LAVOC - EPFL Laurent ARNAUD Fonctionnalité de lenrobé drainant Laurent ARNAUD Dr - HDR EPFL - LAVOC Journée technique du LAVOC 14 septembre 2005 Enrobé

LAVOC - EPFLLaurent ARNAUD

Fonctionnalité de l’enrobé drainant

Laurent ARNAUDDr - HDREPFL - LAVOC

Journée technique du LAVOC 14 septembre 2005

Enrobé drainant, oui ou non ?


historique rapide ...

« Découverte » ancienne :

• enrobé dense - enrobé ouvert• une évolution chaotique• un avis mitigé

Problèmes rencontrés


historique rapide ...

Problèmes rencontrés• arrachement• colmatage• entretien/réparation• viabilité hivernale• durée de vie


approche physique de ce matériau

Teneur en vides 14 - 30%

communicants > 15% Granulométrie discontinue:

faible prop. sable 10-12%

Teneur en liant relativement faible (gouttage)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tamis [mm]

Pas

sant

cum

ulé

[%]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Ref

us c

umul

é [%

]

0.09

0.12

5

0.25 0.

5 1 2

2.8 4

5.6 8

11.2 16

22.4

31.5 6345

DRA 11couche de roulement

Teneur en liant sur enrobé : 4.5 à 5.5%


Perméabilité à l’eau et air élevée

Limitation des projections et réverbération

Propriétés acoustiques Adhérence longitudinale

(vitesse)

Taille des pores Micro-structure Surface Densité de contact

Approche globale : acoustique, thermique, mécanique

caractéristiques physiques


approche physique de ce matériau

Teneur en vides connectés >15% Squelette rigide « Nature » des vides :

Vv

Vt

c Vvc

Vt

La notion de porosité est insuffisante


influences liées à la microstructure

Effets contradictoires– Rugosité: contact pneu-granulat

• adhérence (mise en place)

• émission acoustique+bruit aérien

– Porosité ouverte : • densité de contacts mécaniques

• absorption acoustique

• évacuation de l’eau: perméabilité

– Faible aspersion en cas de pluie

– Faible réverbération due à l’eau


propriétés acoustiques (1)

Structure poreuse:– Rugosité: contact pneu-granulat

• roulement interne véhicule

• émission externe: bruits aériens

– Porosité ouverte : absorption acoustique [Biot, 1956]



Hypothèses simplificatrices– milieu à simple porosité– diffraction négligeable sur les pores– squelette rigide (mvt négligeable):onde de compression phase fluide– air = fluide newtonien de viscosité – différentiel de vitesses fluide-

squelette: contraintes visqueuses, échanges thermiques

– régime laminaire



Cas du cylindre: air fluide dissipatif

rayon du pore R épaisseur de couche visqueuse:

v a

effets thermiques négligeables

R

v R

v

v R

v

v R

v



Cylindres non réguliers :notion de tortuosité

Structure complexe Multi-couches (complémentarité)

Confort Optimisation possible en fonction du

traffic, de la vitesse, ...


caractéristiques mécaniques (1)

mise en place, compacité (surface) teneur en liant basse

– surface développée, – gouttage

contact intergranulaire– réduction densité des contacts (surf., int.)– accroissement des efforts normaux, de

cisaillement

Granulat de qualité


caractéristiques mécaniques (2)

arrachement adhérence pneu-revêtement adhérence liant-granulat (dope,

renforts, fibres, ...) orniérage : limité porosité - vieillissement

Liant de qualité


caractéristiques hydrauliques (1)

mesure de perméabilité– horizontale

– verticale

en cas de pluie, limitation aspersion lors du roulage

limitation réverbération entretien (pompage)


caractéristiques hydrauliques (2)

évacuation des eaux

impact des joints de chaussée

limitation réverbération


caractéristiques thermiques (1)

vides remplis d’air : isolation thermique ?

Conduction

eq fct(a ,g,b , Rb3

Ra3 , Rc

3

Rb3 )

R a

RbR c

Bitume

g,g

Air

Granulat

b b

a a

,eq eq

approche théorique



superposition 3 modes de transmission de chaleur– conduction (transit par contact)

– convection (flux d’air)

– rayonnement

influence écoulement eau sur comportement thermique

Conduction

Convection Rayonnement



Convection Rayonnement

Conduction

comportement thermique spécifique

matériau plus « réactif » conditions de gel entretien hivernal système de giclage

automatique ?


recherches du LAVOC (1)

• Mesures acoustiques in situ A. Bhaskar

Mandat SR (Coll. Gilbert Monnay Ing.)

• Applicabilité des enrobés drainants sur Ouvrages d’Art

Mandats SR-VD et OFROU

• Propriétés mécaniques des enrobés drainants M. Pittet

Mandat VSS 1999/280 (Coll. avec EMPA)


mesures acoustiques in situ(2)

• mesure des émissions

• simulations

• réduction du

bruit

• comparaison de revêtements


Applicabilité des enrobés drainants sur

Ouvrages d’Art(3)

• identification des problèmes

• écoulement de l’eau

• analyse du comportement hivernal



Ouvrages d’Art(4)



Ouvrages d’Art(4)

Viabilité hivernale


utilisations - spécifications

Qualités incontestables Préconisations actuelles à améliorer Réflexion sur les matériaux à mettre en œuvre

– qualité granulats– propriétés des liants– vieillissement

Viabilité hivernale Domaines d’utilisations à optimiser: ville, autoroute, ... Alors oui aux enrobés drainants mais ...

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