et ensuite déduire la moyenne annuelle. Ceci est fait dans le but de prendre en compte les CBR des mois sec et des mois humides.

Or, il se trouve que cette procédure est difficile à réaliser dans le sens ou il est difficile d’attendre une année entière pour pouvoir déterminer la classe du sol.

La méthode utilisée consiste à déterminer le CBR au laboratoire sur éprouvette compactée à la teneur en eau de l’optimum proctor modifié et à 95% de la densité maximale correspondante.

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On prendra l’indice CBR avant imbibition et après quatre jours d’imbibition.

Le CBR caractéristique, noté CBR est calculé en pondérant

( ) ( ) ( )si CBRlogCBRlogCBRlog β+α=

Avec CBRi indice de portance immédiat et CBRs Indice de portance sol saturé, après quatre jours d’imbibition.

α et β sont des coefficients régionaux dépendants de la région climatique considérée. Ces coefficient α et β découlent du nombre de mois pluvieux par an. La tunisie a été partagée en trois zones climatiques : zones A, B et Cet en fonction de la zone on détermine les coefficients α et β.

La carte de la page suivante indique les différentes régions climatiques.

Les classes de sols sont les suivantes :

Classe de sol CBR

S1 5 – 8 S2 8 –12 S3 12 –20 S4 >20

II.2 - CLASSIFICATION A PARTIR DE LA CLASSE ROUTIERE DES SOLS EN TUNISIE A défaut d’information relative au CBR du sol en place, nous pouvons moyennant la connaissance de la nature du sol et de sa classification géotechnique déterminer sa classe.

Notons que cette classification tien également compte des régions climatiques.

Nombre de mois Coefficient de pondération à appliquer à log (CBR) Région climatique Humide Sec CBRaprés imbibition CBRavant imbibition

A 6 6 0,50 0,50 B 4 8 0,33 0,67 C 2 10 0,17 0,83

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Dimensionnement des chaussées neuves et renforcement Page 56/114 Elaboré par Ahmed SIALA

Classes de sol par région A B C

Qualité du drainage : B :bon ; M : mauvais Familles NATURE DES SOLS Origine géologique

B M B M B M Propres. Bien ou mal graduées Alluvions anciennes de terrasses Gb – Gm S4 S4 S4 S4 S4 S4

Limoneuses Alluvions anciennes ou récentes Alluvions des plateaux (Kasserine GL S4 S3 S4 S3 S4 S3 Graves

Argileuses Idem ci dessus + éboulis GA S3 S2 S3 S2 S4 S3 Encroûtement massif – graveleux - dalle compacte. Concentration continue Gm S4 S4 S4 S4 S4 S4

TUFS sable d’encroûtement IP>7 Concentration discontinue Sm S4 S3 S4 S3 S4 S3

ROCHE CARBONATEE Roche calcaire friable Dépôt en place Gm à Sm S4 S2 S4 S3

Propres. bien ou mal gradués Alluvions - épandage Sb à Sm S4 S3 SABLES GYPSEUX Argileux ou salins Alluvions - formations de Sebkhas SA S4

Sb S4 S4 S4 S4 S4 S4 Propres. bien ou mal gradués Alluvions anciennes - éoliens - Dunes

Sm S3 S3 S3 S3 S4 S4 Argileux IP<12 Alluvions anciennes et récentes SA S3 S2 S3 S2 S3 S3

SABLES

Limoneux – fins - IP < 7 Alluvions récentes SL S3 S2 S3 S2 S3 S3 Lp S3 S2 S3 S2 S3 S2

LIMONS Peu plastiques - très plastiques. Altération - débordement Lt S2 S1 S3 S1 S3 S2

Peu plastiques LL<30 et IP<7 à 14

Argiles en place et altération des marnes. Ap S3 S2 S3 S2 S4 S3

Moyennement plastiques LL<50 et IP<12 à 25 - S2 S1 S2 S1 S3 S2

Trés plastiques LL>50 et IP<30 Argiles raides At S2 S1/S0 S2 S1 S4 S3

IP>30 - S2 S0 S2 S0 S3 S1

ARGILES

(Chott*) Lessivage des formations périphérique Ap ou At S3 S2 S3 S2 MARNES structures Assises géologique en place - S3 S2 S3 S2 S4 S3

VASE Sole organiques Dépôts lacustres Op S0 S0 S0 S0

Tableau n° 18 - Classement routier des sols en Tunisie

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II.3 - DISPOSITIONS PARTICULIERES POUR LES MAUVAIS SOLS Quand on est en présence d’un mauvais sol, à savoir de classe S0, on ne peut construire la chaussée directement. Plusieurs solutions se présentent à nous à savoir :

Le traitement du sol en place : nous avons vu dans le chapitre relatif au sol support que le traitement à la chaux et au ciment permet d’améliorer considérablement la portance et la qualité du sol en place. Cette technique a également l’avantage d’éviter les apports en matériaux nécessaires avec les deux autres méthodes ; (cf chapitre III)

La mise en place d’une couche de forme : Le matériau de substitution ou d'apport à mettre en couche de forme pour pallier l'insuffisance du sol naturel et, éventuellement, permettre la circulation de chantier devra être sélectionné et, en tout état de cause, avoir un CBR supérieur à 5. Un CBR > 10 pourra être exigé pour les chantiers importants sur lesquels circulent de très gros engins.

La couche de forme est indispensable sur les sols pour lesquels il est impossible d'atteindre les 95 % de la densité OPM.

La nouvelle classe de plate-forme améliorée à prendre en compte pour le dimensionnement de la chaussée sera déterminée d'après la qualité et l'épaisseur du matériau de substitution placé en couche de forme :

- Si l’épaisseur de la couche de forme est supérieure à 70cm, on adoptera pour la plate forme la classe du sol composant la couche de forme ;

- Si l’épaisseur de la couche de forme est comprise entre 25cm et 70cm, on adoptera une classe de plate forme intermédiaire entre la classe du sol en place et du sol composant la couche de forme.

Les 25 cm représente une épaisseur minimale à mettre en place pour pouvoir mettre en œuvre la couche de forme dans de bonnes conditions.

De nombreux sols peuvent être utilisés. On évitera cependant

- ceux dont la granulométrie maximale est supérieure à 150 mm; - ceux dont le pourcentage de fines est supérieur à 35 ou 45 % et l'IP supérieur à 20 ou

30.

Notons qu’une purge du mauvais sol pourrais être envisagé suivie d’une substitution par un sol de meilleure qualité.

Rehaussement du profil en long : cette solution est préconisée dans le cas des sols saturés à cause de la proximité de la nappe phréatique. Les remblais ne doivent toutefois pas dépasser les 1m de hauteur afin d’éviter de surcharger les sols ce qui entraînerait leur tassement.

La mise en place de la couche de base se fera une fois les tassements prévus atteints.

On évitera les structures rigides afin d’éviter d’éventuelles fissurations à cause des tassements que peut avoir le sol en place.

Cas des sols gonflants : les routes réalisées sur des sols gonflants présente de grandes difficultés. Ces sols sont constitués essentiellement d’argiles présentant alternativement des phénomènes de gonflement (saison humide) et de retrait (saison sèche). Les variation de pression et de volume qui en résulte peuvent être énormes.

Les chaussées construites sur ce genre de terrain doivent être souples et l’environnement doit être conçu de façon à réduire au maximum les variations de teneur en eau.

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La plate-forme doit être terrassée avec une pente transversale d'au moins 5 % et si possible traitée à la chaux avant compactage; le compactage doit rester modéré et réalisé à une teneur en eau supérieure à l'OPM. Une imprégnation et un sablage protègent la plate-forme de la dessiccation; les membranes imperméables sont mises en place, dans certains cas, dans le même but.

Les remblais doivent être évités; la dessiccation du sol sous la chaussée progresse plus difficilement si la route est en déblai. Une meilleure butée reste ainsi disponible pour la chaussée.

C'est généralement par les accotements que débute la dégradation d'une route sur sols gonflants, aussi leur exécution sera-t-elle l'objet de précautions spéciales. Ils seront constitués du même matériau que le corps de chaussée. Ils auront une pente transversale d'au moins 6 % et seront imprégnés sur toute leur largeur ou de préférence revêtus d'un bicouche. La largeur de l'accotement sera d'au moins 2,5 m.

Les fossés seront imperméabilisés et surdimensionnés; leur fil d'eau sera à 20 ou 30 cm sous le niveau de la plate-forme.

La présence des arbres est très néfaste. Par leurs racines, ils contribuent à la dessication du sol en période sèche. Ils devront être déracinés jusqu'à au moins 5 m du fossé.

Le corps de chaussée aura une épaisseur d'au moins 60 cm; la surcharge qu'il représente s'oppose au gonflement du sol.

On doit éviter les assises traitées et utiliser des concassés en couche de base et des graves naturelles ou concassées en couche de fondation. Ces matériaux ont malheureusement une perméabilité souvent assez élevée qui est néfaste. Ils devront être protégés des infiltrations par des revêtements très étanches mais restant souples.

Les revêtements les mieux adaptés sont les enduits superficiels que l'on peut refaire périodiquement en même temps que l'on recharge, si besoin est, la couche de base.

Un tapis d'enrobés ne sera mis en place que si le trafic l'exige et après stabilisation du gonflement.

Il est souvent recommandé de parfaire l'imperméabilisation du revêtement par un coulis bitumineux éventuellement clouté pour améliorer la glissance.

III - CLASSES DE CHAUSSEES Pour le dimensionnement d'une structure de renforcement d'une chaussée, nous avons besoin de connaître, en plus de la nature du sol support et de sa portance, les caractéristiques, la structure et le comportement de la chaussée existante.

Dans ce but, une campagne géotechnique doit être réalisée afin d’obtenir les informations suivantes ::

Des coupes de chaussée, à raison d'une coupe tous les 1,5 kilomètres en moyenne, ces coupes sont réalisées par tranchée ouverte manuellement, profonde de 50 cm minimum ;

Des mesures de déflexion sur l'ensemble des itinéraires ; Des mesures de roulance sur l'ensemble de l'itinéraire.

La détermination de la classe de chaussée peut se faire selon trois méthodes :

Par indice de structure ; Par mesure de déflexions ; Par épaisseur de la chaussée et son type de revêtement.

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Il reste toutefois qu’une décision relative à la classe de chaussée ne peut être prise qu’après un examen visuel de l’état de la chaussée.

III.1 - DETERMINATION DE LA CLASSE DE CHAUSSEE A PARTIR DES COUPES DE CHAUSSEES Cette méthode ne s’applique qu’aux chaussées traditionnelles constitués par un corps en matériaux granulaire et un revêtement souple (enduits superficiels successifs ou tapis d’enrobé de 5cm d’épaisseur en moyenne).

Nous assimilons donc ces chaussées traditionnelles à deux schéma types :

Type a : Chaussée à revêtement superficiel ; Type b : Chaussée à revêtement enrobé.

Cette méthode de classification repose sur la connaissance de trois paramètres qui servent d’entrées dans les tableaux de détermination de la classe de chaussée :

Le type de revêtement (a ou b) ; La classe de sol ; L’épaisseur moyenne du corps de chaussée.

Nous présentons dans le tableau suivant les différentes classes de chaussées selon la région climatique et l’épaisseur du corps de chaussée :

13 à 20 20 à 27 27 à 34 34 à 41 41 à 48 48 à 65 Epaisseur en cm

Sols a b a b a b a b a b a b

S1 C1 C1 C2 C2 C3 C2 C3 C3 C4 C4 C4

S2 C1 C2 C2 C3 C2 C3 C3 C4 C4 C4 C4 C5

S3 C2 C3 C2 C3 C3 C4 C4 C5 C4 C5 C5 C5

S4 C3 C4 C3 C4 C4 C5 C4 C5 C4 C5

Tableau n° 19 - Classe des chaussées – Régions A et B

13 à 20 20 à 27 27 à 34 34 à 41 Epaisseur en cm

Sols a b a b a b a b

S2 C2 C2 C2 C3 C3 C4 C4 C4

S3 C2 C3 C3 C4 C4 C4 C4 C5

S4 C3 C4 C4 C4 C4 C5 C5

Tableau n° 20 - Classe des chausses – Région C

III.2 - DETERMINATION DE LA CLASSE DE CHAUSSEE A PARTIR DES INDICES DE STRUCTURE

Une chaussée peut être caractérisée par son indice de structure pondéré NS . Cet indice est défini par la relation suivante:

SN54,2ha

NSii

Δ+=∑

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où

hi : épaisseur moyenne, en centimètres, de chaque couche,

ai : coefficient caractéristique de la rigidité et de la résistance des matériaux de chaque couche

ΔSN : résistance apportée à la chaussée par le sol support

Dans le cas d'une ancienne chaussée, l'indice de structure est dit résiduel car sa valeur est inférieure à celle de la même chaussée à sa date de mise en service.

Les coefficients « ai » tiennent compte de la nature des matériaux et de l'état de surface de la chaussée. Ils sont présentés dans les tableaux suivants.

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Les tableaux ci-après donnent les valeurs des coefficients «ai » selon le type de matériaux, sa place dans la structure et les résultas des essais de laboratoire:

Valeurs des coefficients (ai) en fonction des résultats d'essais de laboratoires essais et valeurs caractéristiques valeurs caractéristiques des coefficients ai

a1 (roulement)

a2 (base)

a3 (fondation)

Traités au bitume

stabilité Marshall (Kg/cm²)

150 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

0,20(2) 0,22 0,24 0,27 0,31 0,35 0,38 0,40 0,42 0,45

0,15(2) 0,16 0,18 0,20 0,24 0,26 0,28 0,30 0 34

Traits aux liants

hydrauliques (chaux,

ciment, grave laitier)

résistance à la compression à 7 jours (bars) pour le ciment

15 20 30 40 50 60 65 70

0,13(3) 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,23 0,25

Matériaux non traités

CBR %(1)

5 à10 15 25 30 40 50 70 80 90 100 110 130

(2)

0,09 0,11 0,12 0,13 0,13 0,14 0,14 0,15 0,16

(3) 0,06 0,09 0,10 0,11 0,12 0,12 0,13 0,14 0,14

0,15 0,16

(1) CBR correspondant à la densité et teneur en eau du matériau en place (2) valeur significatives pour une couche de 5cm minimum (3) valeurs significatives pour une couche de 15cm minimum

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Chaussée neuve Chaussée en place ancienne

Coefficients ai Coefficients ai Symbole Type de matériau a1

roulement a2

base a3

fondation

Etat du matériau et de la surface de la chaussée a1

roulement a2

base a3

fondation I – Traités au bitume

MC et BC Enduits superficiels mono et bicouche 0,10 o Non dégradé e

e < 3 cm 0,10 3 < e < 6 cm 0,14 6 < e < 9 cm 0,18 o Fissures ponctuelles e < 3 cm 0,09 3 < e < 6 cm 0,12 6 < e < 9 cm 0,16

o Faïençages et/ou déformation étendues

e < 3 cm 0,08 3 < e < 6 cm 0,10 6 < e < 9 cm 0,14

0,39 o Fissures ponctuelles 0,30 o Faïençage généralisé non ouvert 0,20

BB Béton bitumineux (0/10 à 0/14) (5 à 6% de bitume, stabilité marshall > 750 kg /m2) o Faïençage généralisé ouvert 0,14

0,30 o Fissures ponctuelles 0,25 o Faïençage généralisé non ouvert 0,16

EB Enrobé ouvert (0/14) (5 à 6% de bitume, stabilité marshall 500 à 600 kg /m2) o Faïençage généralisé ouvert 0,14

0,28 o Fissures ponctuelles 0,20 GB Grave bitume (0/10 à 0/14) (4 à 5% de bitume, stabilité marshall > 650 kg /m2) o Faïençage généralisé 0,14

II – Traités aux liants hydrauliques

BB Grave ciment (Rc à 7 j > 60 bars, Rt (traction directe) à 28 j> 5 bars) 0,22

o Matériau se présentant comme une grave non traitée, caractéristiques assimilées à celle de la grave de constitution

0,14 à 0,10

o Matériau ayant fait prise mais non carottable 0,18 à

0,14

GLY - SLY

Grave et sable (concassé ou corrigé) laitier gypsonat (Rc à 28j > 70bars, Rt (traction directe) à 90 j> 6,1 bars)

0,23 o Idem grave ciment

GLX - SLX

Grave et sable (concassé ou corrigé) laitier chaux (Rc à 28j > 60bars, Rt (traction directe) à 90 j> 5,0 bars)

0,22 o Idem grave ciment

Tableau n° 21 - Valeurs des coefficients ai des matériaux de chaussées à utiliser dans le catalogue des chaussées – matériaux traités

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Chaussée neuve Chaussée en place ancienne

Coefficients ai Coefficients ai Symbole Type de matériau

a1 roulement

a2 base

a3 fondation


roulement a2

base a3

fondation9

GR-GRH Grave concassée corrigée et / ou humidifiée

o Sur sols S1 – S2 0,16 0,15 o Chaussée non ou peu déformée, matériau ancien non pollué

0,15–0,14 0,14-0,13

o Sur sols S3 – S4 (granularité continue, IP=0, base Ic>60, fondation Ic>30)

0,16 0,16 o Déformations généralisée, matériau pollué (selon plasticité et CBR en place)

0,13-0,10 0,10-0,09

G Tout venant de concassage (grave concassée non recomposée)


0,14-0,13 0,13-0,11

o Sur sols S3 – S4 0,15 0,15 o Déformations généralisée, matériau pollué (selon plasticité et CBR en place)

0,12-0,10 0,11-0,08

G

Grave ballastière criblée ou non (grave sableuse) granulométrie continue Régions A et B IP < 5 Région C IP < 10


0,12-0,11 0,11-0,10

o Sur sols S3 – S4 0,13 0,12 o Déformations généralisée, matériau pollué (selon plasticité et CBR en place)

0,10-0,07 0,09-0,06

G

Touts venants (déchets de carrière, tout venants d’oued, éboulis…) granulométrie continue Régions A et B IP < 5 Région C IP < 10

Non utilisé dans le catalogue

o Grave limoneuse − Sur sols S1 – S2 0,10 − Sur sols S3 – S4 0,11

o Matériau ancien non ou peu déformé, non pollué

0,10-0,09

o Grave argileuse − Sur sols S1 – S2 0,09 − Sur sols S3 – S4 0,10

o Déformation généralisée, matériau pollué

0,07-0,06

C Calcaire crayeux tendres (région B) sous forme de tout venant 0/50

o Sur sols S1 – S2 0,10 o Matériau ancien non ou peu déformé 0,10-0,09

o Sur sols S3 – S4 0,11 o Déformation généralisée, 0,08-0,06

T Encroûtement calcaire (tufs compacts) – région C

o Sur sols S2 0,14 0,12 o Matériau ancien non ou peu déformé 0,13-0,11 0,13-0,11

o Sur sols S3 – S4 0,14 0,14 o Déformation généralisée, 0,10-0,07 0,10-0,07

ST Sable d’encrouement (tuf sableux) – région C Non utilisé dans le catalogue

o Sur sols S2 o Matériau ancien non pollué, chaussée non ou peu déformé 0,11-0,09

o Sur sols S3 – S4 o Déformation généralisée, 0,07-0,06

Symbole Type de matériau Chaussée neuve Chaussée en place ancienne

9 Les valeurs les plus élevées sont à adopter de préférences sur les bons sols (S3-S4) et les valeurs les plus faibles sur les sols (S1-S2)

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Coefficients ai Coefficients ai

a1 roulement

a2 base

a3 fondation


roulement a2

base a3

fondation

SG Sable gypseux (tuf sableux) région C

o Sur sols S2 0,12 0,10 o Matériau ancien non pollué, chaussée non ou peu déformé 0,11-0,10 0,10-0,09

o Sur sols S3 – S4 0,12 0,12 o Déformation généralisée, 0,09-0,07 0,09-0,07 S Sables grossiers o Région A et B o Matériau ancien non pollué 0,09-0,08 o Matériau ancien pollué 0,08-0,06 o Région C o Matériau ancien non pollué 0,11-0,10

Non utilisé dans le catalogue

o Matériau ancien pollué 0,09-0,06

M Macadams et pierre cassées 0/50 – 0/100

o Région A et B o Matériau ancien non pollué, non ou peu déformé 0,11-0,10

o Matériau ancien pollué déformé 0,09-0,07

o Région C o Matériau ancien non pollué, non ou peu déformé 0,12-0,10

o Matériau ancien pollué déformé 0,09-0,07

Tableau n° 22 - Valeurs des coefficients ai des matériaux de chaussées à utiliser dans le catalogue des chaussées – matériau granulaires non traités

La détermination de ΔSN s'effectue en fonction de la valeur en CBR pondéré ou de la classe du sol à partir du graphique ci-après :

Figure n° 7 - Graphique donnant le ΔSN en fonction du CBR

Selon la valeur de SN , on peut ainsi classer les chaussées dans les fourchettes indiquées dans le tableau suivant :

Classe C6 C5 C4 C3 C2 C1

SN 10 > 4 3,5 à 4,0 3,0 à 3,5 2,5 à 3,0 2 à 2,5 < 2

10 les valeurs sont exprimées en unités américaines (1 pouce = 2,54 cm).

0

0,5

1

1,5

2

2,5

1 10 100

ΔSN

CBR

13

S0 S3 S2 S4 S1

7 30

Classe de sol

4

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III.3 - CLASSIFICATION DES ROUTES EN FONCTION DE LA DEFLEXION La déflexion est la mesure en centième de mm du déplacement de la surface de la chaussée sous l'action quasi-statique d'un jumelage de référence.

La déflexion est un test d'homogénéité et un indicateur global du comportement du sol support et de la structure. Elle permet d'une part, la détermination des sections homogènes de l'itinéraire et d'autre part, l'évaluation de l'état de chacune d'elles.

Les sections homogènes sont les sections présentant un comportement comparable. Une section homogène présente :

Une même valeur de déflexion caractéristique (valeur moyenne augmentée de deux écarts types soit 98% des valeurs mesurées) ;

Une même valeur de dispersion (rapport entre l’écart type et la valeur moyenne). Plus la dispersion est élevée, plus le comportement de la chaussée est hétérogène, d’ou risque d’apparition de perturbations et de dégradations.

Les sections homogènes permettent ainsi de statuer sur les zones faibles de la chaussée et de projeter une même épaisseur de renforcement sur toute la section considérée.

La déflexion est en général un indicateur de mauvaise qualité des chaussées. En effet, à des déflexions élevées correspondent généralement des chaussées insuffisantes en épaisseur ou en qualité, alors que l'inverse n'est pas vrai.

Elle est dans le cas des chaussées souples traditionnelles un bon reflet du comportement du sol support et de la structure et permet de faire un diagnostic cohérent sur le comportement de la chaussée, lorsqu'elle est associée aux paramètres suivants:

L’état de surface de la chaussée relevé par examen visuel détaillé ; La nature, l'importance et la date des travaux réalisés antérieurement sur la chaussée en

distinguant d'une part, les travaux de petit entretien (emplois partiels, réparations localisées...) et d'autre part, les travaux de rechargement (compléments de structures...) ;

Le trafic supporté par les différentes sections ; La structure de l'ancienne chaussée (nature et épaisseur des différentes couches) en liaison

avec son environnement géotechnique (sol support).

La déflexion indique également le niveau de fatigue de la chaussée par comparaison des valeurs obtenues à intervalle de 2 à 4 ans. On dit que la chaussée est fatiguée et qu’elle approche le seuil de rupture lorsqu’on constate une augmentation d’environ 20% sur la période étudiée.

Les mesures sont en général réalisées simultanément sur l'axe et les rives de la chaussée. Ces mesures sont effectuées de préférence en saison humide pour accroître le comportement des différents points de la chaussée.

Les classes de chaussées qui découlent des mesures de déflexion sont les suivantes :

Classe C6 C5 C4 C3 C2 C1

Déflexion (10-2 mm)

< 50

50 à 75

75 à 100

100 à 150

150 à 200

> 200

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III.4 - CLASSIFICATION DES ROUTES Il est nécessaire, avant d’arrêter la décision d’un renforcement et le choix d’une épaisseur de renforcement, de comparer les indications données par les paramètres suivants :

l’état de surface (dégradation superficielle) de la chaussée la nature (type et fréquence) et la date des travaux d’entretien, la structure de la chaussée (épaisseur, qualité des matériaux, drainage de la plate-forme) le niveau de déformabilité, c’est à dire la déflexion de la surface de la chaussée.

Le catalogue tunisien de dimensionnement des chaussés caractérise par des qualificatifs, les paramètres explicatifs de l’état et du comportement de la chaussée.

Les critères de jugement font appel au bon sens et à l’expérience de l’Ingénieur.

Les tableau de la page suivante présente les combinaisons les plus probables qu’on rencontre sur une chaussée.

Surf

ace

Ent

retie

n

Déf

lexi

on

Cas n° Structure

B D N F P G

Analyse Choix de la solution

1 Mal dimensionnées La classe de chaussée est retenue pour le dimensionnement d’une structure type

2 Bien dimensionnées

Il y a concordance entre les paramètres. La déflexion peut être utilisée pour le découpage en sections homogènes

La structure n’a théoriquement pas besoin d’un complément. Le choix de la solution dépend : − De la date du dernier revêtement

périodique − De la nécessité ou non d’une mise au

gabarit

3 Mal dimensionnées

Vérifier la nature et la date des derniers travaux : − Soit un revêtement récent masque des dégradations

importantes avant travaux − Soit la chaussée est récente sous-dimensionnée mais

n’a pas supporté un trafic important

− Si après une vérification l’examen visuel s’avère non significatif, on adopte la classe de chaussée comme paramètre de choix

− Dans le cas contraire, la chaussée est mise sous surveillance

4 Bien dimensionnées

Probabilité d’un défaut lié à une des couches lié à une des couches et non à la totalité de la structure (fréquent pour les couches de surface et de base traitée)

− Si la localisation et la cause du défaut sont déterminées, on peut envisager de le corriger sans tenir compte de la classe de chaussée.

− Dans e cas contraire, on adopte la grille de classe des chaussées pour trouver la solution de renforcement.

5 Mal dimensionnées

La déflexion n’est peut être pas représentative (chaussée de la région C surtout). Vérifier s’il s’agit bien d’une chaussée sans assise traitée, notamment dans le cas d’un élargissement antérieur

− Après vérification des paramètres, on peut utiliser les classes de chaussées pour déterminer la solution de renforcement

6

Bien dimensionnées

Cas voisin du n°3 – probablement un défaut de surface entraînant une dégradation ne mettant pas en cause la structure (mal façon de la couche de roulement)

− Vérifier les paramètres – examiner la possibilité d’un renouvellement de la couche de roulement

Surface : B : bon état D : dégradé

Entretien : N : normal F : fréquent

Déflexion : P : petite (ou faible) G :grande (ou forte)

IV - DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES

IV.1 - DIMENSIONNEMENT PAR LE CATALOGUE Le catalogue tunisien de dimensionnement des chaussées présente deux parties :

Partie chaussées neuves : cette partie permet de dimensionner les chaussées neuves. Elle présente deux clés d’entrées. La première est la classe de trafic supporté par la route, la deuxième est la classe du sol support.

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Partie renforcement : cette partie permet de dimensionner les renforcement des chaussées existantes. Elle présente deux clés d’entrées. La première est la classe de trafic supporté par la route, la deuxième est la classe résiduelle de la chaussée existante.

Le dimensionnement par le catalogue est moyen rapide et fiable pour déterminer les structures de chaussées. Il reste toutefois limitée dans le sens ou il ne permet d’optimiser les structures de chaussées.

Les fiches de dimensionnement des chaussées sont en annexe de ce document.

IV.2 - DIMENSIONNEMENT PAR ALIZE III Le logiciel ALIZE III est un programme qui a été mis au point par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC) français. Le dimensionnement par le modèle Alize III est plus précis puisqu'il permet de dimensionner les structures de chaussées pour des données de trafic bien précises et d'optimiser les épaisseurs de chaussée au maximum.

Ce modèle de dimensionnement des chaussées neuves et des renforcements s'appuie sur une approche théorique de dimensionnement selon une méthode rationnelle de calcul et sur une vérification expérimentale des hypothèses et des paramètres pris en compte.

Le principe de calcul consiste à modéliser une structure de chaussée neuve ou ancienne à renforcer, de manière à établir les contraintes ou déplacements provoqués par une jumelage type unitaire. Les abaques « Alizé 3 » basés sur la théorie de Burmister ont été calculés pour l'essieu à roues jumelées supportant 13 tonnes; la charge q s'exerce sur 2 cercles de rayon a distants de d. les paramètres adoptés sont présentées dans le graphique suivant :

Figure n° 8 - Modèle de jumelage type utilisé par ALIZE III

Le modèle de Burmister admet que la chaussée est un plan infini à à symetrie de révolution.

On cherche à l'aide du modèle mathématique la déformation maximale susceptible d'engendrer la rupture de la structure et on la compare à la limite admissible du matériau considéré pour le trafic souhaité.

IV.2.2 - Principe de la méthode de calcul Le principe de calcul consiste à déterminer un certain nombre de modèles théoriques correspondant à des cas de figures rencontrées lors de l'analyse de l'ancienne chaussée et de la chaussée neuve ; puis pour chacun de ces modèles, à calculer l'épaisseur de renforcement ou de chaussée neuve, correspondant aux matériaux et au trafic choisi.

On pourra soit ramener la chaussée étudiée à un modèle simplifié (cas souvent utilisé en renforcement), soit prendre en compte toutes ses couches en considérant aussi la nature de leurs relations réciproques d'interface (glissement parfait, partiel ou non glissement).

h

d=37,5 cm

q=6,62 bars

a=12,5 cm

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Dans le premier cas, on aura un système bicouche constitué d'une couche supérieure : couche de roulement et couche de base - par exemple béton bitumineux et grave bitume - et d'une couche inférieure d'épaisseur infinie : couche de fondation et sol de plate-forme.

Dans le second cas, il faudra prendre en compte un multicouche On peut étudier ainsi des systèmes de 3 à 6 couches. Chaque couche sera caractérisée par

- son épaisseur h; - son module élastique E; - son coefficient de Poisson ν.

On peut ramener un ensemble de deux couches à une couche unique, en utilisant les formules suivantes

3b

aab E

Eh9,0h'h += en adoptant Eb comme module unique

ou

3a

bba EEh9,0h''h += en adoptant Ea comme module unique

on admettra un coefficient de poison égale à 0,5.

Figure n° 9 - passage d’un modèle bicouche à un modèle monocouche

IV.2.3 - Caractéristiques de l'ancienne chaussée L'ancienne chaussée est schématisée par un modèle bicouche composé d'un corps de chaussée unique, toutes couches confondues reposant sur le sol support.

d enduit

h

Eeq

ancienne chaussée

εz Esol sol support

A partir des valeurs de déflexion mesurées et de l'épaisseur du corps de chaussée, on attribue à l'ancienne chaussée un module d'élasticité équivalent en partant du principe que le rapport Eeq/Esol est égal à 2 (l'expérience a montré que ce rapport est toujours compris entre 2 et 4, on prend alors le cas le plus défavorable).

ha ;Ea hb ;Eb

h’’;Ea h’ ;Eb

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IV.2.4 - structure renforcée

d RSB ou BB

e

GB 0/20 ou GRH 0/20

↔εt Ematériau

renforcement

h

Eeq

ancienne chaussée


Pour chaque cas correspondant à l'ancienne chaussée, on calcule pour un trafic donné, l'épaisseur correspondante en adoptant les hypothèses suivantes :

IV.2.5 - chaussée neuve ou élargissement Une chaussée neuve est schématisée comme suit:

d enduit

e

couche de base

h

couche de fondation


Remarques :

Rapport Module Equivalent ancienne chaussée/Module du corps granulaire en GNT = 2 (Eeq/Esol = 2)

Module maximal de la couche de renforcement en GA 0/20 E1= 5000 bars.

La déformation relative verticale en compression εz à la surface du sol de fondation qui contrôle le niveau de déformation plastique du support ainsi que la déformation relative tangentielle εt à la base des matériaux traités doivent être inférieure à la limite admissible calculée en fonction du trafic PL cumulé.

La déflexion doit aussi être inférieure à la déflexion admissible calculée en fonction du trafic PL.

IV.2.6 - Module des couches La valeur des modules élastiques à prendre en compte dans les vérifications des contraintes et déformations varie selon les auteurs. De nombreuses expérimentations ont conduit cependant à proposer des ordres de grandeur des modules dynamiques (ou statiques) pour les matériaux constituant les chaussées.

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Les modules dynamiques mesurés in situ au vibreur ou au moyen de la propagation d'onde ou au laboratoire, sur des échantillons intacts, peuvent être estimés, en première approximation, à partir de la relation empirique suivante :

Edyn = 100 CBR

On les prend en compte dans le calcul des déformations.

Les modules statiques mesurés par essais de plaque in situ ou par essai d'écrasement au laboratoire sont, eux aussi, en relation avec le CBR. On peut adopter l'équivalence suivante :

Estat = 50 CBR pour les matériaux à gros éléments (en bars); Estat = 30 CBR pour les matériaux à fraction fine importante (en bars).

Dans le cas de matériaux traités au ciment, la formule longtemps utilisée Estat, = 200 RC7 avec RC7 la résistance à la compression simple à 7 jours, doit être remplacée par celle-ci Estat, = 1 000 à 2 000 RC7

1 000 correspondant aux matériaux les plus plastiques;

2 000 correspondant aux matériaux les plus crus.

Les modules des matériaux bitumineux sont très variables avec la température (module complexe). On devra procéder aux vérifications des contraintes et déformations pour les valeurs correspondant aux températures extrêmes les plus habituelles auxquelles sont portées les structures (par exemple 5 000 bars à 50 °C et 50 000 bars à 20 °C).

Les modules sont alors donnés par la courbe suivante :

Figure n° 10 - Détermination du module des matériaux traités au bitume en fonction de la température

IV.2.7 - Courbes de fatigue des matériaux L’usure de la chaussée est du principalement à la répétition de la mise en charge de la chaussée. Ce phénomène est appelé fatigue.

0

5000

10000

15000

20000

25000

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

Températures

Mod

ules

Béton Bitumineux

Grave Bitume

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Les essais de fatigue sont réalisés en traction par flexion sur des éprouvettes trapézoïdales encastrées à leurs bases en répétant un niveau de contrainte ou de déformation jusqu’à rupture de l’éprouvette.

La courbe de fatigue obtenue traduit le comportement de la chaussée avec le cumul du nombre de cycles. En effet, plus le nombre de chargement qu’une chaussée aura à supporter est élevé, moins la charge doit être importante. Ceci se traduit par la courbe de fatigue des matériaux (courbe de Wölher)

Figure n° 11 - Détermination du module des matériaux traités au bitume en fonction de la température

La contrainte à la rupture (à 1 cycle) σ0 est supérieure à la contrainte admissible, pour que la rupture ne fasse qu’au bout de 1 million de cycles. Plus le trafic est élevé moins la contrainte admissible dans la chaussée put être élevée.

Cette loi fondamentale de dimensionnement de chaussée permet de relier le nombre de cycles que subit la chaussée avec la contrainte de déformation admissible pour ce nombre de cycles.

ε= a N-b soit : ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

εε

N'Nlogb'log

Ou la référence connu expérimentalement pour le matériau est ε6 déformation admissible pour 106 cycles et ou b est la pente de la droite de fatigue.

a=ε0 , déformation pour 1 cycle.

IV.2.8 - Notion de température équivalente

IV.2.8.1 - Le calcul des dommages

Les sollicitations de la chaussée ne sont pas toutes de la même amplitude. Si une chaussée supporte un nombre n1 de cycles (cas de charge σ1) inférieur au nombre de cycles N1 qui entraînerait la rupture de la chaussé par fatigue, alors elle peut encore supporter un nombre de cycles n2 (avec un cas de charge σ2 différent) selon la loi de Miner relative au cumul des dommages :

1Nn

Nn

2

2

1

1 =+

106 cycles N

σ6

σ0

σ

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Cette relation se généralise en écrivant que : ∑ =i i

i 1Nn

.

La portion i

i

Nn

représente la proportion du capital de fatigue qui a été consommé sous la

contrainte σ1. on note d1 cette proportion que l’on appelle dommage de fatigue.

IV.2.8.2 - Définition de la température équivalente

Pour calculer la température équivalente, on fait appel à la loi de Miner.

Si pour un niveau de sollicitation εi le nombre de cycle à la rupture est Ni, le dommage

produit par chaque chargement est i

i N1d = .

Compte tenu de la loi de fatigue, le dommage di crée par le passage d’une charge sur la structure à la température θi est égal à :

( )( )

b1

i0

i

ii N

1d ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡θεθε

==

Si ti est le nombre de charges passées sur la structure à la température θi au cours d’une année, le dommage correspondant sera tidi.

Le dommage cumulé sera donc :

( )( )

b1

i0

i

iii

ii tdt ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡θεθε

= ∑∑

La température équivalente découle de la relation

ii

ii

ieq dttd ∑∑ = soit donc ( )( )

( )( )

b1

i0

i

ii

ii

b1

eq0

eq tt ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡θεθε

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

θε

θε∑∑

Pour déterminer la température équivalente on a donc besoin de :

Connaître le rapport ( )( )⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡θεθε

i0

i

L’histogramme des températures dans la couche concernée (on suppose le trafic répartit uniformément tout au long de l’année).

IV.2.8.3 - L’équation de Witzczak

L’équation de Witzczak permet de déterminer la température de la chaussée. Elle s’ecrit :

M MZ Z

2 1 1 14

344

6= × ++

⎡⎣⎢

⎤⎦⎥

−+

+

Avec M211: Température de la chaussée

11 En Unité américaine

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M1(1) : Température annuelle moyenne

Z (1) : Épaisseur du corps de chaussée

IV.2.9 - Notion de fréquence pour les matériaux bitumineux

Dans les essais de flexion dynamique, la contrainte imposée σ(t) est de la forme σ(t)= σ0 ωt.

Compte tenu du caractère visco-élastique des matériaux bitumineux, la déformation accuse un retard sur la contrainte, retard qui se traduit par un angle de déphasage ϕ et on a ε(t) = sin ( ωt + ϕ).

Le choix de la fréquence lors d’un dimensionnement de chaussée est effectué à partir de l’étude de variation de la déformation ε en un point A dans le temps. Au passage d’une charge roulante.

La fréquence de la sollicitation dépend de la distance L entre les deux extrêmes et de la vitesse de charge.

Figure n° 12 - Choix de la fréquence f

IV.2.10 - Notion de risque

IV.2.10.1 - Calcul probabiliste

Apres le nombre de cycles admissibles, plusieurs coefficients de calage interviennent pour tenir compte des conditions réelles d’environnement de la chaussée.

En particulier, on tient compte des incertitudes sur les matériaux et leurs épaisseurs.

Si on a besoin d’une épaisseur e pour diminuer la contrainte, l’épaisseur réelle peut varier au mieux entre e-1 et e+1. Les sections en sous épaisseurs sont des points faibles de la chaussée.

Statistiquement, les épaisseurs sont distribuées selon une coure de Gauss dont le centre est e. il y a donc 50% de risque d’être en sous dimensionnement. Le but du dimensionnement est de limiter les sections en sous épaisseurs à un pourcentage réduit (2,5% ; 5% ; 10%). C’est ce qu’on appelle le risque.

Plus le trafic est fort, moins on tolère les sous dimensionnement alors que pour les chaussées à faible trafic, on se contente d’un risque de 50%.

L

A

d

d

εL au point A

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IV.2.10.2 - Application pratique des résultats

Dans le cas d’un sous dimensionnement d’une chaussée, l’épaisseur h devient h-Δh, donc la déformation dans cette couche passe de ε à ε’.

La loi de fatigue nous donne la relation suivante :

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

εε

N'Nlogb'log

De même, la loi sur les petites dispersions nous donne une seconde relation :

log(ε’)= log(ε) – B Δh avec B = 0,02 cm-1

On peut donc déduire ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=Δ

N'Nlog

Bbh .

IV.2.11 - Coefficient de poisson Le coefficient principal de Poisson permet de caractériser la contraction de la matière perpendiculairement à la direction de l'effort appliqué.

Désigné par la lettre grecque ν, le coefficient de Poisson fait partie des constantes élastiques. Il est théoriquement égal à 0,25 pour un matériau parfaitement isotrope et est en pratique très proche de cette valeur.

Dans le cas d'un matériau isotrope, le coefficient de Poisson permet de relier directement le module de cisaillement G au module de Young E.

Le coefficient de Poisson est toujours inférieur ou égal à 1/2. S'il est égal à 1/2, le matériau est parfaitement incompressible.

IV.2.12 - Déformations admissibles

IV.2.12.1 - Déflexion admissible

Le calcul de la déflexion admissible a fait l'objet de nombreuses études, elle a été déterminée sur un nombre de sections de chaussées pour des conditions françaises, en vérifiant le comportement de ces sections.

Ces études ont permis d'établir une loi de déflexion limite (prévision + 20 %) dont l'expression s'écrit:

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logd = 4,488 - 0,43 logN

N = nombre cumulé de poids lourds/voie

d = déflexion (10-2 mm).

On en déduit donc la déflexion limite à obtenir après renforcement pour le trafic supporté par la route. Renforcer la chaussée c'est calculer l'épaisseur nécessaire pour assurer à l'ancienne chaussée, une fois renforcée, cette déflexion limite.

IV.2.12.2 - Déformation relative verticale admissible

Déterminer l'épaisseur adéquate de renforcement, c'est aussi limiter la déformation du sol support à un niveau compatible avec le trafic supporté. Il existe plusieurs lois liant l'enfoncement relatif limité au nombre de poids lourds.

Loi de Dormon

TRRL (Grande Bretagne)

AI (USA) CRR Belge

Edwards et Walkéring

ε

ε

ε

ε

ε

z

z

z

z

z

N

NN

NN

= × ×⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

= × ×

= × ×

= × ×

= × ×

− −

− −

− −

− −

1 10 10

1496 101047 1011 102 8 10

35 0 2

2 0 253

2 0 223

3 0 23

2 0 25

.

.

.

.

.

.

.

.

Les corrections de calages du modèle emmène à utiliser es formules suivantes :

( ) 222.0zadm N012,0 −=ε Pour les fort trafic (T>T3) ;

( ) 222.0zadm N016,0 −=ε Pour les fort trafic (T≤T3)

IV.2.12.3 - Déformation relative tangentielle admissible.

Pour les matériaux traités au bitumes, la déformation transversale est souvent le critère dimensionnant des chaussées ou ce type de matériaux est utilisé.

Selon la méthodologie du LCPC-SETRA, base du calcul par le modèle ALIZE III, les déformations transversales admissibles des matériaux traités sont données par la formule suivante :

εt= ε6 (10°c, 25Hz) × b

610N

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ×

( )( )TeqE

c10E °× kc × kr × ks

Les termes kc, kr et ks sont présentés la page suivante.

Par ailleurs, les lois utilisées par un nombre d'organismes internationaux sont indiquées ci-dessous:

TRRL (Angleterre): εt (N) = 5,447x10-3 N-0,231

Asphalt Institute (USA): εt (N) = 0,463 E-0.259 N-0,304

CRR (Belgique): εt (N) = 1,600x10-3 N-0,21

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IV.2.12.4 - contrainte tangentielle admissible

On rappelle que :

σ6 contrainte de flexion pour 106 cycles σ=(1-b logN)σ0 σ6=(1-6b)σ0) ; N étant le trafic équivalent cumulé σ0 contrainte de flexion pour 1 cycle b, pente de la courbe de fatigue semi logarithmique,

=σ admt σ 6 ×b

610N

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ × kc × kd × kr × ks

Coefficient Phénomène Valeurs kc calage Voir tableau suivant

kd

Discontinuité (bord et fissures) et gradient thermique (dalles de béton)

1/1.7 pour BC 1/1.47 pour BAC 0.8 pour GC 1 sinon

kr

Risque et dispersion 10-ubδ avec ; c=0,02 généralement, u voir tableau suivant

22

22 SH

bC

SN +=δ ; SN dispersion sur la fatigue, SH

dispersion sur les épaisseurs

ks Défaut de portance 1 pour PF3 et PF4

1/1.1 pour PF2 1/1.2 pour PF1

Matériau ε6 (10-6) 10°C 25Hz σ6 (Mpa) -1/b SN Sh(m) kc

BB 100 5 0.25 * 1.1

GB 80 5 0.3 * 1.3

GB enrichie 90 5 0.3 * 1.3

EME 130 5 0.25 * 1.0

GC 0.75 15 1 0.03** 1.4

SC 0.75 12 0.8 0.025** 1.5

GL 0.7 13.7 1 0.03** 1.5

BC5 2.15 16 1 *** 1.5

BC4 1.95 15 1 *** 1.5

BC3 1.63 15 1 *** 1.5

BAC 2.15 16 1 *** 1.5

* : Sh

Remarque :

Pour les chaussées rigides (Béton de Ciment, Béton Armé de ciment) intervient en outre la prise en compte de la contrainte en bord de dalle σb, le calcul ci-dessus étant relatif à la contrainte en centre de dalle σc

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La contrainte admissible σb est obtenue en divisant σc par

1, dans le cas du BAC et du béton goujonné

1,35 dans le cas du BC et des renforcements

1,4 dans le cas du BCC

1,2 dans le cas des SH en renforcement en Tl (pour tenir compte d'un mauvais engrènement au droit des fissures)

Remarque :

On considèrera l'épaisseur totale de GB lorsqu'il y a deux couches ou l'épaisseur brute de matériau bitumineux lorsqu'on effectue un découpage ultérieur en couche de roulement et couche de base.

BB : Béton bitumineux

GB :Grave-bitume

GB enr. :Grave-bitume améliorée en fatigue, dosée à 4,5%

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dimensionnement des chaussée aéronautique


CHAPITRE IV - DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEE AERONAUTIQUE12

I - CHARGE DE CALCUL

La masse d’un avion est la somme de :

Sa masse à vide opérationnelle, Sa charge marchande (passagers, fret, poste), Sa masse de carburant dépendant elle-même, au décollage, de la longueur d’étape et ne

conservant plus, à l’atterrissage, que la partie des réserves non consommées

La masse de l’avion Sera systématiquement répartie entre ses atterrisseurs. Fonction du centrage de l’avion, cette répartition varie peu. En l’absence d’indications précises, 95 % de la masse totale de l’avion sont admis comme étant distribués entre les atterrisseurs principaux.

Les avions sollicitent les matériaux de chaussée avec des fréquences et des vitesses différentes suivant les aires.

Lorsque l’avion est à l’arrêt (postes de stationnement), la sollicitation est plus forte que lorsqu’il circule à faible vitesse (voies de relation et de desserte, extrémités de la piste voire même sur toute sa longueur si elle est utilisée comme voie de relation) et, a fortiori, que lorsqu’il se déplace rapidement (piste dans les phases de décollage ou d’atterrissage), la charge étant alors réduite par la sustentation des ailes. C’est ainsi que, contrairement à une perception largement répandue, la zone d’impact compte parmi les moins sollicitées compte tenu de la masse réduite à l’atterrissage

Les charges seront donc pondérées, dans les zones où les différences de situations ci-dessus peuvent être appliquées, selon les indications rassemblées dans Figure n° 13 - suivante.

Cette pondération de charge sera au moins appliquée là où elle constitue majoration.

L’intensité, pondérée ou non, de la charge transmise à une chaussée aéronautique par l’atterrisseur principal d’un avion de type donné ne suffit toutefois pas pour déterminer l’aptitude de cette chaussée à accueillir cet avion.

L’application répétée d’une même charge P à une chaussée a en effet conduit depuis longtemps à observer que :

la déformation sous charge comme la déformation résiduelle après déchargement croissent à peu près linéairement avec le logarithme du nombre d’applications,

les constantes intervenant dans ces relations sont elles-mêmes fonctions de la charge P, lorsque ce nombre d’applications dépasse une certaine valeur, les relations précédentes

laissent place à une rapide accélération des déformations annonçant elle-même la ruine de la chaussée.

12 Ce chapitre est un extrait de L'Instruction Technique sur les Aérodromes Civils

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Figure n° 13 - Pondération des charges selon les utilisations des aires

Des observations qui précèdent, il résulte que :

une chaussée arrivera en phase ultime de vieillissement lorsque la charge la plus contraignante, à laquelle elle doit être soumise régulièrement, sera près d’avoir atteint le nombre maximal d’applications toléré de sa seule part par la chaussée,

une chaussée, dont le potentiel doit être de supporter, pendant une durée de vie donnée, n1

applications par jour d’une même charge P1, peut recevoir, pendant la même durée de vie, n2 applications par jour d’une autre charge P2.

L’équivalence des deux couples (P1 , n1) et (P2 , n2) est très importante en ce qu’elle permet de caler définitivement les «outils de dimensionnement» des chaussées sur une durée de vie et un nombre d’applications donnés.

Le trafic normal pris pour hypothèse par les «outils de dimensionnement», a, quant à lui,

été fixé à 10 mouvements par jour.

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Le passage du couple (P’, n ), où P’ est la charge pondérée de la charge réelle P, à la valeur (P’’, 10), qui est introduite dans les «outils de dimensionnement », est effectué par la formule

P’’=nlog2,02,1

'P

10−

dont le coefficient correcteur (1,2 - 0,2 log10 n) peut être lu sur l’abaque reproduit par la figure suivante :

Figure n° 14 - Détermination du coefficient correcteur

La durée de vie structurelle de la chaussée est, par convention et hors toute considération économique, choisie égale à 10 ans, soit 3 650 jours.

Adaptée aux chaussées souples, cette période de 10 ans peut, de manière plus réaliste, se voir substituer celle de 20 ans pour les chaussées rigides.

Les «outils de dimensionnement» étant, dans un cas comme dans l’autre, calés sur une durée de vie de 10 ans, on se replacera au besoin dans ce cadre en posant que n mouvements par jour pendant 20 ans équivalent à 2 n mouvements par jour pendant 10 ans

Tel qu’il vient d’être introduit, le dimensionnement d’une chaussée par la seule prise en considération d’une charge pondérée unique13

P’ appliquée par l’atterrisseur le plus contraignant d’un avion de type donné avec le nombre réel de mouvements journaliers n est dit dimensionnement forfaitaire.

Ne prenant en compte que l’avion le plus pénalisant14, cette méthode est utilisée pour des études préliminaires, soit en l’absence de données précises, soit pour amorcer un dimensionnement optimisé.

Le dimensionnement optimisé prend en compte, pour la part qu’ils sont destinés à occuper dans le trafic envisagé, tous les avions susceptibles d’avoir une action significative sur la fatigue de la chaussée.

13 On ne distingue pas entre les n applications celles correspondant à la masse au décollage de celles correspondant à la masse à l’atterrissage 14 Lorsque le couple (P’, n) le plus pénalisant ne se détache pas de manière évidente dans le trafic escompté, un dimensionnement forfaitaire sera effectué pour chacun des couples entre lesquels il y a hésitation.

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Le principe, selon lequel deux couples « charge -nombre d’applications » sont équivalents lorsqu’ils produisent la même fatigue de l’ensemble constitué par la chaussée et son sol support, reste à la base de la méthode optimisée.

L’équivalence déterminée, selon ce principe, dès l’origine du processus de dimensionnement n’est toutefois plus possible lorsqu’il s’agit d’établir celle reliant des atterrisseurs de modèles différents compte tenu de ce que chacun de ceux-ci dispose d’un « outil de dimensionnement » personnalisé adapté à chaque type de chaussée.

La méthode optimisée ne pourra par suite qu’être itérative. Elle consiste, partant d’un dimensionnement forfaitaire légèrement majoré, à déterminer, pour chaque modèle d’avion participant au trafic envisagé, la charge maximale Po conduisant à la ruine de cette chaussée après 36 500 applications (10 applications par jour pendant 10 ans). Il est fait, à cette fin, usage en sens inverse de l’outil de dimensionnement correspondant à l’atterrisseur principal de ce modèle d’avion.

Dans un deuxième temps et pour ce même atterrisseur, est déterminé le nombre no

d’applications par jour de la charge Po équivalent au nombre réel d’applications de la charge réelle pondérée transmise par cet atterrisseur sur la partie considérée de l’aire de mouvement. Démarche inverse de la correction utilisant l’abaque de la Figure n° 14 - , la présente transformation fait usage de celui reproduit par la ci-dessous.

Figure n° 15 - Coefficient de pondération des mouvements

Somme est enfin faite de tous les no qui est comparée à la valeur de dix applications par jour : si elle est sensiblement inférieure (resp. supérieure), le dimensionnement de départ est trop important (resp. faible) et le calcul sera repris à partir d’une valeur inférieure (resp. supérieure).

De même le calcul sera repris si l’on trouve, pour un avion, un rapport P’ / Po supérieur à 1,2 pour les aires de stationnement ou 1,5 pour les autres aires.

II - DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES SOUPLES

II.1 - PORTANCE DU SOL SUPPORT

La portance du sol support peut être quantifiée par son indice CBR.

Toutefois, la méthode C.B.R. peut être critiquée en ce que :

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Pour les sables propres, qui sont sans cohésion et ont des propriétés mécaniques peu sensibles à l’humidité, la mesure du C.B.R. est peu significative,

les conditions opératoires obligent, dans les échantillons, à substituer aux grains de plus de 20 mm un poids égal de la fraction du sol étudié passant à la passoire de 20 mm et retenue par le tamis de 5 mm.

La mesure de l’indice californien s’avérant donc inadaptée aux sols graveleux et aux sables propres, la méthode C.B.R. de dimensionnement des chaussées souples peut néanmoins être employée, dans l’un et l’autre de ces deux cas, en substituant à la valeur de l’indice difficilement mesurable celle du facteur de portance F calculé à partir de la limite de liquidité LL et de l’indice de plasticité IP de la fraction du sol support non retenue par le tamis de 0,42 mm, par application de la formule ci-après :

LLIP4250F

×=

En toute première approximation, les valeurs indiquées dans le tableau ci-dessous peuvent orienter l’étude d’un avant-projet sommaire.

Tableau n° 23 - CBR forfaitaire pour les matériaux sableux et graveleux

Bien que d’autres fonctions (étanchéité, résistance aux efforts tangentiels,...) conduisent à choisir pour chaque couche de chaussée tel type de matériau plutôt qu’un autre, on peut admettre que, du seul point de vue du transfert de charge,

un seul et même matériau puisse, pour peu que lui soit donnée une épaisseur suffisante, assurer la transition entre la roue d’atterrisseur et le sol support,

l’épaisseur minimale de cette chaussée monocouche étant déterminée à partir de l’indice C.B.R. du sol support, il soit possible, dans une seconde étape, de composer une chaussée souple équivalente comportant couche de roulement, couche de base et couche de fondation.

II.2 - ÉPAISSEUR DE LA CHAUSSEE EQUIVALENTE

II.2.1 - Cas d’une roue simple isolée (RSI)

Le matériau choisi pour cette chaussée équivalente monocouche étant une grave non traitée, concassée, bien graduée et ayant un module de déformation de 500 MPa, son épaisseur minimale e(cm) devant être interposée entre une charge de calcul P(kg) - elle-même transmise par une roue d’atterrisseur gonflée à q(MPa) – appliquée 10 000 fois et un sol support d’indice portant noté CBR, est donnée par la formule :

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pouvant être mise sous la forme:

dans laquelle A n’est fonction que de l’indice C.B.R. et de la pression des pneumatiques, l’adoption de coordonnées logarithmiques pour e et P permet de construire, pour chaque valeur de q, un abaque dans lequel l’indice C.B.R. figure par un faisceau de droites parallèles.

Figure n° 16 - Abaque de calcul pour une roue simple isolée correspondant à une pression du pneumatique

de 0,6 ± 0,3 MPa

L’abaque de dimensionnement reproduit par la Figure n° 16 - correspond à la pression de 0,6 MPa constituant valeur standard pour les atterrisseurs à roue simple. Lorsque la pression effective est différente de cette valeur standard, il n’est utile d’en tenir compte que lorsque la différence est en plus ou en moins supérieure à 0,3 MPa. Dans le cas contraire, il y aura lieu de se reporter à la formule à partir de laquelle l’abaque a été construit.

II.2.2 - Cas des atterrisseurs à roues multiples

Il est établi par la théorie et confirmé par les résultats expérimentaux que, ainsi qu’il est schématisé sur la Figure n° 17 - ,

en deçà d’une profondeur égale à la moitié de la distance d séparant les bords intérieurs des deux roues d’un jumelage chacune d’elles agit indépendamment,

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au delà d’une profondeur égale au double de l’entraxe S de ces deux roues, elles se comportent comme une roue simple équivalente (R.S.E.) de poids égal à celui du jumelage,

entre l’une et l’autre de ces deux profondeurs, la charge simple équivalente varie linéairement sur un graphique en coordonnées logarithmiques.

Figure n° 17 - Dimensions de la trace d’une roue d’atterrisseur et contrainte verticale résultant d’un

atterrisseur à deux roues jumelées

Comme également indiqué par la Figure n° 17 - , la trace de chaque roue est supposée constituée par un rectangle complété par deux demi-cercles, configuration de laquelle résulte que la distance d (cm), qui correspond à l’entraxe S (cm) et à la charge p (kg) transmise par chacune des deux roues gonflées à la pression q(MPa), peut être obtenue par la relation :

Reporté pour chaque valeur de p = P / 2 sur l’abaque de la Figure n° 16 - , le graphique de la Figure n° 17 - permet de transformer ce premier abaque applicable à un atterrisseur à roue simple en celui utilisable pour un jumelage de roues et reproduit par la Figure n° 18 - , la valeur standard de la pression q de gonflage des pneumatiques étant par contre ici de 0,9 MPa ± 0,3 MPa. Figure n° 18 - Abaque de calcul pour un jumelage de roues correspondant à une pression de pneumatiques de 0,9 ± 0,3

MPa

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La démarche aboutissant à la construction d’un abaque utilisable pour deux roues jumelées est

transposable au cas de tout autre atterrisseur, étant précisé que :

la roue de référence est la plus proche du centre de gravité géométrique de l’ensemble des empreintes des pneumatiques de l’atterrisseur,

la profondeur d / 2, en deçà de laquelle chaque roue de l’atterrisseur agit indépendamment, correspond au plus faible des entraxes séparant la roue de référence d’une autre roue de l’atterrisseur,

la profondeur 2S, au delà de laquelle l’atterrisseur équivaut à une roue unique appliquant la charge P, correspond à la distance de centre à centre séparant la roue de référence de celle qui lui est la plus éloignée.

pour les atterrisseurs de 6 roues et plus, cette transposition est critiquable et sera révisée dans le cadre de la nouvelle méthode de dimensionnement.

Figure n° 19 - Généralisation de la méthode de détermination de la roue simple équivalente

Remarque : La marge de validité de ± 0,3 MPa s’applique à cette généralisation ; la correction qui doit au delà être apportée à l’épaisseur lue sur un abaque correspondant à la pression qo

consiste à multiplier cette valeur par le rapport.

II.3 - CHOIX D’UNE CONSTITUTION DE CHAUSSEE

L’épaisseur équivalente d’une couche de chaussée souple est celle de la tranche de la chaussée équivalente à laquelle elle se substitue.

Ainsi, l’épaisseur équivalente de la chaussée est égale à la somme des épaisseurs équivalentes de ses différentes couches.

L’épaisseur équivalente d’une couche de chaussée est égale au produit de l’épaisseur réelle, qui lui est attribuée, par un coefficient d’équivalence rapportant la qualité de portance de son matériau à celle de la «grave concassée bien graduée» prise pour référence par la méthode C.B.R

Ce coefficient est donné par la relation suivante :

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C= 3

500E , E en MPa

Les valeurs des coefficients d’équivalence des principaux types de matériaux pouvant entrer dans la constitution d’un corps de chaussée souple à usage aéronautique sont les suivantes :

Globalement, une épaisseur suffisante de matériaux traités est nécessaire pour assurer un bon comportement des couches supérieures de la chaussée. Ainsi l’abaque de la figure 5-11 donne l’épaisseur équivalente minimale recommandée de matériaux traités en fonction de l’épaisseur équivalente totale e de la chaussée et de l’indice C.B.R. du sol support.

Figure n° 20 - Abaque donnant l’épaisseur équivalente minimale de matériaux traités

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III - DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES RIGIDES Une chaussée rigide est constituée par un ensemble de dalles en béton de ciment reposant sur une fondation, de préférence en béton maigre, ayant une faible incidence dans le calcul mais dont la fonction est :

d’assurer la continuité de l’appui des dalles au droit des joints, de contribuer a la protection contre le gel du sol support, de s’opposer a la montée des fines par pompage au droit des joints et, accessoirement,

d’offrir une surface stable pour le déroulement des travaux de bétonnage.

Dans le cas d’une fondation en grave ciment, une couche de béton poreux sera interposée entre la dalle de béton et sa fondation afin d’assurer une fonction de drainage. Une sous-couche (drainante ou anticontaminante) peut etre souhaitable, dans certains cas, entre le sol support et la fondation.

III.1 - FONCTIONNEMENT DE DALLE EN BETON Soumise à la charge d’une roue d’atterrisseur, la dalle en béton repartit sur sa fondation - et celle ci sur le sol support - la fraction de cette charge a laquelle elle n’a pas elle-même oppose réaction par déformation élastique.

Cette répartition s’effectuant sur une large surface, on conçoit que les premiers désordres de structure se déclareront, non pas dans le sol support, mais dans la dalle de béton, lorsque sa flexion ne pourra plus suivre la déformation de son assise en restant dans le domaine élastique.

Par conséquent, le critère de dimensionnement est celui du moment de flexion admissible de la dalle.

Pour le dimensionnement, la seule caractéristique du béton prise en considération est la contrainte admissible de traction par flexion noté σad. Elle est égale à la résistance de traction par flexion à la rupture du béton mesurée à 90 jours et noté σlim divisé par un coefficient de sécurité c.

clim

adσ

=σ

Le coefficient de sécurité dépend du type des joints de construction et des joints de dilatation de la chaussée. Les valeurs de ce coefficient de sécurité sont résumés dans le tableau suivant :

Nature du dispositif de transfert de charge des joints de construction et de dilatation de la chaussée Autres conditions Coefficient

de sécurité

Sans dispositifs Dans tous les cas 2,6

goujons - 1,8 Moins de deux conditions

défavorables (voir ci-dessous) 1,8 Rainures et languettes Au moins deux conditions

défavorables (voir ci-dessous) 2,6

Les conditions défavorables sont :

Sol support de module corrigé très faible (K<25 MN/m3) ou non homogène ; Fondation de faible épaisseur (e≤ 20 cm) ou non traitée ; Fort trafic composé d’avion gros porteur (type B747) Importantes variations thermiques journalières (> 20°c)

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III.2 - DETERMINATION DU MODULE DE REACTION Le module de réaction est obtenu par essai de plaque in situ15, le sol ayant été préalablement compacte a 95 % de l’optimum proctor modifié sur une épaisseur correspondant a celle prévue à la réalisation des travaux (de l’ordre d’une trentaine de centimètres).

Bien que, comme déjà souligne ci-dessus, la couche de fondation n’ait qu’une faible incidence dans le calcul, son existence, de même que celle de toute autre couche interposée entre le sol support et la dalle de béton, ne peut manquer d’être prise en compte dans le dimensionnement de cette dernière.

Cette prise en compte s’effectue par correction du module de réaction Ko du sol support a l’aide de l’abaque ci-après faisant intervenir l’épaisseur équivalente de l’ensemble constitue par la couche de fondation et les éventuelles autres couches mises en oeuvre sous la dalle de béton. Signalons que le coefficient d’équivalence habituellement adopte pour les bétons maigres de fondation est de 1,5.

Figure n° 21 - Abaque permettant de corriger le module de réaction du sol support en fonction de l’épaisseur

équivalente de la couche de fondation

15 Choisie tres rigide, une plaque circulaire de 75 cm de diametre transmet au sol une pression maintenue constante de 0,7 kg / cm2 jusqu’a ce que l’enfoncement ait atteint une valeur w ne progressant pratiquement

plus. Le module de reaction Ko est alors donne par la formule w7,0K 0 =

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III.3 - DETRMINATION DE L’EPAISSEUR DE LA DALLE DE BETON Les abaques des avions ont été établis pour plusieurs valeurs de charges et de modules de réaction.

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Réhabilitation et entretien des routes Page 90/114 Elaboré par Ahmed SIALA

CHAPITRE V - REHABILITATION ET ENTRETIEN DES ROUTES

I - LES DEGRADATIONS DES ROUTES ET LEURS FACTEURS GENERATEURS

I.1 - LES DEGRADATIONS DES ROUTES

I.1.1 - Les dégradations des chaussées Les dégradations qui peuvent affecter les chaussées sont assez diverses. Il reste qu’elles peuvent être groupées en des familles homogènes selon leurs manifestations, les couches atteintes par le désordre et les causes responsables de ce dernier.

Nous distinguons de ce fait quatre grandes familles de dégradations :

Les arrachements ; Les déformations ; Les fissures ; Les remontés

Les déformations et les fissures prennent généralement naissance au niveau des couches sous jacentes à la couches de roulement pour atteindre ensuite la surface.

Les arrachements et les remontés sont des dégradations inhérentes à la couche de roulement. Elles y prennent naissance.

Chacune des familles citées plus haut regroupe un certains nombre de dégradations que nous présentons dans le tableau suivant et que nous détaillerons dans le deuxième paragraphe de ce chapitre.

Les arrachements

− Plumage − Désenrobage − Glaçage − Tête de chat − Epaufrures de rives − Pelade − Nids de poule

Les fissures

− Fissures transversales

− Fissures longitudinales

− Faïençage − Fissures

paraboliques − Fissures obliques − Fissures en échelles

Les déformations

− Orniérage à grand rayon − Orniérage à petit rayon − Flache − Affaissement − Fluage (bourrelet

longitudinal) − Bourrelet transversal

Remontées − Remontées de fines − Ressuage (Remontée

de liant)

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I.1.2 - Les dégradations des accotements et des dépendances La route n’est pas uniquement composée de sa chaussée. Ses dépendances sont aussi importantes et peuvent elles mêmes être à l’origine des dégradations constatées au niveau de la chaussée (dégradations des accotement, ensablement, etc.).

Nous pouvons constater les dégradations suivantes (ces dégradations seront détaillées dans le troisième paragraphe) :

La dégradation des accotement

- Dégradations localisées des accotements ;

- Usure générale des accotements.

Dégradation de la signalisation et des équipement

- Dégradation de la signalisation verticale ;

- Dégradation des équipements de sécurité.

Dégradation des dépendances de

la routes

- Ensablement ; - Erosion des talus de

remblais ; - Eboulement des talus.

Dégradation des ouvrages

d’assainissement et de drainage

- Erosion régressive des fossés ;

- Ensablement des fossés ; - Dégradation des ouvrages

d’assainissement.

I.2 - LES CAUSES DES DEGRADATIONS Les routes, dés leur construction, sont sujettes à des sollicitations et des réactions qui font qu’elles se dégradent plus ou moins rapidement selon la qualité de réalisation et selon l’agressivité des facteurs influents.

Ces facteurs deviennent de plus en plus agressif en fonction de leur prise en charge ou non dés l’apparition des premiers désordres. C’est dans ce sens qu’une route, une fois construite, doit absolument être surveillée afin de prévenir les dégradations et de les traiter avant leur amplifications.

Les causes de dégradations, bien qu’entraînant des degradations assez diverses, peuvent être regroupées selon trois familles :

L’environnement physique de la route : - Facteurs climatiques ; - Qualité des sols et des matériaux ;

Qualité d’exécution du projet et de la mise en œuvre des matériaux; Influence du trafic

I.2.1 - L’environnement physique de la route

I.2.1.1 - Facteurs climatiques

L’un des facteurs climatiques les plus influents dans une route est la pluviométrie. Et cette dernière intervient à plus d’un titre au niveau des dégradations causées à une route.

L’eau peut causer des dégradations à la chaussée mais également à ses dépendances à savoir les accotements et les fossés.

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Pour la chaussée, les principaux problèmes sont les problèmes d’infiltration ou de stagnation d’eau. L’infiltration peut provenir de deux phénomènes :

Par percolation : l’eau stagnante sur la chaussée s’infiltre à travers la couche de roulement peu ou pas perméable et augmente ainsi la teneur en eau des couches de chaussées. Ceci diminue considérablement la qualité structurelle de la chaussée. Ce problème peut être résolu par l’utilisation d’un enrobé bien fermé et imperméable aux infiltrations de l’eau.

Par infiltration sur les cotés : ce phénomène est dû essentiellement à une mauvaise qualité des accotements. En effet, l’eau stagnante au niveau de ces derniers s’infiltre horizontalement vers la chaussée. La mauvaise qualité des accotements peut être attribuée à une mauvaise exécution lors des travaux ou à une conséquence d’un phénomène d’érosion. Nous reviendrons sur ces deux points plus loin, mais notons, que le problèmes des infiltrations horizontales peut être résolu par une bonne exécution des accotements et un bon drainage de ces derniers.

On peut parler également pour la chaussée des problèmes des remontées capillaires qui sont dus à des eaux souterraines. Ce phénomène ne peut être résolu que par une étude de drainage souterrain préalable permettant de protéger la chaussée.

La pluviométrie intervient également par l’érosion. Cette érosion ne commence toutefois à se manifester que si la vitesse de l’eau atteint une vitesse critique. Cette vitesse est d’environ 0,3 m/s pour des sables de diamètre 0,1 mm et peut atteindre 1,5 m/s pour les graviers. On admet pour les terrains meubles une vitesse critique de 0,9 m/s.

Pour limiter cette vitesse, il faut agir sur les paramètres qui influent en faveur de son augmentation.

Il faut dans ce sens essayer d’évacuer rapidement les eaux de ruissellement vers les faussés. Ceci se fait par une bonne exécution des pentes de la chaussée et des accotements en accordant une attention particulière à la jonction chaussée accotement. Cette dernière ne doit en aucun cas constituer une barrière pour l’eau ou favoriser une chute permettant d’augmenter la vitesse de l’eau.

Les fossés doivent être conçus de façon à ce que la vitesse n’atteigne jamais la vitesse critique. Il faut donc agir à la fois sur la pente (éviter les profils plats et les pentes trop fortes), la dimension et la longueur des fossés. La combinaison de ces paramètres et la multiplication des exutoires permettraient de réduire la vitesse et de limiter ainsi l’érosion. Le recours à des fossés bétonnés ou à des cunettes pour guider l’eau peut être recommandé dans les zones à haut risque d’érosion.

Outre l’eau, nous devons signaler l’importance que peut avoir le vent dans la dégradation d’une route. Le vent est d’abord responsable du phénomène d’ensablement et donc d’une érosion éolienne qui, dans les régions du Sud est un phénomène très fréquent.

Par ailleurs, le vent peu refroidir considérablement les jets de bitume et réduire de ce fait l’adhésion des gravillons sur le bitume refroidi.

Notons également que les fines couches de sable amenées par le vent sur les couches de chaussée diminuent considérablement l’accrochage du bitume.

I.2.1.2 - Qualité des sols et des matériaux

Le sol support et les matériaux constitutifs d’une chaussée ont une part importante dans la solidité de la structure et sa pérennité.

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Le sol est le support de la route, et de sa qualité dépendra la qualité de la chaussée. Ce sol doit être facile à compacter, présentant une densité apparente élevé et une bonne cohésion. Un sol support trop sensible à la variation de la teneur en eau (gonflement ou retrait) peut entraîner de graves désordres au niveau de la chaussée.

Les matériaux constitutifs du corps de chaussée sont également responsable de la qualité et du comportement de la structure. Les matériaux doivent en particulier présenter :

Une bonne cohésion ; Une granulométrie régulière ; Une propreté des granulats ; Une dureté suffisante ; Une bonne forme des granulats (pas trop d’éléments roulés ou d’éléments en plaquette) ; Une bonne résistance à l’attrition ; Une faible sensibilité à l’eau.

A ces caractéristiques doivent s’ajouter la bonne fabrication des matériaux traiter en centrale :

Respect des dosages en liants, fines, eau,… Malaxage suffisant ; Les normes pour la qualité des matériaux ont été présentés dans les chapitres 3 et 4.

I.2.2 - Qualité d’exécution du projet et de la mise en œuvre des matériaux Nous avons parlé dans le cadre du paragraphe relatif aux facteurs climatiques de l’importance d’une bonne exécution du projet routier. La mauvaise évacuation des eaux est à elle seule responsable d’un bon nombre de dégradation des chaussées. C’est dans ce sens que :

Les dévers doivent être bien exécutés ; Les pentes des accotements doivent permettre l’évacuation de l’eau vers le fossé ; Les fossés doivent être conçus de manière à ne pas être érodés : multiplication des

exutoires, dimensions et revêtement en fonctions des terrains traversés, etc. La chaussée doit être bien dimensionnée : un sous dimensionnement de la structure de la

chaussée peut entraîner une recrudescence des dégradations et une ruine de la chaussée ; Le compactage des couches de chaussée doit permettre l’obtention des valeurs optimales

de teneur en eau et de densité sèche ; La température de mise œuvre des bitumes doit être respectée ; Etc.

La qualité des matériaux doit, elle aussi, être à même de permettre un bon comportement de la structure. C’est dans cet ordre d’idée qu’il faut :

Vérifier les dosages en liant et en granulats ; Vérifier les teneur en eau et la granulométrie ; Etc.

I.2.3 - Influence du trafic

Le trafic routier est l’un des paramètres de dimensionnement d’une structure de chaussée. Toutefois, toute structure routière est dimensionnée pour une durée déterminée. De plus, l’agressivité des essieux ainsi que la fréquence de leur passage entraîne une usure et une fatigue de la chaussée.

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L’usure est une conséquence logique d’un trafic qui tend à solliciter la chaussée par les efforts de freinage et de décélération. Ces efforts de cisaillement tendent à polir les granulats des couches superficielles et à rendre lisse la chaussée.

Le corps de chaussée est par ailleurs sensé répartir les charges du trafic et les transmettre au sol support. Il subit de ce fait plusieurs sollicitations de traction et de compression qui tende à faire réagir les granulats et entraîner leur effritement. Ce phénomène augmente ainsi la plasticité des couche de chaussée et peut provoquer l’apparition de fissures transversales et longitudinales au niveau de la surface.

Diverses études et expérimentations sur chaussées revêtues ont montré que le phénomène de fatigue n’est pas uniquement dû à la répétition des passages des essieux mais surtout à la charge apportée par chaque essieu.

II - DESCRIPTION DES DEGRADATIONS DES CHAUSSEES ET LEURS CAUSES

II.1 - LES ARRACHEMENTS

II.1.1 - Plumage

II.1.1.1 - Description

Arrachement des gravillons du revêtement et formation d'un cordon de matériaux libres en bord de chaussée lorsque le phénomène est important.

En cas de non traitement, le plumage peut évoluer et s’intensifier.

II.1.1.2 - Causes Défaut d'adhésivité du gravillon et du liant : - désenrobage par action chimique (granulat acide) - gravillons poussiéreux ou sales ; - ségrégation ou surdosage des granulats ; - dosage hétérogène du liant.

Rupture du liant par action mécanique lors des sollicitations tangentielles importantes : - courbes serrées ; - trafic important et rapide ; - Mauvaise mise en œuvre ; - mise en oeuvre dans des conditions météo défavorable (pluie).

II.1.2 - Désenrobage


Décollement et arrachement de la pellicule de mastic (liant+fines) enveloppant le matériau enrobé.

Ce phénomène augmente avec le temps rendant ainsi l’enrobé de moins en moins imperméable et favorisant le départ des granulats.

II.1.2.2 - Causes Mauvaise adhésivité entre le liant et le granulat ; Stagnation d'eau sur la chaussée ; Actions mécaniques diverses ;

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Présence d’argile dans les granulats ou les fines ; Vieillissement du liant(oxydation) et durcissement ou décollage par temps chaud (sud)

phénomène facilité par l'action éolienne.

II.1.3 - Glaçage


Action du trafic produisant un polissage de la couche de roulement par usure progressive des granulats jusqu'au niveau mastic donnant une chaussée lisse et brillante.

Ce phénomène augmente le glissement notamment par temps pluvieux.

II.1.3.2 - Causes

Usure de la couche de roulement pouvant être accentuée ou accélérée lorsque les granulats sont tendres.

II.1.4 - Tête de chat


Poinçonnement du revêtement par des pierres de la couches de base dans le cas de chaussée en macadam ou pierre concassée.

II.1.4.2 - Causes

Usure de la couche de roulement dont l'épaisseur devient insuffisante pour résister au poinçonnement. Ce phénomène est facilité par:

Une granulométrie discontinue de la couche de base ; Un mauvais cylindrage d'un macadam.

II.1.5 - Epaufrures de rives


Dégradations et arrachement de la rive de chaussées sur une largeur variable (le plus souvent d’une dizaine de centimètres et pouvant atteindre 40cm). La longueur affectée est très variable, du mètre à plusieurs centaines de mètres.

Ce phénomène non traité entraîne une propagation de la dégradation et un rétrécissement de la chaussée.

II.1.5.2 - Causes Désagrégation par rupture à la fatigue de la rive de la chaussée sous l'action du passage

des véhicules facilité par l’absence de butée de la rive de chaussée due à: - Accotements argileux ou sableux ; - Accotements déchaussés ; - Absence d'épaulement.

Mauvais drainage avec rétention d'eau en rive. Le phénomène est accentué sur les chaussées étroites.

II.1.6 - Pelade


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Décollement et arrachement par plaques de dimensions très variables ( de 10cm2 à 10m2) de la couche de roulement.

Ces zones peuvent augmenter en surface et en nombre si elles ne sont pas traitées.

II.1.6.2 - Causes Sur enrobé' : - Défaut de compacité ; - couche de roulement trop mince pour le trafic supporté(fréquent sur matériaux enrobés

fins). Sur revêtement superficiel ou enrobé : - Défaut d'accrochage de la couche de roulement sur la couche de base ou l'ancienne

chaussée (Absence d'une surface propre) ; - Mouvement du macadam sous le revêtement.

II.1.7 - Nids de poule


Excavation de dimension variable de forme arrondie creusée dans le corps de chaussée. Cette dégradation est l’évolution d’un faïençage ou d’un flache.

II.1.7.2 - Causes

Arrachement du revêtement du corps de chaussée, désagrégé progressivement sous l'action du trafic. Le revêtement désagrégé se forme après rupture à la fatigue du revêtement et de la chaussée:

Lorsque les conditions de drainage sont inexistantes (infiltration d'eau dans le corps de chaussée) ;

Lorsque le corps de chaussée est pollué par des fines argileuses ; Après arrachement du revêtement dans le cas d'un mauvais accrochage de celui-ci.

II.2 - LES DEFORMATIONS

II.2.1 - Orniérage à grand rayon


Déformation du profil en travers à grand rayon se développant longitudinalement selon l'axe des chemins de roulement (10 cm<Longueur<100m ; Largeur>1m). Cette déformation est superficielle et ne concerne que la couche de roulement et éventuellement la couche de base.

Cette dégradation peut augmenter en profondeur et entraîner d’autres désordres tels que des fissures, du faïençage, …

II.2.1.2 - Causes Sur revêtement superficiel : - Fatigue de l'ensemble du corps de chaussée - Sous dimensionnement entraînant un tassement des couches inférieures

Sur enrobé : - Sur-compactage sous l'action d'une circulation lourde canalisée

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II.2.2 - Orniérage à petit rayon


Déformation du profil en travers à petit rayon se développant longitudinalement selon l'axe des chemins de roulement(Largeur < 1m). Cette déformation est superficielle et ne concerne que la couche de roulement et éventuellement la couche de base.

Cette déformation apparaît essentiellement au droit des zones de fort trafic lourd ou le phénomène de poinçonnement est à redouter. Elle s’accompagne le plus souvent de ressuage et entraîne la formation de bourrelet.

II.2.2.2 - Causes Sur revêtement superficie : - Défaut de compactage de la couche de base

Sur enrobé : - Insuffisance de l'enrobé entraînant une compacité insuffisante de la couche de

roulement

II.2.3 - Flache


Dépression localisée de la chaussée de forme circulaire ou elliptique se trouvant sur les chemins de roulement des véhicules.

Cette dégradation évolue le plus souvent vers un faïençage et des nids des poules avec des remontées de fines.

II.2.3.2 - Causes Sur revêtement superficiel ou enrobé : - Défaut de compactage de la couche de base ; - Fatigue ponctuelle des matériaux ; - Pollution ponctuelle du corps de chaussée ; - Rupture et affaissement d'une couche de base traitée.

Sur enrobé : - Insuffisance de l'enrobé entraînant une compacité ; - Insuffisante de la couche de roulement.

II.2.4 - Affaissement


Dépression de surface étendue généralement limitée par des lignes de ruptures ou des fléchissements. Elle peut être localisée en rive ou en pleine chaussée.

Cette dégradation s’accompagne très rapidement par d’autres désordres de la chaussée tel que des bourrelets ou du faïençage.

II.2.4.2 - Causes Défaut de compactage (fréquent après élargissement) ; Pollution du corps de chaussée d'un élargissement lorsque la partie dégradée de la

chaussée a été mal décaissée ;

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Mauvaise butée de la rive de chaussée ; Défaut de compactage des remblais (jonction ouvrage-chaussée) ; Cisaillement et glissement du terrain naturel.

II.2.5 - Fluage (bourrelet longitudinal)


Renflement longitudinal de matériaux. Il accompagne un orniérage ou un flache et concerne des longueur réduites( de 1m à 10m). Les évolutions de cette dégradation sont en rapport avec l’orniérage ou le flache qu’elle accompagne.

II.2.5.2 - Causes Sur revêtement superficiel ou enrobé : - Fatigue de la chaussée ou sous-dimensionnement ; - Défaut localisé du corps de chaussée par sa pollution par de l'argile ou la venu d'eau ;

Sur enrobé - Fluage d'un enrobé trop mou ou instable ou mal accroché

II.2.6 - Bourrelet transversal


Renflement perpendiculaire à l'axe de la chaussée. Il peut être isolé ou répétitif sous forme d'ondulation de courte longueur. Il évolue en fonction de l’affaissement qu’il produit.

II.2.6.2 - Causes Sur revêtement superficiel : - Circulation de chantier sur un corps de chaussée avant revêtement (phénomène sensible

lorsque les matériaux sont mal gradués) ; - Mauvais cylindrage des couches de base en macadam.

Sur enrobé : - Décollement du revêtement en enrobé dans les zones de décélération brutale.

II.3 - LES FISSURES

II.3.1 - Fissures transversales


Lignes de ruptures se développant perpendiculairement à l'axe. Elles sont le plus souvent associées à des fissures longitudinales. Elles peuvent recouper ou non la totalité de la largeur de la chaussée. Elles sont dites ouvertes lorsqu'un vide apparaît entre les bords de la fissure.

Ces fissures apparaissent en général au droit du passage des roues des véhicules. Elles peuvent toutefois apparaître à d’autres endroits de la chaussées. Ces fissures, commençant assez fines, évoluent en faïençage et s’accompagnent de flache ou de départ de matériaux.

Ces fissures non traitées peuvent augmenter rapidement en nombre et importance.

II.3.1.2 - Causes Rupture des couches de chaussées par fatigue des matériaux ;

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Rupture par retrait des matériaux semi rigide(favorisé par un surdosage en liant ou une mauvaise répartition entre liant et granulat (fissures de retrait, régulièrement espacées) ;

Rupture par cisaillement et flexion due à un affaissement de la plate-forme par un glissement de terrain naturel

Sur revêtement superficiel ou enrobé

Rupture de couches de chaussées par fatigue des matériaux constitutif Rupture établies en rive de chaussée en raison de l'absence de butée (accotement

déchaussées / plastique)

II.3.2 - Fissures longitudinales


Lignes de ruptures se développant parallèlement à l'axe. Elles se localisent sur les chemins de roulement des véhicules(rupture de fatigue) ou en rive ou de façon aléatoire sur l'ensemble de la chaussée

Elles sont dites ouvertes lorsqu'un vide apparaît entre les bords de la fissures.

Ces fissures peuvent entraîner un départ des matériaux, notammen

II.3.2.2 - Causes Rupture à la jonction de l'ancienne chaussée et de son élargissement (résistances

mécaniques différentes; sous dimensionnement de l'élargissement; partie pollué de l'ancienne chaussée) : fissures d'épaulement ;

Rupture par retraits des matériaux semi-rigides (favorisées par le surdosage en liants ou une mauvaise répartition entre liants et granulats) : fissures de retrait ;

Rupture par traction et extension du corps de chaussées dues à des mouvements de la plate-forme (gonflements et rétraction selon des cycles saisonniers; décompactage du remblais). : Elles sont appelées fissures d'extensions ;

Ruptures par cisaillement et flexion due à un affaissement de la plateforme par glissement du terrain naturel ;

Rupture due à un mauvais collage entre les bandes de chaussées en enrobé au niveau du joint de raccordement lors e la mise en œuvre. Ce défaut peut être du à :

- La froideur du bord de la première bande ; - Le mauvais compactage du joint

II.3.3 - Faïençage


Combinaison de fissures longitudinales et horizontales dessinant des figures géométriques de dimensions et de formes variables. Un faïençage dont la dimension est supérieure à environ 5.5x0.5mest appelé maillage.

Ce phénomène peut s’étendre progressivement et s’amplifier avec une ouverture progressive des fissures s’accompagnant d’un arrachement des matériaux et des déformations. Il représente le stade ultime avant des désordres très graves de la chaussée.

II.3.3.2 - Causes

Stade ultime de rupture à la fatigue d'une chaussée sous l'action d'un trafic par:

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Fatigue de l'ensemble ou d'une seule couche de la structure ; Déformation excessive de la structure, particulièrement dans le cas d'une chaussée souple

II.3.4 - Fissures paraboliques


Lignes de rupture en arc de cercle (ou de parabole) généralement localisées sur les bords de chaussées. Elles sont souvent suivis d'un fluage

II.3.4.2 - Causes

Sur enrobé : défaut d'accrochage de la couche de roulement sur la couche de base ou sur une ancienne surface de roulement

II.3.5 - Fissures obliques


Lignes de rupture obliques pouvant rayonner à partir du bord de la chaussée

II.3.5.2 - Causes

Provoquées par la localisation dans le corps de chaussée ou le sol support des racines d'arbres bordant une route dans les zones de faibles pluviométrie (plantes cherchant l'humidité de la plate-forme: L'imperméabilité de la chaussée freinant l'évaporation).

II.3.6 - Fissures en échelles


Combinaisons de fissures transversales et longitudinales rectilignes donnant un découpage en blocs rectangulaires allongés suivant l'axe des chemins de roulement

II.3.6.2 - Causes

Cas particulier de faïençage par rupture à la fatigue des couches de base traitées aux liants hydrauliques

II.4 - REMONTEES

II.4.1 - Remontées de fines


Apparition de fines sous forme de boue de coloration variable à la surface de la chaussée dans les zones fissurées. Les boues blanches ou verdâtres sont appelées laitance.

Ces remontées peuvent évoluées en nids de poule.

II.4.1.2 - Causes Remontées de fines argileuses contenues dans la couche de base par perte de cohésion des

matériaux (présence d'eau) ; Couche de base traitées : remontées de laitance (liants +fines) par perte de cohésion du

matériau.

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II.4.2 - Ressuage (Remontée de liant)


Apparition à la surface de la couche de roulement de plaques d'excès de liant recouvrant partiellement ou totalement les granulats (de 1m2 à quelques dizaines de m2).

Ce phénomène est aggravé par les fortes chaleurs. En effet, les véhicules peuvent entraîner dans leur mouvement la couche de roulement.

II.4.2.2 - Causes Sur revêtement superficiel : - Mauvaise formulation ; - Mauvaise exécution (ségrégation des gravillons au répandage, excès de répartition du

liant par les jets de la répandeuse) Sur enrobé : - Bitume trop mou par rapport à la circulation ou au climat ; - Excès de liant ; - Sur compactage.

III - DESCRIPTION DES DEGRADATIONS DES ACCOTEMENTS ET DES DEPENDANCES

III.1 - LA DEGRADATION DES ACCOTEMENT

III.1.1 - Les dégradations localisées des accotements

III.1.1.1 - Description

Ces dégradations se présentent sous plusieurs formes. Elles peuvent être dans un premier temps une dénivellation entre le niveau du revêtement et l’accotement. Cette dernière tendra à s’amplifier avec le temps pour représenter un danger pour les usagers.

On peut également constater des ravinements dus à l’action de l’eau. Ces ravinements sont longitudinaux dans les zones de fortes pentes ou rampes. Ils sont transversaux dans les zones à pallier ou dans les virages du fait de la concentration de l’eau.

III.1.1.2 - Causes

La cause principale de la dénivellation initiale entre le revêtement et l’accotement est une mauvaise exécution lors des travaux. Il serait plus judicieux de réaliser les accotements après la réalisation de la couche de roulement. Cette dénivellation est accentuée par le passage des véhicules sur accotement lors des dépassements où des croisements des véhicules, notamment sur les routes de faibles largeurs.

L’érosion est également un agent important dans la dégradation des accotements. L’eau responsable de cette érosion provient essentiellement de la chaussée imperméabilisée. La concentration de l’eau dans les paliers ou les virages entraîne une amplification du phénomène. La mauvaise qualité des matériaux peut entraîner l’accélération du processus d’érosion dans le cas de présence de trop de fines ou d’une forte sensibilité à l’eau.

Le mauvais état des ouvrages de drainages (fossés et ouvrages hydrauliques) est également responsable de l’érosion des accotements.

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III.1.2 - Usure générale des accotements A la longue, et en cas de non-entretien des accotements, le phénomène d’usure peut s’accentuer pour entraîner leur dégradation totale. La reprise totale de l’accotement est obligatoire.

III.2 - DEGRADATION DES DEPENDANCES DE LA ROUTES

III.2.1 - Ensablement Le phénomène d’ensablement est une des caractéristiques des zones sahariennes et sub-sahariennes. Les routes sont envahies par le sable. Ce phénomène est provoqué essentiellement par les tempêtes de sables.

Le sable sur les routes est non seulement un danger pour la circulation mais également un phénomène qui peut accentuer l’érosion éolienne.

La protection des routes du phénomène d’ensablement a fait l’objet de plusieurs études. Nous retenons quelques-unes à savoir :

La protection par des plantations ; Routes en remblais ; Etc.

III.2.2 - Erosion des talus de remblais L’érosion des talus de remblais est la conséquence d’un mauvais drainage des eaux de ruissellement aussi bien au niveau de la chaussée qu’au niveau des accotements. Il est le plus manifeste au niveau des murs en retour et des murs en aile des ouvrages d’art.

Le mauvais drainage consiste essentiellement à la non mise en place des protections nécessaires pour la protection des talus, (descente d’eau, pente trop forte des talus, absence de fossés, etc.)

On peut parler également de l’érosion éolienne qui tendra à dégrader en zone saharienne et sub-saharienne les talus sablonneux par départ des gains.

III.2.3 - Eboulement des talus L’éboulement des talus est leur dégradation totale et leurs disparition en raison essentiellement :

Une pente trop forte et non étudiée avec un sol peu cohérent ; Un mauvais drainage des terrains supérieurs : l’arrivée d’eau entraine la dégradation

progressive et l’éboulement ; Une présence de nappe suspendus ou intercalées.

III.3 - DEGRADATION DES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT ET DE DRAINAGE

III.3.1 - L’érosion des fossés L’étude des fossés est une assez souvent négligée dans les études routières. Or les fossés présentant une très grande longueur ou une pente inappropriée sont sujet à une érosion qui peut à la longue entraîner leur disparition.

La solution est de multiplier les exutoires et d’étudier les sols traversés afin de déterminer les pentes maximales et minimales admissibles. On étudiera également la nécessité de mettre en place des fossés en terre ou en béton pour éviter une érosion certaine.

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III.3.2 - L’ensablement des fossés L’ensablement des fossés entraîne souvent leurs disparitions. Il est encore une fois le résultats d’une mauvaise étude et d’un mauvais entretien.

Cet ensablement est essentiellement dû a :

Une faible pente ; Obstruction des exutoires et des débouchés ; Un manque d’exutoires.

III.3.3 - Dégradation des ouvrages d’assainissement Les dégradations qu’on rencontre le plus souvent dans les ouvrages d’assainissement (buses, dalots, ouvrages d’art) sont :

Ensablement par dépôts vu la perturbation introduite au niveau de l’écoulement ; Affouillement par manque de protection ou par mise en charge de l’ouvrage ; Obstruction partielle ou totale par dépôt de végétaux ou de dépôts solides.

On doit donc veiller particulièrement à l’entretien des ouvrages et à déceler les causes des désordres pour y pallier.

III.4 - DEGRADATION DE LA SIGNALISATION ET DES EQUIPEMENT La signalisation et les équipement de la route sont des accessoires indispensable pour guider les usagers et assurer leurs sécurité de jour comme de nuit. Ils sont souvent sujet à des dégradations dues essentiellement à des accidents, des actes de vandalisme ou à un vieillissement naturel.

L’entretien reste le seul remède pour garder ces équipement en bob état pour qu’ils jouent pleinement leur rôle.

IV - ENTRETIEN ET REHABILITATION DES ROUTES L’objectif principal de l’entretien et de la réhabilitation des routes est de les maintenir à un niveau d’aménagement leur permettant d’assurer leurs rôle de transport sans porter atteinte à la sécurité ni au confort de l’usager.

Nous avons vu plus haut que la majorité des dégradations empire par le manque d’entretien. C’est dans ce sens que les programmes d’entretiens et de réhabilitation doivent être planifiés de sorte à ne pas intervenir une fois le mal est fait.

Les principaux objectifs restent donc :

Le maintien d’un confort visuel et de roulance pour les usagers : réparation des dégradations (colmatage des fissures, réparation des arrachements) ; renouvellement des couches de roulement, re-profilage et renforcement, entretien des accotements, traitement des points noirs ;

Maintien d’un bon niveau de sécurité : réparation des panneaux de signalisation verticale, reprise des peintures, etc.

Nous présentons dans ce qui suit les différentes taches d’entretien, les différentes classes d’entretien ainsi que la consistance d’une réhabilitation.

IV.1 - DEFINITION DES TACHES D’ENTRETIEN ET DE REHABILITATION DES ROUTES On peut décomposer les différentes opérations d’entretien sur les routes revêtues de la façon suivante:

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Entretien courant ou permanent réalisé de façon ponctuelle ou systématiquement sur le réseau tout au long de d'année (emplois partiels, reprofilage complet des fossés, entretien des ouvrages d'art, etc.);

Entretien périodique au bout d'un certain nombre d'années correspondant à un renouvellement de la couche de surface de la chaussée ( revêtement superficiel ) et à un rechargement des accotements surtout pour les chaussées ayant une largeur inférieur à 6 mètres;

Réhabilitation des routes lorsque la largeur et la structure des chaussées ne sont plus suffisantes pour le trafic à supporter. Cette réhabilitation concerne l'élargissement de la chaussée et son renforcement;

Modernisation des routes comportant des rectifications locales de tracé (amélioration du tracé en plan ou du profil en long), des déviations d'agglomérations, ou des modifications plus importantes de tracé (raccourcissement de l'itinéraire, choix d'un meilleur tracé) et des reconstructions d'ouvrages d'art ; ces opérations peuvent être accompagnées de renforcements et d'élargissement.

On définit également :

Entretien préventif : Dans le cadre d'un entretien préventif ou devra agir avant que les dégradations n'apparaissent , ou dés la constatation des premiers indices de dégradation. Les caractéristiques des chaussées ne devront pas descendre en dessous de seuils déterminés. Ces caractéristiques sont suivies par des méthodes modernes de surveillance et d'auscultation. Ceci permet de réajuster rapidement le dimensionnement de la chaussée lorsque par exemple, le taux réel de croissance du trafic est supérieur à celui considéré au moment du dimensionnement initial.

L'entretien préventif a pour objectif d'assurer des caractéristiques de roulement et de confort de haut niveau et de conserver en bon état la structure et l'intégrité des couches de surface.

L’entretien périodique nécessite :

- L'auscultation régulière du réseau par les mesures d'uni et de déflexion avec des appareils sophistiqués du Centre d'Essais et de la Technique de la Construction (CETEC).

- L'inspection visuelle du réseau par des visites périodiques des gestionnaires de l'entretien routier ou des visites de routine réalisées à intervalles rapprochés par le chef de zone. Ces visites permettent de déclencher les interventions des équipes d'entretien courant pour remédier à un problème spécifique.

Entretien curatif : Dans le cadre d'un entretien curatif, on agira après la manifestation de la dégradation. Cet entretien sera réduit aux interventions indispensables pour assurer la sécurité et le passage des véhicule . Il pourra conduire à une dégradation progressive des caractéristiques de la route nécessitant à terme des travaux importants de renforcement.

Cet entretien ne devrait être envisagé que pour des routes à faible trafic avec des risques de dégradations rapide moindres et aux conséquences limités. Les dégradations sont le plus souvent dues aux effets climatiques notamment la pluviométrie, d'où l'importance particulière à apporter dans ce cas au réseau de drainage.

Entretien mixte : L'entretien mixte relève pour partie de l'entretien préventif et pour partie de l'entretien curatif.

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Les revêtements superficiels sont programmés à intervalles fixes et ont en conséquence un caractère préventif ; l'entretien courant de la chaussée , au contraire, sera fait curativement entre deux opérations d'entretien périodiques.

Les objectifs de l'entretien mixte sont

- Le renouvellement périodique des couches de roulement (enduit superficiel) pour assurer une bonne étanchéité à la chaussée et avoir des conditions de roulement suffisantes. Ces interventions relèvent du domaine de l'entretien préventif;

- La surveillance visuelle du réseau en vue de la programmation des interventions à l'apparition des défauts. Les interventions relèvent du domaine de l'entretien curatif . Une mesure de déflexion est utile avant tout revêtement superficiel afin de juger-de l'opportunité d'un renforcement.

Surveillance du réseau : Les différentes classes d'entretien énumérées sont articulées autour d'un élément central à savoir la surveillance du réseau.

Une surveillance attentive est indispensable pour détecter les anomalies ou dégradations des routes avant qu'elles n'entraînent des dommages inacceptables à la chaussée.

IV.2 - LES TACHES D’ENTRETIENS Nous présentons dans le tableau suivant les différentes tâches d’entretien courant et périodique à réaliser sur une route avec la présentations des dégradations ciblées par ces tâches.

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Partie de la route intéressée Nature de la tâche d’entretien Défaut ou dégradation corrigés

Emplois partiels de surface (réfections localisées de la couche de surface) qui peuvent être réalisés à l'émulsion, aux enrobés à froid ou à chaud.

flaches localisées; faïençages; pelades; épaufrures modérées; orniérages à grand rayon (quand le

défaut est léger et localisé); bourrelet longitudinal localisé; fissures organisées en réseau lâche; plumage ou glaçage localisé.

Emplois partiels en profondeur (réfections localisées) sur la couche de base seule ou sur la couche de base et la couche de fondation

nids de poule; orniérages; faïençage avec remontée des fines; affaissements; fissures organisées en réseau dense.

Exécution d'enrobés en couche très mince arrachements; désenrobage; tôle ondulée sur revêtement et en

couche mince pour un réglage d'uni ou réparer un bourrelet transversal.

Déflachage et reprofilage avec des matériaux granulaires recevant un enduit ou avec des enrobés denses

affaissements modérés, flaches étendus orniérages

Traitement des ressuages. Le traitement peut être assuré par un sablage et cloutage ou un chauffage et grattage

un ressuage du liant

Réfection des couches de surface sur des zones plus importantes par enduit d'usure

faïençage généralisé; plumage généralisé; ressuage étendu; désenrobage généralisé; fissures organisées et étendues en

réseau lâche Un enduit monocouche peut être envisagé après

avoir effectué des emplois partiels en profondeur sur une section comprenant de nombreux nids de poule

Réparation des épaufrures importantes; Réfection du corps de chaussée sur des zones

importantes avec ou sans scarification pour réparer un orniérage généralisé ou un affaissement en pleine largeur;

Renforcement du corps de chaussée pour des mauvais résultats de déflexion ou en présence de fissures organisées et étendues en réseau dense;

Couche de surface des chaussées et le corps de chaussée L'entretien courant

Pontage des fissures avec du mastic bitumineux quand les fissures sont isolées, non organisées en réseau

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Exécution d'un enduit d'usure qui est généralement un revêtement superficiel monocouche.

imperméabiliser la chaussée (à cause du vieillissement du liant par évaporation de ses huiles, dégradations de chaussées fréquemment submergées)

diminuer la glissance (attrition et polissage des granulats de surface par le trafic).

Couche de surface des chaussées et le corps de chaussée L'entretien périodiquet Le renouvellement périodique de la couche de

surface : La mise en oeuvre d'un tapis d'usure périodique général en béton bitumineux de 5 ou 6 cm d'épaisseur.

La périodicité moyenne en Tunisie est de 9 à 11 ans pour les enduits monocouches réalisés avec un gravillon 12/20.

amélioration de l'uni, sauvegarde le corps de chaussée sécurité aux usagers.

Reprofilage des accotements : o Mécanique o Complémentaire à la main (dans les zones avec

arbres sur accotement, par exemple)

Sécurité des usagers Non écoulement des eaux vers les

fossés

Bouchage des trous et des érosions longitudinales ou transversales

Non écoulement des eaux vers les fossés

Elagage des arbres se trouvant aux abords de la route

Sécurité des usagers

Les accotements, fossés et dépendances des chaussées L'entretien courant

Entretien et stabilisation éventuelle des talus en déblais et en remblais par la mise en place d'un gabionnage ou autres

Suppression des risques de coupure de la route

L'entretien périodique rechargement des accotements par apport de matériaux sélectionnés (tout venant naturel ou de carrière, tuf, etc.) d'épaisseur après compactage de 10 cm comprenant la scarification et le malaxage

perte de matériaux équivalente à une érosion moyenne de l'ordre de 1 cm 1 an ;

dénivellation des accotements préjudiciable à la bonne tenue de la chaussée (absence de butées latérales, dégradation des rives) ;

sécurité des usages (réduction de la chaussée roulable , instabilité du véhicule sur accotements)

Signalisation de la route Entretien des panneaux existants et mise en place de nouveaux panneaux;

Maintien de la lisibilité de la signalisation verticale;

Entretien des balises et mise en place de nouvelle balises notamment pour les virages, leurs amélioration par des dispositifs rétroréfléchissants;

Mise en place et entretien des bornes kilométriques;

Mise en place et entretien des glissières de sécurité;

Marquage des chaussées par la mise en place d'une peinture réflectorisée sur l'axe de la route et les rives

sécurité et confort de l’usager

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Les ouvrages d’art et murs de soutènement

Reprofilage des lits d'Oueds et comblement des affouillements;

Pose de gabions au niveau des piles et culées; Réparation et rejointement des maçonneries; Réfection des ouvrages en béton armé; Réfection des joints sous chaussée ; Entretien des garde-corps des ouvrages (grattage

de la rouille, peinture, redressement éventuel, etc.);

Protection des talus par des perrés maçonnés.

Risque de coupure de route Pérennité des ouvrages d’art

Les petits ouvrages de drainage

Curage et réfection des bordures, caniveaux, descentes d'eau;

Curage et réfection des fossés maçonnés ou bétonnés;

Curage et réfection des buses ou dalots

Suppression des risques occasionnées par l’eau dans les chaussées

Exploitation de la route et les travaux liés aux intempéries

déblayer les alluvions accumulées sur la chaussée et ses abords après une crue;

reconstituer les remblais et accotements affouillés par les eaux, avec mise en place éventuelle de gabions;

procéder aux travaux nécessaires liés aux éboulements et glissements de terrain;

enlèvement du sable sur les chaussées et accotements quand il y a ensablement de la route;

déneiger la route.

risque de coupure de route

éclairage des carrefours confort des usagers

Tableau n° 24 - classification des tâches de l’entretien routier

IV.3 - REHABILITATION DES ROUTES L'aménagement du réseau routier a consisté dans le passé à construire des routes économiques puis à les adapter au trafic supporté afin de ne pas engager prématurément d'investissement important. Mais avec l'évolution du trafic dans l'ensemble du réseau et particulièrement dans les routes importantes, la réhabilitation de ces routes s'avère nécessaire tant sur le plan technique basé sur la notion de capacité de la route actuelle que sur le plan économique basé sur les avantages pour la collectivité liés à la réhabilitation .

Une analyse économique doit se faire pour les routes importantes étroites pour comparer les coûts d'entretien avec les investissements nécessaires pour les travaux de réhabilitation et ses avantages apportés aux usagers de la route et à la collectivité.

L'entretien actuel consiste en :

l'application d'un enduit superficiel monocouche tous les 10 ans la réparation totale des nids de poule ; l'entretien des dépendances de la route (accotements, fossés, ouvrages).

Les travaux de réhabilitation d'une route consistent en :

un élargissement de la chaussée ; le renforcement de la structure de la chaussée existante

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des rectifications localisées du tracé en plan et du profil en long l'amélioration du système de drainage.

Ces travaux font ressortir les principaux avantages suivants

Gain sur les coûts d'exploitation des véhicules pour les routes de 4 et 5 m à élargir du fait que les véhicules n'ont plus à descendre sur l'accotement lors de certains manœuvres de croisement et de dépassement. Les coûts des pneumatiques, les coûts horaires de maintenance des véhicules, les coûts horaires du personnel roulant et les coûts de circulation kilométrique des véhicules seront tous réduits ;

Diminution des coûts d'entretien de la chaussée et des accotements du fait que, sur les chaussées étroites, le trafic entraîne une dégradation plus rapide des rives et des accotements ;

Gain sur le temps de parcours; Amélioration du confort et de la sécurité.

En outre, la route réhabilitée participe au désenclavement du territoire et à la croissance économique en général. Ces avantages qui ne sont pas chiffrables, peuvent constituer des arguments supplémentaires en faveur de l'investissement à réaliser.

IV.4 - MODE D’EXECUTION DE CERTAINES TACHES DE L’ENTRETIEN ROUTIER

IV.4.1 - le ressuage Son remède consiste à intervenir par sablage en temps chaud. Il s'agit d'appliquer une couche de gravier généralement de classe granulaire 4/8, la bien répartir au moyen de balai pour obtenir une surface régulièrement couverte.

Il est à noter que dans quelques cas particuliers on doit procéder par brûlage des sections ressuées avant leur sablage.

IV.4.2 - Fissures

Le remède approprié est le colmatage à l'aide d'un coulis (20 litres de sable + 6 litres d'émulsion) répandu sur toute la surface en une couche mince d'épaisseur 5 mm. Dans le cas d'une fissure isolée on procède au répandage du liant à l'aide de la lance en suite le sablage.

IV.4.3 - Affaissements

Le remède approprié est le déflachage à l'aide d'un enrobé à froid. Il s'agit de :

balayer la zone d'affaissement. répandre la couche d'accrochage (cut back 0/1) a la, lance. boucher la flache à l'aide de l'enrobé à froid. compacter le matériau à l'aide du rouleau vibrant.

IV.4.4 - Le faïençage, orniérage, affaissement en bord de chaussée épaufrement , nids de poule , bourrelets Le remède à toutes ces dégradations est le même, c'est la réfection localisée du corps de chaussée. Il s'agit de

marquer la zone à réparer (prendre 5 à locm de la chaussée seine). excaver la zone à réparer (enlever le matériau pollué ou non compactejusqu'à obtenir

unfondplat et horizontal). - compacter lefond de l'excavation à la dâme ou au rouleau. - boucher l'excavation soit avec de l'enrobé à froid soit avec de la grave concassée , en une

COURS DE ROUTES 2


ou plusieurs couches en fonction de la profondeur , le bien compacter (on ajoute le revêtement superficiel dans le cas d'utilisation de la GC).

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