Etudes des techniques routières adaptées au …eprints2.insa-strasbourg.fr/501/1/Microsoft_Word_-_Mémoire.pdf · l’entretient des routes et de la maîtrise d’œuvre des travaux

Projet de fin d’étude Mémoire

Etudes des techniques routières

adaptées au département de l’Aisne dans une démarche de développement durable

Elodie MERON, élève ingénieur 5ème année INSA de Strasbourg, spécialité Génie Civil

Juin 2009

Tuteur entreprise : Jean-Fabrice LION Tuteur INSA : Eric CHARDIGNY

Elodie MERON - Conseil Général de l’Aisne - Page 2 sur 41

Juin 2009 Mémoire


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Remerciements :

Je tiens tout d’abord à remercier Jean-Fabrice LION et Eric CHARDIGNY pour m’avoir

permis d’effectuer ce projet au conseil générale.

Je remercie également l’ensemble du service pour le très bon accueil que j’ai reçut et pour

leur aide dans le projet.

Enfin, je souhaite remercier toutes les personnes qui ont contribuées à la réussite de mon

stage.


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Sommaire

Sommaire.................................................................................................................................... 5

Introduction ................................................................................................................................ 6

1. Le Conseil Général de l’Aisne ............................................................................................ 7

2. Le projet ............................................................................................................................. 8

3. Etat actuel des travaux dans le département........................................................................ 9

3.1. La politique routière ................................................................................................... 9

3.2. Etude des techniques utilisées dans le département.................................................. 14 3.2.1. Choix des opérations .................................................................................................. 14

3.2.2. Etude des opérations .................................................................................................. 16

4. Le développement durable dans la construction routière ................................................. 26

4.1. Le développement durable ....................................................................................... 26

4.2. Les matériaux locaux ................................................................................................ 27

4.3. Les matériaux d’apport ............................................................................................. 28

5. Des techniques classiques et innovantes pour le département .......................................... 30

5.1. Le recyclage .............................................................................................................. 30 5.1.1. Les graves de recyclage :............................................................................................ 31

5.1.2. Les liants ..................................................................................................................... 33

5.1.3. Le recyclage d’enrobé ................................................................................................ 33

5.2. Retraitement ............................................................................................................. 34 5.2.1. Historique ................................................................................................................... 34

5.2.2. Caractéristiques des retraitements ............................................................................. 34

5.2.3. Exemple de produits d’entreprise .............................................................................. 36

5.3. Matériaux auto-compactant :..................................................................................... 36

5.4. Les enrobés bitumineux............................................................................................ 37

5.5. Bilan des techniques ................................................................................................. 38

Conclusion ................................................................................................................................ 39

Index......................................................................................................................................... 40

Bibliographie ............................................................................................................................ 41


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Introduction

Le développement durable est actuellement un thème très important dans le vie de tous les

jours. Dans tous les domaines nous cherchons à préserver notre planète en réduisant au

maximum les nuances causées à l’environnement sans pour autant détériorer nos conditions

de vie.

Ainsi, ce document cherche à évaluer les possibilités qui s’offrent au département de l’Aisne

pour réduire son impact environnemental lors de la construction de route. Pour cela, l’étude

porte particulièrement sur les techniques de construction et les matériaux utilisés.


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1. Le Conseil Général de l’Aisne

Le Département de l’Aisne, situé en Picardie, est principalement rural. Il compte un peu plus

de 530 000 habitants pour une superficie de 7 400 km².

La direction de la voirie départementale (DVD) à actuellement à sa charge 5400 km de voiries

et 1000 ouvrages d’art. Situé à Laon, la préfecture du département, le service de l’ingénierie

et des grands travaux (SIGT) est chargé de la gestion des projets sur l’ensemble du

département.

De plus, le département est découpé en unités départementale (UD). Ils sont chargé de

l’entretient des routes et de la maîtrise d’œuvre des travaux réalisés dans la zone. Les 5 UD

sont :

- Château Thierry

- Laon

- St Quentin

- Soissons

- Vervins

Image 1 : UD dans l'Aisne

Image 2 : Position de l'Aisne en France


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2. Le projet

La définition initiale du projet est la suivante :

Elaboration d’un catalogue de structure, adapté au réseau routier départemental dans

le cadre d’une démarche économique de développement durable des travaux de

renforcement, calibrage, depuis la couche de forme jusqu’à la couche de roulement.

L’élaboration d’un catalogue de structure complet demandant énormément de temps,

l’objectif de ce stage à été revu. Le but de ce projet a été de définir les types de chaussées les

mieux adaptés en fonction des spécificités locales, tout en se plaçant dans une optique de

développement durable. Ceci n’est donc pas un catalogue de structure, mais il pourra servir de

point de départ lors de sa réalisation.

Pour répondre à cet objectif, il faut prendre en compte :

- Les types de sols présent dans le département : pour travailler sur le retraitement en

place ;

- Les matériaux disponibles pour le département : l’apport de matériaux locaux permet

de limiter les durées de transport

- Les techniques adaptées au département : département principalement rurale où les

travaux consistent prioritairement à de la réhabilitation

- Les techniques ayant un équilibre entre l’écologie et l’économie : pour rester dans

l’optique du développement durable

Ainsi, afin de connaître les compétences locales et les techniques de construction déjà

pratiquées, la partie suivante traite de travaux effectués dans le département il y a plusieurs

années.


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3. Etat actuel des travaux dans le département

3.1. La politique routière

Actuellement, le département de l’Aisne est chargé de plus de 5400 km de routes

départementales. Pour cela, le conseil général réalise principalement des opérations de

réhabilitation, mais également des travaux neufs, de renforcement et/ou de recalibrage.

Le tableau en page suivante, « politique routière de l’Aisne », est un tableau de synthèse des

objectifs retenu pour les constructions dans le département. Ainsi, le dimensionnement des

chaussées s’effectue avec une durée de service de 10 à 20 ans, contre 20 à 30 ans pour le

catalogue national ou 50 ans pour la ville de Paris. Ceci implique donc des structures plus

légères, mais nécessitant un entretient plus fréquent, et un réaménagement complet de la

chaussée plus rapidement.

Actuellement, la conception des chaussées dans le département de l’Aisne suit les

recommandation fournit dans le catalogue SETRA « catalogue des structures type des

chaussées neuves » de 1998. Cependant, plusieurs régions ont

réalisées des catalogues de structures régionaux afin de répondre

au mieux aux besoins locaux. Ces catalogues se basent sur le

guide SETRA mais prennent en compte les objectifs stratégiques

établis par les régions.

Image 3 : Catalogue SETRA 1998


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Tableau 1 : Politique routière de l'Aisne


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Ces choix stratégiques se traduisent par des hypothèses de calcul ayant une importance

majeure dans la conception des chaussées, influençant aussi bien l’épaisseur des couches de la

chaussée, que les techniques de réalisation.

La durée de dimensionnement et le risque de calcul:

C’est deux notions sont liées à la stratégie d’investissement. En effet, on considère

qu’il existe un risque pour qu’au cours de cette durée de dimensionnement l’état de la

chaussée nécessite des travaux de renforcement équivalent à une reconstruction total

de la chaussée

Le taux de croissance PL :

Le dimensionnement des chaussées dépend du trafic poids lourd, et plus précisément

du trafic cumulé sur la durée de service de la chaussée. Pour cela, il est nécessaire de

tenir compte de l’évolution du nombre de poids lourds sur les routes.

Ces données permettent de déterminer un élément essentiel au dimensionnement :

Le trafic cumulé

Les classes de trafic poids lourds cumulé sont définies par leur borne supérieure. Le

trafic pris en compte est le nombre de poids lourds circulant sur la voie la plus

chargée, cumulé sur la durée de dimensionnement de la chaussée.

Tableau 2 : Classe de trafic cumulé (en millions de poids lourds)

TC1 TC2 TC3 TC4 TC5 TC6 TC7 TC8 VRS

0.5 1 3 6 15 38 94

TC1 TC2 TC3 TC4 TC5 TC6 TC7 TC8 VRNS

0,2 0,5 1,5 2,5 6,5 17,5 43,5

Les voies du réseau structurant (VRS) étant les autoroutes et routes expresse à une

chaussée et les voies du réseaux non structurant (VNRS) les artères interurbaines et les

autres routes.


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Cependant, le trafic cumulé se détermine à l’aide des relations suivantes :

TCi = 365 x T x C

TCi le trafic cumulé

T le trafic poids lourd MJA (moyenne journalière annuelle)

C = d + t x d x (d-1)/2

d la durée de dimensionnement

t le taux de croissant linéaire annuelle du trafic PL

Dans le dimensionnement, c’est en fait le nombre d’essieux équivalents de 130kN qui

intervient : NE = TC x CAM

TC le trafic cumulé

CAM le coefficient d’agressivité moyen.

Ce coefficient permet de prendre en compte les différents

PL circulant sur les routes.

Ainsi, ces hypothèses de calculs définie pour l’ensemble du pays par le catalogue SETRA

peuvent être affiné et mieux adaptées à une région ou un département grâce à des études du

parc poids lourds circulant.

Le tableau en page suivant regroupe les hypothèses de calculs retenus dans quatre régions,

deux grandes villes, ainsi que celles provenant du catalogue national SETRA.

On remarque que les zones où les durées de dimensionnement son les plus élevés sont les

zones urbaines. En effet, les travaux en ville entraîne des contraintes de circulation et de mise

en œuvre beaucoup plus importante qu’en zone rurale.

Les taux de croissance et l’agressivité du trafic poids lourds résultant d’étude de la circulation,

il est normal que chaque région ait ses propres paramètres.


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Tableau 3 : Hypothèse de calculs locales et nationales


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3.2. Etude des techniques utilisées dans le département

Les études effectuées sur des opérations déjà réalisées dans le département permettent de

connaître les expériences locales ainsi que d’analyser le vieillissement des chaussées.

3.2.1. Choix des opérations Une première sélection d’une quarantaine opérations effectuées dans le département depuis

1990 fait apparaître une majorité de travaux de renforcement et de recalibrage.

Le tableau suivant indique le type de travaux effectués suivant les opérations et l’année :

Tableau 4 : Travaux effectués dans le département

Année Localisation Type de travaux

de 2005 à 2008 Déviation de St Quentin neuf

de 2007 à 2008 D1191 Crouy neuf

2008 D 966 Hary et Braye en Thierache renforcement, recalibrage

2008 D 81 Vivières renforcement, recalibrage

de 2007 à 2008 ex VC2 Dallon neuf sur existant

de 2007 à 2008 D967 Epieds sur existant

2007 D966 Braye en Thierache renforcement

de 2006 à 2007 D32 Vaux en Vermandois renforcement, recalibrage

de 2004 à 2007 D81 Vivières renforcement, recalibrage

de 2001 à 2008 D26 Nouvion en Thiérache renforcement, recalibrage

de 0026 à 2006 D1 Déviation de Vignole neuf

2006 D966 Hary renforcement, recalibrage

2006 D1 Blanchar renforcement, recalibrage

de 2003 à 2005 D1251 Ciry Salsogne - Augy neuf

2005 D81 renforcement, recalibrage

de 2002 à 2005 D 969 Déviation de Charly neuf

2004 D51 carrefour à Chambry neuf

2003 D31 entre Levergie et Sequehart mise hors gel

2002 D966 Montcornet renforcement, recalibrage

2002 D960 Vadencourt mise hors gel

2002 D51 Pierrepont renforcement

2002 D29 Landifay-et-Bertaignemont reprofilage

2002 D31 Séquehart renforcement

2000 D967 Mareuil-en-Dole reprofilage

2000 D33 Vermand purge, reprofilage

2000 D372 Thenaille reprofilage

2000 D51 Chambry à Pierrepont renforcement, recalibrage

2008 D1 Septmont renforcement lourd

2000 D56 Beaumonten Beine renforcement, recalibrage

2000 D946 Etreux mise hors gel

2000 D29 Origny St Benois purge, reprofilage

entre 2002 et 2004 D181 Sissone renforcement, recalibrage

2000 D5 Any Martin Rieux reprofilage

1999 D20 condé / Celle / La chapelle Monthodon renforcement


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Dans un second temps, 5 opérations ont été retenues pour une étude plus approfondie. Pour

chacune d’entre elles, la recherche porte sur l’évolution de la chaussée depuis sa réalisation.

Elles ont été choisies afin de recouvrir les techniques les plus utilisées dans le département :

retraitement en place, utilisation de grave laitier, structure inverse et chaussée bitumineuse

épaisse.

Les opérations retenues sont :

- La RD 20, proche de Condé en Brie

- La RD 32, proche de Trefcon, Beauvois en Vermandois et Vaux en Vermandois

- La RD 51, entre Chambry et Pierrepont

- La RD 81, proche de Vivières, Mortefontaine, Ressons-le-long

- La RD 969, la déviation de Charly

Pour situer ces opérations, la carte « Localisation des opérations dans le département de

l’Aisne » est jointe à ce dossier.


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3.2.2. Etude des opérations

Pour chacune de ces opérations, une fiche a été créée afin de connaître l’historique de la

chaussée. Les hypothèses de calculs retenus lors de la conception y figurent, ainsi que les

données actuelles connues. De plus, on y retrouve la composition des chaussées réalisées.

Chaque couche de chaussée à un rôle différent :

- Couche de forme : Elle permet d’homogénéiser les caractéristiques du sol support et

le protège notamment contre le gel.

- Couche de fondation et couche de base : Ces deux couches constituent l’assise de la

chaussée. Elles apportent à la chaussée la résistance mécanique nécessaire pour

reprendre les charges verticales induites par le trafic. Elles répartissent les pressions

sur le sol support afin de maintenir les déformations à ce niveau dans les limites

admissibles.

- Couche de surface : Elle est composée de la couche de liaison et de la couche de

surface sur laquelle s’appliquent directement les charges. Elle doit satisfaire la sécurité

et le confort des usagers, protéger la couche d’assise des différentes infiltrations (eaux

pluviales, polluants,…)

Image 4 : structure type de chaussée


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RD 20, Condé-en-Brie

Les travaux sur la RD20 proche de Condé-en-Brie ont été réalisés entre 1990 et 1996. Ils

avaient pour but d’effectuer un renforcement et une mise hors gel de la chaussée.

Image 5 : localisation des travaux sur la RD 20

Les hypothèses de calculs retenues étaient :

- trafic : T4 à T3-

- taux de croissance PL : 4%

- vérification au gel pour un hivers courant (50°Cj)

Le trafic actuel est de 798 TMAJ (Trafic Moyen journalier annuel) avec 8% de PL, soit un

trafic T3-. Les prévisions sont donc toujours d’actualité, le trafic sur cette chaussée n’a

pas eu d’évolution inattendue.


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Selon les zones, le sol support est composé de :

- limon

- limon crayeux

- calcaire tendre limono-argileux

Structure existante avant les travaux :

- couche de roulement : enduit monocouche

- 6cm de BB

- couche de base : 20 cm de grave laitier

- couche de fondation : 18 cm de sable laitier

La chaussée réalisée au sud de Condé-en-Brie :

- couche de roulement : Enduit mono double gravillonnage

- couche de liaison : 10 cm de Grave Bitume

- couche de base : 40 cm de Sable laitier

La chaussée c’est beaucoup détérioré depuis sa réalisation, on constate un arrachement de

la couche de roulement. Cela implique un désenrobage des granulats qui risque d’entraîner

la destruction locale de la chaussée.

Image 6 : Arrachement de la couche de roulement sur le RD 20


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RD 32, Trefcon

Les travaux ont été réalisés les étés 2006 et 2007 entre Trefcon et Beauvois-en-

Vermandois pour le renforcement de la chaussée.



- durée de services : 20 ans

- trafic : 646 véhicules/j dont 4,33% de poids lourd soit un trafic T3-)


- vérification au gel pour un hivers courant (50°Cj)

Le trafic actuel est de 1242 veh/j avec 4% de PL. Le trafic a donc doublé par rapport à la

prévision. Cela entraîne donc des dégradations importantes des chaussées.


- craie

- calcaire tendre

- sable

- limon sableux

La chaussée réalisée est :

- couche de surface : 6 cm de BBSG (Béton bitumineux semi grenu)

- couche de liaison : 12 cm de GE (grave émulsion)

- Epaulement : 40cm de GNTB


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RD51, entre Chambry et Pierrepont

Les travaux effectués sur la RD 51 consistaient à effectuer un renforcement de l’ensemble

de la chaussée et à la création d’un carrefour giratoire au niveau de l’intersection avec la

RN2.

Ces travaux se sont déroulé en quatre phases : ils ont débuté en 2000 et se sont fini en

2004 par la réalisation du giratoire.




- trafic : 4560 véhicules/j dont 17% de poids lourd, soit un trafic T3+


- vérification au gel pour un hivers rigoureux non exceptionnel (110°Cj)

Le trafic actuel est de 868 veh/j donc 4% de PL, soit un trafic T4. La chaussée à donc été

sur dimensionné.


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Selon les zones, le sol support est :

- Limoneux avec le plus souvent de la craie rapporté,

- Crayeux

- Limono-crayeux


- couche de surface : 8 cm de BBME (Béton bitumineux à module élevé)

- couche de base : 15 cm de Grave bitume

Malgré le surdimensionnement du à l’évolution du trafic, le chaussée présente des

dégradations importante.

On constate des bourrelet transversale régulier tous les 100m, cela est du à la dilatation

des matériaux de la couche de base.

On constate également la présence de fissure de rives. Afin de remédier à cela, les côtés

de la chaussée ont été repris un an après la fin des travaux à l’entrée du carrefour giratoire.

La réalisation de poutre en bord de chaussée a permis le renforcement et l’arrêt de

l’affaissement.

Image 9 : Réalisation de poutre pour stopper l'affaissement de rive


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RD 81

Les travaux de renforcement de la RD81 entre Villers-Cotterêts et Montigny-Lengrain se

sont déroulés en 5 phases entre 1995 et 2008




- trafic : T3

- taux de croissance PL : 4% Pour les deux premières phases, puis 2%

- vérification au gel pour un hivers courant (45°Cj) jusqu’en 1998, puis pour un

hivers courant non exceptionnel (110°Cj)


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Le trafic actuel est un T2, donc l’évolution du trafic à été plus important que prévu. Cela

peut entraîner une usure prématurée de la chaussée.


- limon argilo-sableux

- limon

La chaussée réalisée phase 1 :

- couche de roulement : 6 cm de BB (Béton Bitumineux)

- couche de base : 18 cm de GTLH (Grave Traité aux Liant Hydraulique)

- épaulement, purge : 40 cm de GNT (grave non traité)

On constate sur cette phase un décollement de la couche de roulement, pouvant entraîner

des dégradations dans la couche de base.

Image 11 : Décollement de la couche de roulement sur le RD 81


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- couche de base : 6 cm de BB

- couche de fondation : 40 cm de GTLH : 2% chaux, 6% de ciment

- couche de forme : 35 cm de limon traité à la chaux


- couche de base : 6 cm de BBSG type EBT

- couche de base : arc 700

- en rives : sable de Bitry traité à 45%


- couche de roulement : 6 cm de BBSG

- couche de base : 8 cm de GB

- couche de fondation : 10 cm de GB

- couche de forme : 20 cm de GNTB

55 cm de GNTA

La technique utilisée est du retraitement en place avec une couche de roulement en enrobé

basse température.

Pour ces trois phases, on constate un effondrement en

rive de la chaussée. Cela peut être du à un sous

dimensionnement de la chaussée (ce qui est confirmé

par l’évolution du trafic) ou à une chaussée non buté

en rive. La chaussée risque à terme de se rompre si

une réflexion localisée n’est pas réalisée.

Image 12 : Affaissement en rive de la RD 81


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RD 969, déviation de Charly

La création de la déviation de Charly-sur-Marne a été réalisée en 2005.



- limon sableux

- limon argilo-sableux

- limon argileux

- argile limono-sableuse


- couche de surface : 2,5 cm de BBTMG (Béton bitumineux très mince)

- couche de liaison : 10 cm de GB (grave bitume)

- Epaulement : 22 cm de limon traité à la chaux et au ciment

Cette chaussée est très récente, et les hypothèses de calcul n‘ont pas changé depuis sa

réalisation. Il n’est donc pas étonnant de ne constater aucun défaut visible à la surface de

la chaussée.

Image 14 : Déviation de Charly


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4. Le développement durable dans la construction routière

4.1. Le développement durable

Le développement durable est un juste équilibre entre l’économie, l’environnement et le

social. Ceci intervient dans chacune des étapes de calcul de dimensionnement des chaussées.

Le terme de développement durable est aujourd’hui très utilisé, mais il ne faut négliger aucun

aspect. Ainsi, pour parvenir à cet objectif, plusieurs thèmes sont abordés dans ce mémoire :

- l’utilisation de matériaux locaux :

L’apport de matériaux sur chantier doit être particulièrement étudié. En effet, cela

réduit les distances de transport, réduisant ainsi l’impact économique, mais

également environnemental par diminution de rejet de gaz à effet de serre dans

l’atmosphère. De plus, cela fait marcher le commerce de la région.

Néanmoins, certains matériaux nécessaires à la construction ne sont pas toujours

disponibles près du chantier. Cela rejoint le point suivant.

- les techniques de construction :

Pour optimiser au mieux les travaux, la technique utilisée doit tenir compte des

matériaux locaux, mais également de l’ensemble des phases de construction.

viable

DURABLE

SocialSocialSocialSocial EconomiqueEconomiqueEconomiqueEconomique

EnvironnementEnvironnementEnvironnementEnvironnement

équitable

vivable


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4.2. Les matériaux locaux

Pour limiter au maximum l’impact environnemental et économique, le retraitement en place

en place est une excellente solution.

La carte suivante permet de montrer la présence matériaux très variés dans le département :

des roches très dur, des terrain argileux, et de la craie. Ainsi, le retraitement en place devra

être effectué uniquement dans les zones adaptées.

Image 15 : carte géologique du département

Bien que cette carte montre la possibilité de travailler le sol en place, il sera nécessaire

d’effectuer des analyses préalables du sol pour en connaître la composition exacte.


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4.3. Les matériaux d’apport

Lorsque le retraitement en place est impossible, ou lorsque qu’il y a nécessité de compléter

avec des matériaux extérieurs au site des travaux, l’utilisation de matériaux locaux permet une

réduction du temps de trajet des véhicules, donc un gain environnemental et économique

important.

Pour cela, le recensement des carrières s’étend au-delà des limites du département sur les

zones environnantes. Ainsi, sont concernés :

- le département du Nord (sud)

- le département du Pas de Calais (sud-est)

- le département de la somme (est)

- le département de l’Oise (est)

- Le département de le Seine et Marne (nord-est)

- Le département de la Marne (Nord-ouest)

- Le département des Ardennes (Ouest)

- La Belgique (Ouest)

Pour la zone d’étude, on estimera que les carrières situées à plus de 60 km de la limite du

département ne seront pas utilisées puisque les temps de trajet seront trop importants.

Ainsi, on dénombre près de 40 carrières et 20 centrales d’enrobés proposant les produits

utilisables en travaux routiers :

- grave non traités

- grave traité

- sable

- sable traité

- sablon

- gravier drainant

- tout venant

- matériaux de remblai

- enrobés

Les carrières et leurs produits sont illustrés sur la carte « Localisation des Carrières et

centrales d’enrobés » fournie en annexe.


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L’apport de ces matériaux sur les chantiers implique les transports des matériaux de leur lieu

d’extraction ou de production à leur site de mise en œuvre. Dans la majorité des cas, ceci est

effectué par transport routier, mais on utilise parfois les voies ferrées ou fluviales. Ces

transports alternatifs sont moins coûteux du point de vue environnementale, mais ils

nécessitent la mise en place de structure de chargement/déchargement particulier.

L’ensembles des sites de productions proposent une livraison par camion, mais certain ont

également des structures adaptées pour des livraisons par voies ferrées et/ou fluviale. Ainsi, le

tableau suivant (extrait de l’annexe 3.2 « Le transport alternatif ») indique ces sites

particuliers proposant des livraisons par transport alternatif.

Tableau 5 : Le transport alternatif

Transport Ville Société

Route Fluvial Ferroviaire

PRESLES-ET-BOVES Holcim granulats oui

RESSONS-LE-LONG Desmerest oui

SOUPIR Holcim granulats oui

TERGNIER GSM oui oui

TERGNIER Aisne Enrobé oui

VASSENY GSM oui

GIVET Lafarge granulats Seine nord oui

GIVET Val de Meuse Enrobés oui

LUMES Ardennes Enrobés oui

SAINT-ETIENNE-AU-TEMPLE Morgagni oui

SAINT-LEONARD Enrobés routiers de Champagne Ardennes Reims oui

SOMMESOUS Société Champenoise d'Enrobés oui

BOUCHAIN Hainaut Enrobés oui

GLAGEON Bocahut oui oui

HAUT-LIEU Bocahut oui

HAUTMONT Sambre Enrobés oui

WELLIN Les carrières du fond de Vaulx oui

ERQUELINNES Carrière de la Thure oui

FLORENNES Carrière de Berthe oui

La carte des carrières et des produit permet de constater que les matériaux, tel que la GNT

(grave non traité), sont disponible à moins de 40 km dans l’ensemble du département.

Cependant, certains matériaux comme le sable se font plus rare, il sera donc judicieux lors de

la conception des chaussées de vérifier qu’une autre solution n’est pas envisageable.


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5. Des techniques classiques et innovantes pour le département

5.1. Le recyclage

La consommation de matériaux lors de la construction des routes étant énorme, le recyclage

des matériaux de chaussée permet la réutilisation des matériaux existant avec ou sans

modification des caractéristiques des matériaux. Ainsi, le recyclage peut se décliner suivant

plusieurs possibilités :

- retraitement en place ou en centrale,

- ajouter aux matériaux à retraiter de nouveaux matériaux,

- changer les caractéristiques et la fonction des matériaux.

Ces choix s’effectuent en fonction de nombreux paramètres tel que les choix économiques,

techniques ou encore environnemental.

Le tableau suivant montre les matériaux recyclables et leurs utilisations :

Tableau 6 : Les matériaux recyclables et leur utilisation

Catégories Matériaux Débouchés

Inertes Béton, pierres,

maçonnerie, brique,

mortier, tuile, carrelage

Concassage en centre de

recyclage puis réutilisation

comme granulats

Bitumineux Démontage de routes

ou d'aires de parking

Concassage en centre de

recyclage et tamisage en

vue de réemploi (parking,

route,…)

MIOM Mâchefers

d'Incinération des

Ordures Ménagères

Réutilisation comme

granulats pour couche de

remblais ou couche de

fondation


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5.1.1. Les graves de recyclage :

Ces matériaux sont classés en deux catégories :

- Les GRD (Grave Recyclés de Démolition), décomposable en :

o GRD granulats : réutilisables en couche d’assise sous forme de GNT

o GRD sols : réutilisables en remblai, couche de forme et tranchée

- les MIOM sont réutilisables en couche de forme. Elles peuvent être utilisées en couche

d’assise uniquement dans le cas de chaussée à faible trafic.

Les MIOM :

Chaque année, 3,5 millions de tonnes sont produites dont 65% sont utilisés en TP.

Selon la circulaire N°94 IV – 1, leur utilisation est limitée :

Travaux autorisés :

- pour des structures routières et de parking

- remblais inférieurs à 3 mètres

- pour la protection des surfaces par une autre structures (routière, parking,

bâtiment) ou un recouvrement végétal sur un substrat de plus de 50

centimètres.

Travaux non autorisés :

- en remblai de tranchées à canalisation métallique

- comme matériaux drainant

- à proximité de cours d’eau (30 mètres) et point de captage

La mise en œuvre des MIOM nécessite un compactage à énergie élevé (DC2 à l’état m

et DC3 à l’état s).

En structure de chaussée, ce matériau est limité à des trafics faibles (inférieurs à T3).

Cela est du à la rigidité de la plate-forme : EV2 de 50 à 80 MPa.


Juin 2009 Mémoire

Les matériaux de démolition

Actuellement, alors que près de 15 millions de tonnes pourrait être recyclé chaque

année, seul 5 millions le sont. La marge de progression est donc très importante, ce qui

explique que l’utilisation de ces matériaux soit en forte progression

Le recyclage de matériaux issus de la démolition permet de limiter l’apport de

matériaux issus des carrières, et limite également les volumes des décharges. Ainsi, le

gain environnemental est très important.

Il existe 3 types de matériaux issus de la démolition :

- Les recyclé tout béton (plus de 95% de béton)

- Les recyclés spécifiques (un ou deux matériaux sont présent tel que les briques,

tuiles, roches massives)

- Les recyclés tout venant (mélanges de plusieurs matériaux)

Pour leur mise en œuvre, le compactage est difficile à cause de leur fort coefficient de

frottement, mais cela permet une bonne tenue à la pente.

Leur utilisation dépend de la granulométrie du matériau :

- Remblai : 0/10 et 0/80

- Masque drainant sur pente : 0/100 et 0/80

- Couche de forme : 0/80 et 0/31,5

- En remblai de tranché : toute granulométrie (mais il faut faire attention à

l’interaction avec les sulfates des ouvrages)

Exemple d’utilisation : Recyclage fraisât compacté fibré :

Il s’agit d’un projet actuellement en cours de développement. Il vise à évaluer d’un

point de vue technique, environnement et performantiel le béton de fraisât compacté

fibré comme matériau composite durable pour assise de chaussée à fort trafic ou très

fort trafic.

L’étude de l’influence des constituants du mélange sur ses propriétés

thermomécaniques comporte un vaste programme de planche d’essai, de convenance

et de fatigue. Les études ont débutés au mois de mars 2008 et la durée prévue est de 4

ans.


Juin 2009 Mémoire

5.1.2. Les liants

Le recyclage implique notamment l’utilisation de liants pour améliorer les performances des

matériaux. Il en existe de nombreux types :

- ciment

Le ciment permet d’améliorer la résistance du matériau, mais le retrait est

important.

- chaux et ciment : ce type de traitement convient vient bien à des terrains argileux

Le ciment augmente la résistance

La chaux flocule les particules fines et fait diminuer la teneur en eau

- émulsion de bitume

L’émulsion de bitume à l’avantage de pouvoir être utilisé à froid

- mousse de bitume

Produite par injection d’eau et d’air dans le bitume chaud

- ciment et émulsion ou mousse de bitume

La présence d’émulsion ou de mousse de bitume permet la diminution de la teneur

en ciment. Ainsi, la résistance reste élevé alors que le mélange reste souple,

diminuant ainsi le retrait

- Bitume

5.1.3. Le recyclage d’enrobé

Il est possible lors de la rénovation d’une route de réinjecter le fraisât issu du rabotage dans le

nouvel enrobé à hauteur de 50% maximum.

Cette méthode permet de limiter les matériaux d’apport, sans diminuer les caractéristiques

mécaniques.


Juin 2009 Mémoire

5.2. Retraitement

Lorsque le sol en place n’a pas les caractéristiques recherchées, il peut être intéressant de

modifier la structure existante par l’apport de ciment, de chaux, de correcteur…

5.2.1. Historique

La plupart des méthodes de retraitements sont utilisées depuis une vingtaine d’années.

Cependant, certaines études ont débutés dans les années 40 (retraitement en place à froid à

l’émulsion de bitume).

Pour la plupart des techniques, l’innovation vient des pays Canada et Etats-Unis avant de se

développer en Europe. Néanmoins si le principe de la méthode vient de l’étranger, la France

développe beaucoup de produits utilisant ces techniques.

5.2.2. Caractéristiques des retraitements

Les effets du traitement à la chaux sont les suivants :

- assèchement du sol par évaporation d’eau

- augmentation de la limite de plasticité

- réduction de l’indice de plasticité.

Le traitement au ciment permet de renforcer la structure du sol. Il est adapté aux sols peu ou

non plastique. Un tel traitement peut permettre d’obtenir des couches de forme très

performantes, permettant à la chaussée de supporter de plus forte contraintes et donc un trafic

plus élevé, et même des couches de fondation pour des chaussées à trafic modéré.

De plus, le retraitement en place permet une réduction de la teneur en eau du sol. Ceci est

réalisé de plusieurs manières :

l’hydratation de la chaux vive créé une réaction exothermique entraînant une évaporation

l’apport de matière sèche (chaux ou ciment) entraîne une diminution de la teneur en eau

lors du malaxage, une évaporation complémentaire à lieu.


Juin 2009 Mémoire

Ainsi, la réalisation d’un traitement de sol à 1% de chaux ou de ciment permet une diminution

de la teneur en eau de l’ordre de 2 à 4 % selon les conditions climatiques.

Retraitement en place des chaussées au moyen de ciment :

Limite du procédé :

• Moins d’homogénéité du matériau par rapport à un matériau neuf

• Apparition possible de fissurations transversales

• Réhabilitation plus longue

Amélioration possible :

Pour éviter les fissurations, nous pouvons utiliser une pré-fissuration avec intervalle

réduit des couches retraitées au ciment ou mise en place d’une épaisse couche de

bitume sur les couches retraitées.

Retraitement en place des chaussées à froid au moyen de l’émulsion ou mousse

de bitume :

Limité du procédé :

• Nécessite des repérages préalables pour vérifier la présence de réseaux divers, de

géotextiles ou de matériaux dont le diamètre dépasserait 63mm.

• Vérifier la portance du support pour un bon compactage

• Besoin de bonnes conditions météorologiques

• Niveau de performances mécaniques inférieures à celle d’un recyclage à chaud.


Juin 2009 Mémoire

5.2.3. Exemple de produits d’entreprise

Produit Entreprise Type de retraitement

NOVACOL COLAS Retraitement en place a froid

RECYCOLD SCREG Retraitement en place a froid ou en centrale

RECYCLOVIA EUROVIA Retraitement en place a froid a l'émulsion ou mousse

de bitume

RAFTED EIFFAGE Recyclage a fort taux des enrobes drainant

ARC700 EIFFAGE Retraitement en place des chaussées au moyen de

liants hydrauliques ou émulsion de bitume

FLEXOCIM EIFFAGE Traitement et retraitement mixte ciment bitume a froid

5.3. Matériaux auto-compactant :

Il s’agit de matériaux granulaires traités aux liants hydrauliques ne nécessitant pas de

compactage lors de leur mise en œuvre.

Ils sont utilisés depuis une quinzaine d’années en Amérique du Nord et sont apparus en

France depuis 10 ans.

Ces matériaux permettent de simplifier la mise en place des matériaux par couches et de

supprimer le compactage mécanique. Ces matériaux sont fluides lors de la mise en place,

homogènes, durables et réexcavables.

D’un point de vue des résultats, la couche de roulement placée sur ces matériaux ne s’affaisse

pas. De plus, cette solution génère moins de gène pour l’usager, moins de nuisances pour les

riverains, plus de sécurité pour les ouvriers et se révèle être économiquement intéressante.

Néanmoins cette solution ne peut s’appliquer qu’en remblai de tranchée.

Exemple de produit :

COULIPAC pressente par le comité IVOR (Innovation Validée sur Ouvrage de Référence)

MACES par le LCPC


Juin 2009 Mémoire

5.4. Les enrobés bitumineux

Les Enrobés Bitumineux Tièdes :

Les enrobés sont actuellement chauffé à des températures de 180°C en centrale et sont mises

en place pour des températures d’environ 160°C. Cela nécessite un fort apport d’énergie et

provoque un important dégagement de CO2. Pour pallier à ce problème, des laboratoires ont

créé les EBT (enrobés Bitumineux Tièdes et semi-tièdes).

Les enrobés semi tiède nécessitent une température de fabrication de 80°C et les enrobés

tièdes de 130°C. La mise en place s’effectue respectivement à 70°C et 120°C.

Ces produits sont utilisés sur chantier depuis 2005, le retour d’expérience est donc très faible.

Exemples de produits :

ECOFLEX par la Screg

ASPHA-MIN par Eurovia


Juin 2009 Mémoire

5.5. Bilan des techniques

Le tableau suivant regroupe l’ensemble des techniques exposées précédemment avec leurs

utilisations possibles sur les couches de chaussées.


Juin 2009 Mémoire

Conclusion

Le but de ce mémoire était de rechercher des techniques de constructions routières les mieux

adaptées au département dans l’optique du développement durable.

Ainsi, afin de limiter au maximum les transport de matériaux, nous avons constaté que les

matériaux les plus utilisés, tel que la grave non traité, étaient toujours disponible dans des

carrières situé à moins de 40km. En revanche, certain produit nécessite des transport

beaucoup plus important. Dans ce cas, il sera important de vérifier qu’une solution utilisant

des matériaux disponible ne serai pas possible.

L’étude d’anciennes chaussées réalisées par le conseil général à permis de mettre en avant

l’importance d’une bonne réalisation des travaux et de la connaissance du trafic actuel et

futur.

Enfin, les techniques étudiées nous on permis de connaître leurs caractéristiques. Ces

méthodes sont très bonnes pour l’environnement puisqu’elles limitent au maximum l’apport

de matériaux nouveau. Le retraitement en place et le recyclage sont encore peu utilisés dans le

département, mais elles le seront probablement de plus en plus.

Finalement, ce mémoire visait à étudier le département et les techniques de construction afin

de trouver des guides pour la conception de chaussée. Suite à cela, il pourrait être intéressant

de réaliser un catalogue de structure adapté au département comme l’ont déjà réalisés

plusieurs régions.


Juin 2009 Mémoire

Index

Index des tableaux

Tableau 1 : Politique routière de l'Aisne .................................................................................. 10

Tableau 2 : Classe de trafic cumulé (en millions de poids lourds)........................................... 11

Tableau 3 : Hypothèse de calculs locales et nationales............................................................ 13

Tableau 4 : Travaux effectués dans le département ................................................................. 14

Tableau 5 : Le transport alternatif ............................................................................................ 29

Tableau 6 : Les matériaux recyclables et leur utilisation ......................................................... 30

Index des images

Image 1 : UD dans l'Aisne.......................................................................................................... 7

Image 2 : Position de l'Aisne en France ..................................................................................... 7

Image 3 : Catalogue SETRA 1998............................................................................................. 9

Image 4 : structure type de chaussée ........................................................................................ 16

Image 5 : localisation des travaux sur la RD 20....................................................................... 17

Image 6 : Arrachement de la couche de roulement sur le RD 20............................................. 18



Image 9 : Réalisation de poutre pour stopper l'affaissement de rive........................................ 21

Image 10 : localisation des travaux sur la RD 81..................................................................... 22

Image 11 : Décollement de la couche de roulement sur le RD 81 ........................................... 23

Image 12 : Affaissement en rive de la RD 81 .......................................................................... 24

Image 13 : localisation des travaux sur la RD 969................................................................... 25

Image 14 : Déviation de Charly ............................................................................................... 25

Image 15 : carte géologique du département ........................................................................... 27


Juin 2009 Mémoire

Bibliographie

Catalogues de structures

Guide SETRA

Réseau routier national. Catalogue des structures types de chaussées neuves

Edition 1998

Catalogue

Structures types de Chaussées

Voiries départementales des Hauts-de-Seine

Conseil général des Hauts-de-Seine (92)

2002

Guide technique pour l’utilisation des matériaux régionaux d’Ile de France

Catalogue des structures de chaussées

Décembre 2003

Guide pour la construction des chaussées à faible trafic,

Bretagne – Pays de la Loire,

Club d’échange d’expériences sur les routes départementales

Groupe régional d’échange d’informations et de réflexions OUEST

2002

Guide régional chaussée : gestion, construction et entretien

Club d’échange d’expériences sur les routes départementales

Départements : Ariège, Aude, Aveyron, Haute Garonne, Gers, Lot, Tarn, Tarn et Garonne,

Haute Pyrénées, Pyrénées Orientales

2004

Techniques de construction

Guides pour le

• Retraitement en place au moyen de ciment

• Retraitement en place à froid à l’émulsion ou à mousse de bitume

• Recyclage à chaud en centrale des enrobés bitumineux

Association mondiale de la route

Guide technique LCPC

SETRA juillet 2003

(Retraitement en place à froid des anciennes chaussées)

Documents

Etudes des techniques routières adaptées au …eprints2.insa-strasbourg.fr/501/1/Microsoft_Word_-_Mémoire.pdf · l’entretient des routes et de la maîtrise d’œuvre des travaux