PROJET DE FIN D’ETUDE ETUDE EN DETAIL DE …eprints2.insa-strasbourg.fr/486/1/Microsoft_Word_-_Rapport_Version... · français tels que le Béton Bitumineux Très Mince (enrobé

PROJET DE FIN D’ETUDE

ETUDE EN DETAIL DE L’ENROBE SMA (STONE MASTIC

ASPHALT) EN COMPARAISON AUX ENROBES FRANÇAIS

Auteur : GOURIER Orianne

INSA Strasbourg, spécialité Génie Civil, option Aménagement du Territoire

Tuteur entreprise : LAURENT Stéphane

Responsable des marchés Construction des routes, Composite Bois-Polymères, Industrie, Innovations

et Façonnage pour RETTENMAIER France.

Tuteur INSA : CHARDIGNY Eric

Directeur de LABINFRA.

Juin 2009

[Remerciements]

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Remerciements

Je tiens en premier lieu à remercier mes tuteurs : Monsieur LAURENT Stéphane, responsable du

département construction de route chez Rettemaier France, qui m’a proposé ce sujet de Projet de

Fin d’Etude et Monsieur CHARDIGNY Eric, directeur de LABINFRA. Merci à vous de m’avoir encadré

pendant ces 20 semaines.

Je remercie toute l’équipe de Rettenmaier France pour leur accueil chaleureux et leur soutien. Merci

à toute l’équipe commerciale et aux assistantes ainsi qu’à Monsieur OUVRAD Laurent, gérant de

Rettenmaier France.

Mes remerciements vont aussi à l’ensemble du personnel du laboratoire Le Foll. Merci aux

dirigeants de cette entreprise de m’avoir accueilli pour que je puisse réaliser des essais sur le SMA. Je

remercie spécialement Monsieur WILLEM Michel, responsable de laboratoire, pour ses conseils. Je

remercie aussi l’équipe de techniciens pour m’avoir aidé lors de la réalisation de ces essais.

Je remercie aussi l’équipe allemande de JRS à savoir Monsieur ERDLEN Horst responsable du

département construction de route, Monsieur ABELE Bernd et Monsieur HAUBER Frank,

commerciaux, Mademoiselle ERHART Manuela et Mademoiselle WEINSCHNK Carolin, assistantes.

Leur aide a été plus que précieuse dans mes recherches. Je tiens à remercier particulièrement

Monsieur GRAF Klaus pour m’avoir donné des informations sur le SMA. Mes remerciements vont

aussi à l’ensemble du personnel de l’entreprise pour m’avoir accueilli et aidé. Je remercie

spécialement Madame HERSACHER Katrin.

Je remercie aussi Mademoiselle FARIA Carolina de la filiale espagnole de JRS pour sa gentillesse à

mon égard et sa disponibilité lors de nos échanges mails.

Mes remerciements vont aussi à toutes les personnes que j’ai contactées et qui ont accepté de

répondre à mes questions.

Enfin, je remercie toutes les personnes qui, de près ou de loin, ont participé à ce projet, que ce soit

par leur aide en termes d’information ou simplement par leur soutien.

[Resumés]

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Résumé

Ce projet de fin d’étude s’est déroulé au sein de l’entreprise J.Rettenmaier & Söhne. Il a pour

but l’étude en détail du SMA (Stone Mastic Asphalt) en comparaison aux enrobés français tels que le

BBTM (Béton Bitumineux Très Mince), l’EME (Enrobé à Module Elevée) et la GB (Grave Bitume).

Le SMA est très peu utilisé en France contrairement à de nombreux pays dans le monde.

Le premier travail consistait à connaitre le produit et ses particularités dans le but de créer

des formulations pour l’étude en laboratoire. Une recherche bibliographique a porté sur la recherche

de performances du SMA, les retours d’expérience, ses différentes utilisations, l’étude des normes,

son coût, l’analyse de cycle de vie. Une étude en laboratoire a permis de comparer des résultats

d’essai (essais d’orniérage et PCG). Dans une dernière partie, des enrobés d’entreprise (Colas,

Eurovia, Sacer) sont comparés au SMA.

Les résultats de laboratoire montrent une meilleure résistance du SMA aux déformations

permanentes que le BBTM dans le cas d’utilisation de bitume modifié.

Summary

This end study project was made in the firma J.Rettenmaier & Söhne. The aim is the study in

detail of SMA (Stone Mastic Asphalt) in comparison with French asphalt as BBTM (Very thin layer

asphalt), EME (Asphalt with a high modulus) and GB (Asphalt used as base course).

SMA isn’t used in France unlikely to many others countries in the world.

The first work was to know what is SMA and its particularities, in order to create some

formulations for the study in laboratory. A bibliographic research was made to find performance of

SMA, past experience, its different using, standard study, the cost and life cycle cost analysis. A study

in laboratory allows comparing some results of tests (PCG and wheel tracking test). In the last part,

some asphalt of firma (Colas, Eurovia, Sacer) are compared to SMA.

Results of laboratory shows a better resistance of SMA against permanent deformation than

BBTM in the case of use of modified bitumen

Mots-clés : Enrobés, Recherche bibliographique, Laboratoire, Stone Mastic Asphalt

[Définition du projet]

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Définition du projet :

Objectifs :

Etudier en détail le SMA (Stone Mastic Asphalt) en comparaison aux enrobés français type BBTM /

EME / GB. L’étude portera sur des études bibliographiques sans oublier les aspects techniques,

commerciaux et réglementaires.

Structures :

Ce projet de fin d’étude se déroule en 3 phases. La première a lieu dans les locaux de la filiale

française de JRS (J.Rettenmaier & Söhne), à Saint-Germain en Laye. La première phase est un premier

contact avec le sujet. Elle est l’occasion d’une première recherche bibliographique et consiste surtout

en la préparation des essais de laboratoire. Le but de cette phase est donc de dégager les spécificités

du SMA, de proposer des formulations afin de pouvoir comparer les produits, d’établir un planning

d’essai et un quantitatif des matériaux.

La seconde phase se déroule dans le laboratoire de la société de construction routière Le Foll à

Corneville sur Risle dans l’Eure, Haute-Normandie. Le but est la réalisation d’essais notamment PCG

(Presse à cisaillement giratoire) et orniérage afin d’établir un premier comparatif entre les produits

français tels que le Béton Bitumineux Très Mince (enrobé utilisé en couche de surface), l’Enrobé à

Module Elevé, la Grave Bitume (enrobé utilisé en couche de liaison et de base) et le SMA.

La troisième phase se déroule dans les locaux de la maison-mère de JRS à Holzmüle en Allemagne.

Elle a pour but la recherche d’informations et de chantiers pour analyse du comportement du SMA

en situation réelle, la recherche de spécificités, la comparaison avec les enrobés « français », la

compilation des résultats d’essais des différents pays, l’analyse des résultats en fonction des normes.

Ce projet de fin d’étude fait suite au PRT effectué par Kasel Alexandre et Risser Julien, élèves en

dernière année du cycle d’ingénieur spécialité Génie Civil de l’INSA de Strasbourg.

Sommaire

Page 5

Sommaire Remerciements ....................................................................................................................................... 2

Résumé .................................................................................................................................................... 3

Summary ................................................................................................................................................. 3

Définition du projet : ............................................................................................................................... 4

Introduction ............................................................................................................................................. 7

1) Présentation entreprise .................................................................................................................. 8

1.1) J.Rettenmaier & Söhne............................................................................................................. 8

1 .2) Les produits ............................................................................................................................. 8

2) SMA : Généralités ............................................................................................................................ 9

2.1) Définition .................................................................................................................................. 9

2.2) Historique du SMA ................................................................................................................... 9

2.3) Les fibres pour SMA ............................................................................................................... 10

2.4) Pourquoi le SMA ? .................................................................................................................. 10

3) Recherches bibliographiques sur le SMA. ..................................................................................... 12

3.1) Les performances ................................................................................................................... 12

3.2) Exemples de chantiers et retours d’expérience ..................................................................... 46

3.3) Fonctionnement du SMA. ...................................................................................................... 50

3.4) Comparaison de normes/recommandations. ........................................................................ 50

3.5) Prix du SMA. ........................................................................................................................... 53

3.6) Analyse du cycle de vie........................................................................................................... 54

3.7) Utilisation du SMA en couche de liaison ................................................................................ 56

3.8) Utilisation du SMA en couche de base. .................................................................................. 58

4) Travaux préparatoires à l’étude en laboratoire ............................................................................ 59

4.1) Recherches préliminaires ....................................................................................................... 59

4.2) Choix des formules ................................................................................................................. 63

4.3) Planning .................................................................................................................................. 63

4.4) Estimation des quantités ....................................................................................................... 63

Sommaire

Page 6

5) Laboratoire Le Foll ......................................................................................................................... 64

5.1) Matériel utilisé ....................................................................................................................... 64

5.2) Résultat de PCG ...................................................................................................................... 67

5.3) Résultat d’orniérage ............................................................................................................... 67

5.4) Interprétations des résultats .................................................................................................. 68

5.5) Difficultés rencontrées. .......................................................................................................... 69

6) Comparaison produits français existants/SMA ............................................................................. 70

6.1) Fibrovia® (Eurovia) ................................................................................................................. 70

6.2)Viaphone® (Eurovia) ................................................................................................................ 70

6.3) Compoflex® (Screg) ................................................................................................................ 71

6.4)Drainoflex® (Screg) .................................................................................................................. 71

6.5)Mediflex® (Screg) .................................................................................................................... 72

6.6)Microville® (Screg) .................................................................................................................. 72

6.7) Rugoflex®(Screg) .................................................................................................................... 73

6.8)Sacerville® (Sacer) ................................................................................................................... 73

6.9) Microlith® (Sacer) ................................................................................................................... 73

6.10)Synthèse de la comparaison ................................................................................................ 74

Conclusions. ........................................................................................................................................... 75

Tables des illustrations .......................................................................................................................... 77

Liste des annexes ................................................................................................................................... 79

Introduction

Page 7

Introduction

JRS, producteur allemand de fibres de bois, de cellulose, de fruits et de céréales issues de ressources

naturelles et renouvelables, est présent dans le monde entier. Sa filiale française s’interroge sur les

moyens de favoriser l’utilisation de fibres de cellulose sur le marché de la construction routière en

France. En effet, ce type de produit est nettement moins utilisé en France que dans d’autres pays

européens et du reste du monde.

Le SMA (Stone Mastic Asphalt) est un enrobé dont la formulation comprend des fibres. Cet enrobé

n’est pas utilisé en France. Le but de ce PFE est donc de connaitre et d’appréhender ce produit d’un

point de vue « français ». C’est pour cela que ce projet de fin d’étude comprend une recherche

bibliographique pour connaitre les spécificités du SMA et faire un point sur les études déjà menées

sur ce produit ainsi que des essais de laboratoire réalisés suivant les normes en vigueur en France

afin de déterminer ces performances pour pouvoir comparer avec des produits français du type

BBTM, EME et GB.

Ce rapport comporte 6 parties. La première est une rapide présentation de l’entreprise JRS et de ses

produits. La seconde est une introduction au SMA en présentant quelques généralités sur cet

enrobé. La troisième partie est le résultat de ma recherche bibliographique sur le SMA. Elle aborde

les différentes performances du SMA, des exemples de chantiers, une comparaison des normes et

recommandations, le fonctionnement du SMA, ainsi que le coût et l’analyse de cycle de vie des SMA.

La quatrième partie résume les travaux préparatoires à l’étude en laboratoire. La cinquième partie

présente les essais de laboratoire et ses résultats. Le dernière partie présente une comparaison entre

des enrobés français d’entreprise et le SMA.

Présentation entreprise

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1) Présentation entreprise

1.1) J.Rettenmaier & Söhne.

J.Rettenmaier und Söhne (et fils) est une entreprise familiale. Créée en 1877, la société compte

actuellement plus de 1400 employés. Sa production annuelle est de 450 000 tonnes de fibres. Elle se

subdivise en BU (Business Unit) aussi appelées division:

• Pharmacie (excipients)

• Alimentaire (fibres de blé, d’avoine, de pommes, de cellulose)

• Filtration (adjuvants organiques de filtration)

• Chimie (Applications papiers, plastiques, enzymes)

• Applications industrielles (chimie du bâtiment, peintures, routes)

• Applications techniques (savon, traitement de surface, fumaison)

• Construction des routes (SMA, enrobé drainant, reprofilage sable enrobé)

• Nutrition animale (application chiens, chat, bovins…)

• Hygiène des animaux (litières pour chats, chiens, rongeurs)

• Façonnage / prestation de services

• Innovations (fibres additivées, nouveaux marchés)

15 sites de productions dans le monde, répartis de la manière suivante : en Finlande, aux Etats-Unis,

au Mexique, en Inde et en Allemagne dont le siège social qui se situe à Holzmuehle.

14 filiales dans le monde : Bénélux, République Tchèque, Angleterre, Finlande, France, Italie,

Amérique Latine, Pologne, Russie, USA, Mexique, Autriche, Chine, Japon et le siège en Allemagne.

Cette société possède également plus de 200 distributeurs dans le monde.

Ces divisions possèdent un point commun : l’utilisation de fibres avec un grand nombre de

fonctionnalités (liant, désintégrant, drainant, agent de compaction, de coulabilité, …).

1 .2) Les produits

En ce qui concerne la division « construction des routes », JRS propose plusieurs produits à base de

fibres de cellulose. L’origine de ces fibres est végétale. Elle provient du bois. Elle est utilisée comme

additif stabilisateur qui agit en tant qu’agent épaississant dans les mélanges bitumineux. JRS propose

plusieurs produits : ARBOCEL® ZG 8/1 (100% de fibres de cellulose compactées), VIATOP® premium

(90% de fibres et 10% de bitume), VIATOP® 66 (66,6% de fibres de cellulose et 33,3 de bitume),

VIATOP® Superior E (40% d’EVA, 50% de fibres et 10% de bitume), VIATOP® plus AD 10 (7% dope

d’adhésivité, 83% de fibres et 10% de bitume), VIATOP® plus CT 40 (40% de cire Sasobit et 60% de

fibres) .

SMA: Généralités

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2) SMA : Généralités

2.1) Définition

SMA : Stone Mastic Asphalt.

Il s’agit d’un enrobé à granularité discontinue contenant un fort taux de la classe granulaire la plus

élevée et un fort taux de filler. Les granulats concassés forment le squelette rigide du produit. Des

fines, du sable, des fibres et du bitume sont mélangés pour obtenir un mastic ou mortier bitumineux.

L’addition des aggrégats et du mortier forme le SMA. Ses particularités sont un fort taux de bitume

(aux environs de 7% pour une utilisation en couche de roulement) et un faible pourcentage de vide

(entre 2 et 6%).

Figure 1: Principe de composition du SMA

2.2) Historique du SMA

A partir des années 1960, des problèmes sont constatés sur les couches de roulement dûs

notamment à l’utilisation de pneus cloutés et à l’augmentation du trafic. L’idée de base pour

résoudre ce problème est un mortier bitumineux avec des aggrégats minéraux concassés 5/8mm. En

1968, la composition était la suivante : 75% d’aggrégats 5/8mm, 15% de sable 0/2mm, 10% de fines,

7% de bitume. La température du mélange était de 180°C. Le principal inconvénient de ce mélange

était le fluage du liant. Le SMA est ainsi né le 30 juillet 1968 grâce au constructeur allemand Strabag,

en utilisant des fibres en tant qu’additif stabilisateur pour éviter le fluage du liant.

Le premier projet en Allemagne date de 1968. L’usage des pneus cloutés fut interdit en 1972. Bien

que le succès du SMA fût très rapide, les premières spécifications ne voient le jour qu’en 1984 avec la

norme allemande ZTV-Asphalt 1984. Cette norme fut mise à jour en 1994 (ZTV-Asphalt 1994), puis

corrigée en 1998 (norme FGSV). Les dernières spécifications datent de 2001 avec la norme ZTV-

Asphalt 2001. En 1999, la production totale de SMA était de 5 200 000 tonnes. La surface de SMA

représente plus de 200 000 000 de km². Aujourd’hui la norme utilisée en Europe est la norme EN

13108-5, rédigée en décembre 2006, intitulée : Mélange bitumineux – Spécifications des matériaux –

partie 5 : Stone Mastic Asphalt.

SMA : Généralités

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2.3) Les fibres pour SMA

Les fibres influencent la viscosité du mélange bitumineux grâce à ses capacités d’absorption et son

réseau tri-dimensionnel. Le taux de bitume plus élevé permet un vieillissement moindre du SMA.

Le fluage du bitume est mesuré par le test Schellenberg connu aussi sous le nom de test d’égouttage

du liant. Cet essai est réalisé suivant la norme NF-EN 12697-18 : Mélange bitumineux – Méthodes

d’essai pour mélange hydrocarboné à chaud – Essai d’égouttage du liant. Cette norme date de

décembre 2004. L’essai consiste à préparer l’enrobé dans une éprouvette de 980ml puis à faire

sécher le mélange dans une étude à 170°C pendant une heure. L’éprouvette est finalement vidée

puis pesée. Si le poids du matériau restant est inférieur à 0,2% du poids total de matériaux alors nous

pouvons parler de bonne performance en terme de fluage.

Des tests de laboratoire ont été réalisés sur des SMA 0/11 S et des SMA 0/8 S (contenants des fibres

de cellulose) en faisant varier le taux de bitume. Les résultats sont présentés dans le tableau suivant :

SMA 0/11 S SMA 0/8 S

Taux bitume en % 6.5 6.8 7.1 7.4 7.2 7.4 7.6 7.8

Essai 1 (Résultats en %) 0,10 0,13 0,14 0,17 0,13 0,15 0,15 0,17



Essai 4 (Résultats en %) 0,11 0,16 0,14 0,18 0,13 - 0,15 0,19


Moyenne (en %) 0,11 0,14 0,15 0,17 0,13 0,15 0,16 0,17

Figure 2: Tableau récapitulatif des résultats du test Schellenberg

La valeur pour le fluage est toujours inférieure à 0,2 même pour des taux de bitume élevés.

Exemples de dosage des fibres :

Le VIATOP®premium est dosé à 0,3% du mélange et le VIATOP®66 à 0,45% du mélange. La différence

est dûe au fait que le VIATOP®66 est composé à 2/3 de fibres et 1/3 de bitume. On retrouve donc en

réalité, le même taux de fibres dans les 2 cas.

2.4) Pourquoi le SMA ?

Les principaux défauts relevés sur les routes sont : arrachement de granulats, fissurations, ornières,

faible adhérence, ressuage, …. Les défis à relever pour anticiper un réseau routier moderne sont

nombreux :

• Augmentation du trafic

• Augmentation des charges axiales

• Réduction des nuisances sonores

• Utilisation de matériaux recyclables

SMA : Généralités

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• Sécurité accrue

• Durabilité

• Confort du conducteur

• Nécessité de développer des solutions économiques

Le SMA prétend avoir les caractéristiques suivantes :

• Grande résistance à la déformation permanente (dûe à la formulation de l’enrobé)

• Excellente résistance au dérapage (en raison des qualités d’adhérence de l’enrobé)

• Projection d’eau réduite (grâce à l’évacuation rapide de l’eau en surface)

• Elimination de l’aquaplaning (grâce à l’évacuation rapide de l’eau en surface)

• Visibilité accrue du marquage au sol

• Réduction de l’éblouissement des feux de croisement en conduite de nuit

• Durabilité supérieure (car taux de bitume plus élevé)

• Niveau sonore bas

• Réduction des coûts de maintenance dans la durée (car la durabilité de l’enrobé est plus

élevée)

Le but de la recherche bibliographique est de chercher des informations (résultats d’études,

rapports,…) pouvant confirmer ou infirmer ces affirmations. Le résultat de cette recherche est traité

dans le paragraphe suivant.

Recherches bibliographiques

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3) Recherches bibliographiques sur le SMA.

3.1) Les performances

3.1.1) l’orniérage

1. Comparaison entre un SMA-10 et un microaglomerados F-10. (Etude comparative entre le mélange

bitumineux pour couche fine (Microaglomerados) et le SMA, Etude du laboratoire de Pavimentos e

ingeniria, 2004, Espagne)

Description : Le F-10 est surtout utilisé pour des forts trafics notamment les autoroutes. Les points

forts de ce produit sont : la résistance, diminution du reflet nocturne, un certain confort de conduite,

et une sécurité accrue. Par ces performances, il est assimilable à un BBTM. Cependant, le F-10

comprend plus de filler qu’un BBTM et a une teneur en vide plus faible (4-7% pour le F-10, 6-14%

pour le BBTM)

Les compositions granulaires des deux produits choisis sont très similaires.

Granulats

6/12

Sables

0/3 Filler

Chaux

hydratée Fibres Bitume

F-10 70,9% 15,1% 7,6% 0,9% - 5,4%

SMA 71,6% 12,2% 9,4% - 0,4% 6,4%

Figure 3: Tableau comparatif des compositions du SMA et du F-10

L’essai d’orniérage a été réalisé suivant la norme espagnole NLT 173-84. Il consiste à appliquer deux

charges d’essieu, un essieu de 13 tonnes et un essieu de 8,2 tonnes. L’essai a lieu dans une enceinte

chauffée à 60°. La durée de l’essai est de 2h. Les déformations sont mesurées à écart régulier (entre

30 et 45 minutes, 75 à 90 minutes, 105 à 120 minutes), cela permet de mesurer aussi la vitesse de

déformation.

Dans le cas de la comparaison SMA et F-10 pour un essieu de 13tonnes:

SMA – Charge équivalente de 13 tonnes

Temps [minutes]

Déformation [mm]

Vitesse de déformation

[mm/min x 10-3]

30 0.495 5.0

45 0.570

75 0.658 2.1

90 0.690

105 0.720 1.8

120 0.748

Figure 4: Déformation du SMA sous une charge de 13

tonnes

Figure 5: Déformation du F-10 sous une charge de 13

tonnes

F-10 – Charge équivalente de 13 tonnes

Temps

[minutes]

Déformation

[mm]


[mm/min x 10-3]

30 0.968 3.4

45 1.020

75 1.115 3.2

90 1.163

105 1.203 2.4

120 1.240


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Nous pouvons remarquer qu’en début d’essai, la vitesse de déformation est plus importante dans le

cas du SMA (5µm/min pour le SMA contre 3,4µm/min pour le F-10 entre 30 et 45 minutes), mais que

cette tendance s’inverse très rapidement (2,1µm/min pour le SMA contre 3,2um/min pour le F-10

entre 75 et 90 minutes). La vitesse de déformation se stabilise plus bas pour le SMA que pour le F-10.

En terme de déformations, nous remarquons que le SMA, au bout de 30 minutes a une déformation

deux fois plus faible que celle du F-10 et cela se maintient tout le long de l’essai.

Dans le cas de l’essai sous chargement de 8,2 tonnes, nous remarquons que le SMA se déforme

toujours moins vite que le F-10, mais les déformations sont plus importantes pour le SMA.

SMA – Charge équivalente de 8.2 tonnes

Temps

[minutes]

Déformation

[mm]


[mm/min x 10-3]

30 0.428 2.3

45 0.463

75 0.503 1.3

90 0.523

105 0.533 0.8

120 0.545

Figure 7: Déformation du SMA sous une charge de 8,2

tonnes

F-10 – Charge équivalente de 8.2 tonnes

Temps [minutes]

Déformation

[mm]


[mm/min x 10-3]

30 0.290 3.7

45 0.345

75 0.415 2.0

90 0.445

105 0.470 1.3

120 0.490

Figure 8: Déformation du F-10 sous une charge de 8,2

tonnes

Figure 6: Schéma comparatif des déformations du SMA et du F-10


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Il est à noter qu’en terme de déformations, les éprouvettes tendent vers la même déformation finale

(0,545 pour le SMA et 0,490 pour le F-10). Il aurait été intéressant de prolonger l’essai pour voir si les

deux courbes allaient se croiser ou tendre vers une asymptote commune.

Conclusion : Il semblerait que le SMA soit mieux adapté à un trafic fort que le F-10 (déformation

plus faible sous forte charge) mais nous pouvons remarquer que la différence de déformation ne

varie que très peu suivant la charge (0,748 mm à 13 tonnes et 0,545 mm à 8,2 tonnes). Le F-10, lui,

se déforme 3 fois plus (0,490 mm à 8,2 tonnes et 1,240 mm à 13 tonnes).

Pour les essais français, le relevé de mesure d’ornière a lieu au bout de 1000, 3000, 10 000 et 30 000

cycles sachant que chaque cycle dure environ 1 seconde, cela revient à relever les déformations au

bout de 17, 50, 167 et 500 minutes. Nous ne pourrons donc pas comparer les valeurs intermédiaires.

2. Etude de l’influence de la formulation et du bitume (Résistance des mélanges bitumineux modifiés

contre les déformations permanentes, journal du génie civil et du management, Professeur Piotr

Radzizewski, 2007, Lituanie).

Description : L’étude a porté sur différents enrobés dont le SMA soumis à des essais d’orniérage

pour différents stades de mûrissement, c'est-à-dire que les essais ont eu lieu aussi sur des

éprouvettes vieillies artificiellement.

Les essais ont eu lieu à 3 stades de mûrissement d’éprouvettes différents :

• Eprouvettes non-mûries

• Eprouvette avec un faible mûrissement

• Eprouvettes avec un fort mûrissement

Figure 9: Schéma comparatif des déformations du SMA et du F-10


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L’essai d’orniérage a suivi la norme anglaise: BS 598 PT : 110 : 1996. L’essai est réalisé dans une

enceinte chauffée à 60°C.

Les résultats indiquent la profondeur d’ornière maximale (Rd en mm) pour chaque mélange

bitumineux testé ainsi qu’un coefficient d’orniérage (RTS en mm/h).

• Eprouvettes non-mûries

Figure 10: Résultats d'ornière pour des éprouvettes non-mûries

Nous pouvons constater que le SMA possède la plus faible déformation en mm (environ 3,5 mm). Le

professeur Piotr fait remarquer que les mélanges bitumineux utilisant des bitumes modifiés ont de

bons résultats dans ce test concernant le paramètre RTS. Le SMA testé ici utilise un bitume pur

(35/50) et sa vitesse de déformation est légèrement supérieure à celle des mélanges en bitume

modifié.

• Eprouvettes à faible mûrissement :

Ces éprouvettes ont été « vieillies » artificiellement en les laissant deux heures à la température où

le bitume utilisé a une viscosité de 0,28 Pa. Les résultats sont visibles sur la figure suivante.


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Figure 11: Résultats d'ornière pour des éprouvettes à faible mûrissement

Nous constatons que, comme le cas précédent, le SMA possède la plus faible déformation en mm

(environ 2,8 mm).

• Eprouvettes avec un fort mûrissement

Ces éprouvettes ont été vieillies artificiellement en passant 5 jours dans une étuve chauffée à 85°C.

Les résultats sont indiqués sur la figure suivante :

Figure 12: Résultats d'ornière pour des éprouvettes avec un fort mûrissement

Nous constatons, comme dans les deux cas précédents, que le SMA possède la plus faible

déformation en mm (environ 2,5 mm).


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Conclusion : Cette étude prouve le bon comportement du SMA par rapport à l’orniérage en

fonction de son âge. Le professeur conclut son rapport de la manière suivante : « Cette étude

montre que les mélanges bitumineux dont la structure est composée d’un squelette rigide, d’un

fort taux de fines et dont les granulats sont entourés d’un épais mastic de bitume, ont une bonne

résistance à l’orniérage.»

Il explique aussi que la vitesse de déformation peut être influencée par l’utilisation d’un bitume

modifié.

3. Comparaison de résultats chantier /laboratoire (Formulation des enrobés à matrice de pierres

(SMA) selon la formulation du laboratoire des Chaussée, Bulletin Innovation Transport n°27 de juin

2006, Michel Paradis et Martin Routhier, Québec, Canada)

Description : après un bref historique du SMA, les auteurs s’intéressent à la structure du SMA. Ils ont

remarqué que « La performance remarquable des enrobés à matrice de pierre permet de resserrer

le critère de résistance à l’orniérage à 10 % pour 3 000 cycles ». En effet le critère utilisé pour un

enrobé de couche de surface est de 20 % pour 3 000 cycles soit deux fois plus important que pour

le SMA.

Une planche d’essai a été réalisée sur l’autoroute A20 en 2002. Des tests ont été réalisés sur des

échantillons prélevés sur chantier et sur des échantillons recomposés en laboratoire. Les résultats

sont indiqués dans le tableau suivant :

Figure 13: Comparaison d'ornière entre laboratoire et chantier

Nous pouvons remarquer que les résultats des échantillons prélevés sur chantier sont inférieurs à

ceux des échantillons recomposés en laboratoire. Ils sont très inférieurs aux recommandations de la

norme (10% d’ornières à 3000 cycles)

Une autre planche d’essai a été réalisée sur l’autoroute 55 en juillet 2003. Après 3 ans de service,

aucune ornière n’a été enregistrée.

Conclusion : Le SMA a un bon comportement aussi bien en laboratoire que sur chantier et a permis

de diviser par 2 le critère de performance.


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4. Comparaison entre un HRA (Hot Rolled Asphalt) et le SMA (Prévision des performances du SMA,

rapport de l’université d’Ulster, Suzanne Obert, 2000, Royaume Uni)

Description : Le but de cette étude était de comparer les déformations d’un HRA (Hot Rolled Asphalt)

et d’un SMA.

3 formules ont été testées : HMA 0/14, SMA 0/14 et SMA 0/10 pour 3 charges différentes : 190 N,

280 N et 370 N.

Les essais ont été réalisés à une température de 60°C. Un essai dure 8 heures. Il s’arrête au bout de

24 000 cycles.

Les mesures de profondeur d’ornière ont été prises toutes les minutes durant les dix premières

minutes, toutes les quinze minutes durant la première heure puis toutes les 30 minutes pour le reste

de l’essai.

Les résultats sont visibles sur le graphique suivant :

Figure 14: Résultats d'ornières selon différentes charges

La mesure de vitesse de déformation a donné les résultats suivants :

Charge (N) HRA 14 (mm/h) SMA 10 (mm/h)

190 2,12 0,45

280 3,16 0,60

370 4,01 0,70

Figure 15: Vitesse de déformation SMA-HMA

La vitesse de déformation du SMA est 5 fois plus petite que celle du HRA.


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Les échantillons testés ont été réalisés suivant la norme BS 594. Une différence est cependant

notable : le bitume utilisé pour le HRA avait une pénétrabilité de 50 alors que celui utilisé pour le

SMA avait une pénétrabilité de 100. Le taux de bitume pour le HRA était de 8,3% contre 7% pour les

SMA. Les SMA ont été conçus avec des fibres à une teneur de 0,33% en poids. Le HRA ne comprenait

pas de fibres.

Aucune explication n’est fournie pour expliquer les résultats largement supérieurs du SMA sur le

HRA.

Conclusion : les performances du SMA sont 5 fois supérieures à celle du HRA quelque soit le

chargement, cependant le taux de bitume élevé pour le HRA (sans rajout de fibre) peut expliquer

ses mauvais résultats.

5. Retour d’expérience à Maryland sur l’utilisation du SMA (Performance des revêtements en SMA à

Maryland, Larry – Burke – Schwartz, 2003, Etats-Unis)

Description : Le Maryland est un état de l’Est des Etats-Unis. L’utilisation du SMA dans cet état

remonte à 1992. Entre 1992 et 2003, 85 projets ont été réalisés avec du SMA totalisant une distance

de 1300 miles (environ 2100 km). Majoritairement deux SMA ont été utilisés : le SMA 0/12,5 et le

SMA 0/19. Un projet utilisait du SMA 0/9,5 mais il n’a pas été retenu dans l’étude.

Les résultats pour l’orniérage ont été les suivants :

Figure 16: Résultats ornières au Maryland

Nous constatons que les projets utilisant le SMA 0/12,5 sont plus récents (Pas de données

supérieures à 5 ans). Pour 5 ans de service, l’orniérage moyen est de 0,13 pouces (environ 3,3 mm).


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Pour le SMA 0/19, certains projets ont dix ans. Au bout de 10 ans, l’orniérage moyen est de 0,14

pouces (environ 3,5 mm). L’orniérage est donc moins important dans le cas d’utilisation d’une classe

granulaire plus grande.

En terme de vitesse de déformation, les résultats ont été les suivants :

Figure 17: Vitesse de déformation au Maryland

La vitesse la plus souvent relevée est de 0,02 pouces par an (0,5 mm/an). Cette valeur est la même

pour le SMA 0/12,5 et le SMA 0/19. Si on réfléchit par rapport à la moyenne des valeurs relevées,

nous obtenons les résultats suivants.

Variation d'ornière en mm/an

Taille Nombre de projet Minimum Maximum Moyenne

12,5 12 0,175 1,925 0,85

19 56 -2,175 1,725 0,2

Figure 18: Moyenne des vitesses de déformations

La conclusion de l’article est la suivante : « Les performances du SMA à Maryland sont

remarquables. De très faibles ornières ont été observées même dans le cas de surface avec dix ans

de service. D’autres avantages notables du SMA sont : la réduction du bruit et la réduction de

projection d’eau. Certaines sections ont même un meilleur aspect maintenant que lorsqu’elles ont

été ouvertes au trafic pour la première fois ».

6. Retour d’expérience aux Etats-Unis (Performances des SMA aux Etats-Unis, rapport du NCAT

National Center for Asphalt Technologie,Brown-Mallick-Haddock-Bubowski, janvier 1997, Etats-Unis)

Description : Cette étude porte sur une centaine de projets réalisés aux Etats-Unis. Le plus ancien

date de 1991.


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La répartition des projets en fonction de l’année de construction est la suivante :

Figure 19: Nombre de projets en fonction de l'année de réalisation

Le relevé d’orniérage est le suivant :

Figure 20: Relevé d'orniérage

Près de 90% des projets présentent des ornières inférieures ou égales à 4mm. Presque 25% des

projets ne présentent pas d’ornière. Dans ces projets, 4 datent de l’année 1993 (soit 4 ans de

service).

La conclusion de ce rapport indique « La résistance à l’orniérage est excellente, surtout si nous

prenons en considération le fort trafic auquel est soumis la plupart des projets ».


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La plupart de ces projets portent sur des SMA 0/19 et des SMA 0/12,5.

Une étude réalisée en Avril 2003 s’interrogeait sur la possibilité de réduire les classes granulaires tout

en gardant de bonnes performances. Cette étude a été publiée au NCAT sous le nom « POTENTIAL OF

USING STONE MATRIX ASPHALT (SMA) FOR THIN OVERLAYS »

La conclusion a été que l’utilisation du SMA en classes granulaires plus fines (0/4,75 et 0/9,5) est

une option viable. Les résultats du test d’orniérage indiquent une aussi bonne résistance que dans

le cas d’utilisation de classes granulaires plus grandes.

7. Retour d’expérience dans 3 länder (Document sur la durabilité des couches de surface en SMA et en

asphalte coulé utilisé sur des chaussées séparées, professeurs Steinhoff et Pätzold, mai 1998,

Allemagne)

Description : Dans cette étude, 3 länder ont été étudiés : Baden-Wurttemberg (218 chantiers

construits entre 1987 et 1995), Bavière (217 chantiers construits entre 1988 et 1997) et

Niedersachsen (295 chantiers construits entre 1992 et 1996). En tout, 730 chantiers ont été observés

pour cette étude.

Les résultats de l’orniérage par région sont visibles sur les schémas ci-dessous :

Figure 21: Résultats d'ornière dans le Baden Wurttemberg


Page 23

Figure 22: Résultats d'ornière en Bavière

Figure 23: Résultats d'ornière en Niedersachsen


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Dans les 3 länder, au bout de 5 ans l’orniérage moyen est inférieur à 5 mm. Dans les cas les plus

anciens (10 ans de service), l’orniérage moyen est de l’ordre de 5 à 6 mm.

Le SMA étudié ici est un SMA 0/11. En vitesse de déformation nous obtenons 0,55 mm/an. Cette

valeur est inférieure aux valeurs trouvées dans l’étude menée au Maryland (0,85 mm/an pour du

SMA 0/12,5).

Conclusion : Sur les 3 régions, pour des durées de service de 10 ans, l’orniérage est inférieur à 6

mm.

3.1.2) Durabilité

1. Etude sur la durabilité des enrobés européens (Revêtement à longue durée de vie – version

technique, rapport de l’EAPA Association Européenne des Revêtements bitumineux, juin 2007,

Europe).

Description : L’European Asphalt Pavement Association a comparé la durabilité de différents produits

européens dont le SMA. Les produits testés sont les suivants :

1. Asphaltic concrete (AC)

Enrobé à formule continue ou discontinue dont les granulats forment un squelette dense. L’enrobé

est souvent utilisé comme étant la couche de surface basique.

2. Asphalt Concrete for Very Thin Layer (AC-VTL)

Enrobé pour couche de surface, utilisé en épaisseur mince (20 à 30 mm d’épaisseur) dans lequel la

granularité est généralement discontinue pour former un contact inter-granulats et qui procure une

texture de surface ouverte. Ce type de mélange est souvent utilisé en France et porte le nom de

BBTM (Béton Bitumineux Très Mince)

3. Soft Asphalt (SA)

Mélange de granulats et de bitume mou. Ce mélange flexible est souvent utilisé dans les pays

nordiques pour des routes secondaires.

4. Hot Rolled Asphalt (HRA)

Il s’agit d’un enrobé dense, à formule discontinue dans lequel le mortier composé de sable et de

fines et le bitume à haute viscosité sont les principaux acteurs de la performance en couche de

surface. Les granulats possèdent une bonne résistance au polissage. Il s’agit d’un asphalte dense sur

lequel des gravillons sont épandus et roulés à chaud. Ce type d’enrobé très résistant est souvent

utilisé au Royaume-Uni.

5. Stone Mastic Asphalt (SMA)

Enrobé à formule discontinue composé de granulats concassés associés avec un mastic bitumineux.

Ce mélange est souvent utilisé en couche de surface lorsqu’une grande stabilité est nécessaire. Il

possède aussi de bonnes propriétés en terme de réduction de bruit.


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6. Mastic Asphalt (MA)

Enrobé dont les vides sont comblés par un fort taux de filler et de bitume. Il s’agit d’un mélange

durable utilisé en couche de surface dans de nombreux pays.

7. Porous Asphalt (PA)

Enrobé conçu pour que les vides forment un réseau permettant le passage de l’eau et de l’air dans le

but d’avoir de bonnes capacités phoniques et de drainage.

8. Double Layered Porous Asphalt (2L-PA)

La couche située au dessus comprend des granulats 4/8 et a une épaisseur de 25 mm. La seconde

couche est un enrobé poreux composé de granulats 11/16. L’épaisseur totale est d’environ 70mm.

En raison de la faible épaisseur de la première couche (réduction des vibrations dûes aux pneus), ce

mélange est plus silencieux qu’un enrobé poreux simple.

9. Asphalt Concrete for ultra Thin Layer (UTLAC)

Enrobé de surface d’épaisseur variable entre 10 et 20 mm à formule discontinue pour avoir un bon

contact inter-granulats et pour avoir une bonne ouverture de la texture en surface.

L’étude a différencié l’utilisation des enrobés sur des routes principales et sur des routes

secondaires. Les résultats sont visibles sur les graphiques suivants :

Figure 24: Durabilité pour routes principales


Page 26

Figure 25: Graphique durabilité pour routes principales

Figure 26: Durabilité pour des routes secondaires

Figure 27: Graphique durabilité pour routes secondaires


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Conclusion : Nous pouvons constater que dans les deux cas d’utilisation (routes principales et

routes secondaires), le SMA possède une excellente durabilité par rapport aux autres produits

testés.

Si nous comparons les valeurs trouvées pour le SMA et celles des AC-VTL (qui comprennent le

BBTM), nous remarquons que le SMA a une durabilité deux fois supérieure dans le cas des routes

principales (20 ans contre 10 ans en moyenne), et que dans le cas de routes secondaires, le SMA

dure 8 ans de plus (20 ans contre 12 ans).

Dans le rapport de l’EAPA intitulé « Heavy duty surfaces-The arguments for SMA », les auteurs

rapportent que « 30 ans après leur construction, les premières sections construites en SMA sont

encore utilisées sans qu’il y ait eu besoin de maintenance importante. »

2. Recommandation de l’armée suisse (Instruction Technique – Routes et places de l’armée –

Entretien et conversion de la valeur, Département fédéral de la défense, de la protection des

populations et des sports, 2003, Suisse)

Description : l’armée suisse recommande 2 types de revêtements pour dalle en béton : le béton

bitumineux pour couche très mince (AC-VTL) et le SMA.

En terme d’intervalle d’entretien, le béton bitumineux est à entretenir tous les 12 à 14 ans en

fonction du trafic. Le SMA est à entretenir tous les 16 à 18 ans aussi en fonction du trafic.

Conclusion : Le SMA dure donc 4 ans de plus que le AC- VTL.

3.1.3) Bruits

1. Chiffres par pays (Heavy Duty Surfaces – les arguments pour le SMA, EAPA, 1998, Europe)

Description : Ce rapport indique que le SMA possède de bonnes qualités phoniques. Certains chiffres

sont relevés dans le tableau suivant :

Pays

Type de

SMA Réduction en dB(A) Référence

Allemagne

V = 50km/h 0/5 0/8 + 2.0 à - 2.0 AC 0/11

Italie

V=110km/h 0/15 + 5.0 à 7.0 AC 0/15

Pays-Bas

V=60-100km/h

0/6 + 1.4 à 1.6

AC 0/16

0/8 + 0.2 à 0.6

0 à - 2.0

0/11 0.8 à - 0.5

1.0 à 3.0

Royaume-Uni

V=70-90km/h

0/6 +5.3 à 5.2

HRA 0/10 + 3.5 à 3.2

0/14 + 2.7 Figure 28: Réduction de bruit selon les pays


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Les valeurs négatives indiquent une augmentation du niveau sonore par rapport à la référence. Nous

pouvons noter des réductions de bruit allant jusqu’à 7db(A).

Il est à noter que vu les bons résultats au Royaume-Uni, la mairie de Londres a décidé de favoriser

l’utilisation du SMA dans la ville. Elle reconnait « les qualités environnementales du SMA en

diminuant les nuisances sonores dues aux déplacements des véhicules » (source : « Final

implementation plan – Chapter 9 environmental Aspects and statement », 2004)

2. Etude du bruit en fonction du revêtement utilisé (Prescription administratives et techniques pour la

préparation d’éléments de planification en matière de lutte contre le bruit, IBGE Institut Bruxellois

pour la Gestion de l’environnement, 1998, Belgique)

Description : Dans cette étude, différents revêtements routiers ont été testés dont le SMA. Les

mesures de bruit ont été effectuées de deux manières différentes. La première méthode (Controled

pass by : CPB) consistait à enregistrer les bruits de la route à une distance de 7,5 m. La seconde

méthode (Close proximity : CPX) utilisait un micro installé à proximité d’une roue qu’on faisait rouler

sur la surface à tester. Pour chaque méthode, les mesures ont été faites à des vitesses différentes.

Pour la méthode CPB, les mesures ont eu lieu à 30, 50 et 70 km/h. Pour la méthode CPX, les mesures

ont eu lieu à 30, 40, 50, 60 et 70 km/h. Les revêtements routiers testés sont ceux présents dans la

région de Bruxelles-Capitale. Les résultats ont été les suivants :

Figure 29: Résultats du niveau sonore avec la méthode CPB

Dans le cas de la méthode CPB, nous pouvons remarquer que le SMA obtient de bons résultats mais

inférieurs à ceux d’un BBdr (Béton Bitumineux Drainant, il s’agit d’un enrobé drainant comportant

entre 20 et 25% de vide). En terme de dB(A), le SMA varie entre 64 dB(A) à 30 km/h et 74 dB(A) à 70

km/h.


Page 29

Figure 30: Résultat du niveau sonore avec la méthode CPX

Dans le cas de la méthode CPX, nous remarquons comme précédemment les bons résultats du SMA

mais toujours inférieurs à ceux du BBdr. On peut noter néanmoins que les valeurs sont très proches.

Les valeurs trouvées pour le SMA varient entre 80 et 93 dB(A).

Conclusion : dans les deux cas, le SMA obtient de bons résultats mais toujours inférieurs à ceux du

BBdr. La différence de résultats entre les deux méthodes s’explique par le procédé utilisé. La

méthode CPB prend en compte le bruit global de la route mais à une distance plus lointaine. La

méthode CPX tient uniquement compte de l’interaction pneu-revêtement à une distance de

quelques cm.

3. Comparatif du bruit en fonction du revêtement utilisé et de l’usage (autoroute ou route urbaine)

(DRI-DWW thin layer project, DRI Institut danois de la route DWW Institut hollandais de l’ingénierie

hydraulique et routière, 2004 -2007, Danemark et Pays-bas)

Description : Cette étude a analysé le bruit dû à différents types de revêtement en couche mince, en

fonction du type d’usage (route urbaine ou autoroute) et des véhicules (voitures légères ou camions).

Les mesures en site urbain ont été effectuées dans la ville de Randers. La méthode utilisée était la

méthode CPB, la vitesse de référence est 50 km/h, la température était de 20°C. L’étude a porté sur

un trafic constitué de voitures légères. La référence est un DAC 11. Les résultats sont les suivants :


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Figure 31: Evolution du niveau sonore sur 2 ans

Nous pouvons remarquer que le SMA a les valeurs les plus faibles, 69 dB au bout de deux ans. En

deux ans la variation de bruit est proche de 0 (+0,1 dB).

Figure 32: Evolution de la réduction du niveau sonore sur 2 ans

Conclusion : Par rapport au bruit de la référence au même âge, le SMA est le plus silencieux au

bout de deux ans. Le SMA a donc un bon comportement phonique sur les premières années

d’utilisation.

Les mesures sur autoroute ont été relevées sur la M64. En effet, la construction de cette nouvelle

autoroute a permis de mettre en place différents revêtements. La section test mesure 10 km de long.

Le trafic est estimé à 7100 véhicules par jour.


Page 31

Les enrobés testés sont de 3 types :

Pour les SMA : SMA 6, SMA 6+ (cela signifie qu’une part plus importante de la grande fraction

granulaire a été rajoutée) et SMA 8.

Pour les BBTM : BBTM 6 classe 2, BBTM 8 classe 1, BBTM 8 classe 2.

Pour les bétons bitumineux ultra mince : UTLAC 6 et UTLAC 8.

Dans ce test, le AC60 et AC 80 ont été rajoutés.

La référence est un DAC11, une deuxième référence a été utilisée appelée M10.

Pour les voitures légères, la vitesse de référence était de 90km/h. Les résultats ont été les suivants :

Figure 33: Relevé du bruit pour des voitures légères

On remarque que plus la granularité est faible, plus le revêtement est silencieux. En effet, le quatuor

le plus silencieux est composé d’enrobé dont le plus grand diamètre des granulats est 6 mm.

Conclusion : Les SMA se comportent bien, leurs valeurs de bruit trouvées sont toutes inférieures à

celle de la référence DAC11.


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Dans le cas de camions, la vitesse de référence est de 80km/h. Les résultats ont été les suivants :

Figure 34: Résultats du bruit dans le cas de poids lourds

Conclusion : Les deux revêtements les plus silencieux sont des SMA. Le SMA 8 est plus silencieux

que le BBTM6-cl2 d’environ 0,5db.

Le chercheur danois Bent Anderson conclut cette étude en recommandant l’utilisation pour des

couches de surface silencieuses des SMA et des BBTM cl2.

4. Conception du SMA NR (Noise reducing, Reduction de bruit) (Noise reducing SMA NR, présentation

du 29 mars 2007, Kerstin Gärten ingénieur à la Direction des autoroutes de la Bavière du Nord,

Allemagne)

Description : Le bruit peut être diminué par un taux de vide important dans l’enrobé. C’est pourquoi

il a été développé des SMA avec un pourcentage de vide plus important que des SMA

conventionnels.

Cette étude compare un SMA 0/8 avec un SMA 0/8 NR et un SMA 0/5 NR


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La composition des produits est la suivante :

Figure 35: Composition du SMA NR

Nous pouvons noter que le taux de vide dans la couche posée est de l’ordre de 10 à 15 % contre 2 à 6

% dans un SMA conventionnel.

Ces trois revêtements ont été testés sur la voie rapide A93. Le tronçon test mesure 3,9 km. La

méthode de mesure est celle du CPB. La référence est un Mastic Asphalt.

Section km Surface Température

(°C)

Nombre de

véhicules

Vitesse

(km/h)

Bruit

(dB(A))

Réduction de bruit

(dB(A))

162,57 0/8 S 20 94 132 83,9 1,3

164,393 0/8 NR 19 203 137 81,3 3,9

165,708 0/5 NR 17 182 114 81,5 3,7

Figure 36: Mesure du bruit sur la section test

Conclusion : en optimisant le SMA, nous pouvons réduire de presque 4dB le bruit par rapport à la

référence.

3.1.4) Adhérence

1. Etude de l’évolution de l’adhérence en fonction du revêtement utilisé ( DRI-DWW thin layer project,

DRI-DWW, 2004-2007, Danemark et Pays-Bas)

Description : En même temps que l’étude sur le bruit, le Danemark Road Institute a étudié

l’adhérence des différents revêtements. L’étude a porté sur des sections d’autoroutes. Il s’agit des


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autoroutes M10 et M64. Ces relevés ont eu lieu à des périodes différentes, ce qui permet de voir

l’évolution de l’adhérence dans le temps.

Sur l’autoroute M64, les relevés ont été effectués en septembre 2006 et mai 2007. Les résultats sont

visibles sur le graphique suivant :

Figure 37: Evolution de l'adhérence sur 8 mois

Nous remarquons que, quelque soit l’enrobé utilisé, le coefficient d’adhérence augmente dans les 8

premiers mois après la pose. Initialement, les BBTM avaient les meilleures valeurs, 8 mois après les

SMA affichent de meilleures performances.

Sur l’autoroute M10 (Trafic : 84 000 véhicules/jours), les relevés ont eu lieu juste après la pose du

revêtement et deux ans après. Les résultats sont visibles sur le graphique suivant :

Figure 38: Evolution de l'adhérence sur 2 ans


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Sur deux ans, la baisse des valeurs est visible sur tous les types d’enrobés. Les meilleures

performances sont obtenues par l’UTLAC8. Le SMA6+ et le SMA8 ont des valeurs similaires. Au bout

de deux ans, la perte de friction est moins importante sur les SMA que sur la référence DAC 11 et le

AC80.

Conclusion : Sur ces deux résultats, nous pouvons remarquer que les valeurs trouvées ne semblent

pas dépendre de la granulométrie utilisée, en effet, des enrobés utilisant une granulométrie de

0/11 ont des résultats proches de ceux utilisant une granularité de 0/6.

2. Comparaison SMA-BBTM et performances des formulations 0/8 (Besoin en adhérence des

chaussées, SETRA : Service d’Etudes Techniques des Routes et Autoroutes, LRPC : Laboratoire Régional

des Ponts et Chaussées d’Angers, LAVOC : Laboratoire des Voies de Circulation de Lausanne, IVT :

Institur fur Verkehrsplanung, Transporttechnik, Strassen und Einsenbahnhau de Zürich, 1996, France)

Description : Ce rapport réunissait plusieurs études dont une portait sur l’expérimentation du niveau

d’adhérence et de la durabilité des enrobés 0/8.

Cette étude, réalisée à l’automne 1996 sur l’autoroute A75 dans le Puy-de-Dôme, consistait à

apprécier au cours du temps le compromis macrotexture-microtexture obtenu avec des enrobés très

minces de granularité 0/8. En France, les granularités utilisées sont 0/6 et 0/10. 5 formules ont été

testées : BBTM 0/6, BBTM 0/8, BBTM 0/10, SMA TM 0/8 et SMA UM 0/8.

Les valeurs ont été relevées après le passage d’un million de poids lourds.

Résultats :

Macrotexture.

La macrotexture est déterminée grâce à sa valeur à l’essai de hauteur au sable vrai (HSV), cet essai

s’appelle aujourd’hui PMT (Profondeur Moyenne de Texture).

Figure 39: Evolution de HSV en fonction du nombre de Poids Lourds

Nous remarquons que toutes les formules en 0/8 conserve leur HSV initiale. Le meilleur résultat est

obtenu pour le SMA UM 0/8 suivi du BBTM 0/10.


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Microtexture :

La microtexture est déterminée grâce au Coefficient Latéral de Frottement (CFL). Celui-ci a été évalué

pour deux vitesses : 40 et 90 km/h.

Figure 40: Evolution de CFL 40 en fonction du nombre de Poids Lourds

Figure 41: Evolution de CFL 90 en fonction du nombre de Poids Lourds

Les CFL40 sont identiques pour les trois formulations 0/8. Ces valeurs sont très voisines des BBTM

0/6 et BBTM 0/10.

Les valeurs CFL 90 sont très bonnes pour les trois formulations 0/8 mais sont inférieures aux valeurs

observées sur les BBTM 0/6 et BBTM 0/10.


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Conclusion de l’étude : Le calibre D = 8 mm semble en effet être un bon compromis entre 6 et 10

mm. Les fibres cellulosiques ajoutées aux SMA TM 0/8 et SMA UM 0/8 (5 % de la masse)

permettent d’obtenir et conserver dans le temps une adhérence satisfaisante sur une chaussée

soumise à des conditions hivernales sévères.

3 EAPA

L’EAPA, dans son rapport « Heavy Duty Surfaces – The arguments for SMA », note que la texture

du SMA lui permet de retenir l’eau plutôt à l’intérieur de la couche qu’en surface. Cela a pour

conséquence la réduction de l’éblouissement dû aux feux de croisement en cas de conduite de

nuit, l’amélioration de la visibilité du marquage au sol et la réduction de la projection d’eau.

3.1.5) Projection d’eau

Projection d’eau (NCAT Test track design, contruction and perfomance, NCAT, novembre 2002, Etats-

Unis)

Description: le NCAT a comparé les projections d’eau dûes à un enrobé SUPERPAVE et un SMA.

Les résultats sont visibles sur les deux photos suivantes :

Figure 42: Projection d'eau pour le SMA


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Figure 43: Projection d'eau pour le Superpave

Conclusion : La visibilité est améliorée dans le cas d’utilisation du SMA. Le SMA projette moins

d’eau que le SUPERPAVE.

3.1.6) Résistance à la fissuration

Résistance à la fissuration (Statuts australiens sur l’implantation du SMA, Charles Pashua directeur

technique de l’AAPA (association australienne des revêtements bitumineux), 2005, Australie

Description : il s’agit d’une étude comparative du comportement de différents enrobés face à la

fissuration. Le but de cette étude était d’évaluer les performances des différents enrobés.

Les enrobés étudiés sont les suivants :

• DGA : Dense Gap Asphalt

• OGA : Open Gap Asphalt (Béton Bitumineux poreux)

• SMA : Stone Mastic Asphalt

• Slurry : Enrobé coulé à froid

• Sprayed seal : enrobé superficiel d’usure


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Résultats de l’étude :

Figure 44: Fissuration à Keylor Park Drive

Sur ce schéma, nous voyons que le SMA a la meilleure résistance à la fissuration parmi les enrobés

étudiés. Les fissurations se sont développées rapidement dans l’enrobé coulé à froid, l’enduit

superficiel d’usure et l’asphalte dense. Les fissurations ne sont apparues dans le SMA qu’au bout de 2

ans. Si nous comparons le SMA et le béton bitumineux poreux, nous constatons qu’au bout de 8 ans,

80% des sections en béton bitumineux poreux présentaient des fissures contre seulement 50% des

sections en SMA. Après 10 ans de service, 20% des sections en SMA ne présentent aucune fissure.

Conclusion : Le SMA présente une bonne résistance à la fissuration comparé aux autres enrobés

australiens.

3.1.7) Performances globales

Comparatifs des performances des enrobés utilisés au Québec (Les enrobés du Ministère des

Transports Québécois : relation entre leurs caractéristiques, leur mise en œuvre et leurs performances

sur la route, conférence lors du colloque Bitume Québec de novembre 2008, Michel Paradis, ingénieur

au service des matériaux d’infrastructure du ministère des transports québécois, Québec)

Description : Lors de cette présentation, l’auteur a notamment un tableau comparatif des

performances des différents enrobés utilisés au Québec, en leur attribuant une note comprise entre

1 et 5 (1 étant la plus mauvaise note). Ce tableau, qui date de septembre 2007, est le suivant :


Page 40

GB

20

ESG

14

ESG

10

EG

10 EGA10

SMA

10

EGM

10 EC 10

EC

5

ESG

5 ECF

Couche B B-S S S S S S C C B S

Orniérage 5 4 4 4 4 5 4 2 1 1 3

arrachement 2 3 4 4 5 4 2 3 4 4 3

fatigue 2 2 3 3 4 4 2 3 3 5 3

fissures 1 2 3 3 5 4 2 3 3 4 2

macrotexture 3 3 1 5 1 5 1 2 1 1 1

bruit 2 2 3 4 3 4 3 2 2 2 1

cap de

support 5 4 3 3 4 4 3 1 1 1 1

Total 20 20 21 26 26 30 17 16 15 18 14

(1: Médiocre 2: Passable 3: Bonne 4: Très bonne 5: excellente)

(Couche: B - Base, S - Surface, C - Correction)

(En gras, les enrobés utilisé en couche de surface) Figure 45: Tableau comparatif des performances des enrobés utilisés au Québec

GB : Grave Bitume aussi appelée dans ce document enrobé pour couche de base

ESG : Enrobé Semi Grenu

EG : Enrobé Grenu

EGA : Enrobé Grenu à l’Amiante (il s’agit d’un enrobé grenu contenant 1,3% de fibres d’amiante et

une teneur en bitume plus élevé qu’un enrobé grenu conventionnel)

EGM : Enrobé Grenu Mince

EC : Enrobé de Correction

ECF : Enrobé Coulé à Froid

Conclusion : Nous nous apercevons que, de tous les enrobés étudiés ici (et plus spécifiquement des

enrobés utilisés en couche de surface), le SMA est le seul à obtenir toujours une note entre 4 et 5

pour tous les paramètres de performance. C’est pourquoi si nous additionnons ces notes, nous

trouvons pour le SMA 30 points, soit 4 points d’avance sur le EG-10 et le EGA-10.

3.1.8) Accidentologie.

1. Rapport sur les accidents à Queensland (Revue de l’utilisation du SMA à Queensland, Département

des routes principales, Rod Troutbeck-Chris Kennedy, septembre 2005, Australie)

Description : Ce rapport synthétise l’utilisation du SMA et ses conséquences notamment en terme

d’accident.

Le nombre d’accident a été relevé avant et après la mise en place de SMA.


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Celui-ci était de 40,6 accidents/km/100 millions de véhicules. Après mise en place du SMA, celui-ci

était de 40,7 accidents/km/100 millions de véhicules. Le SMA n’a donc pas influencé le nombre

d’accidents. Ce chiffre reste toutefois inférieur à la moyenne nationale qui est de 44

accidents/km/100 millions de véhicules. Le rapport note néanmoins que les motocyclistes ont moins

d’accidents sur les surfaces en SMA que sur toute autre surface.

En terme d’accident mortel, le chiffre avant la mise en place du SMA était de 0,77 accidents/km/100

millions de véhicules. Après la mise en place du SMA, ce chiffre était de 0,47 accidents/km/100

millions de véhicules, soit une diminution de 39% des accidents mortels. La moyenne nationale est

de 0,77 accidents/km/100 millions de véhicules. Le risque pour les motocyclistes d’avoir un accident

mortel est considérablement plus faible sur le SMA que sur les autres surfaces.

2. Exemple de la ville de Stirling (statuts australiens sur l’implantation du SMA, Charles Pashua, 2005,

Australie)

Description : la ville de Stirling a expérimenté le SMA sur la rue de Beauford.

Le nombre d’accidents a été relevé pour chaque année dans la période de Janvier 1998 à Décembre

2004. Le SMA a été mis en place en 2000. Les accidents ont été classés en fonction du lieu dans la rue

(Ligne droite, angle droit et tourne à droite) et en fonction de l’état de surface (mouillé ou sec).

Les résultats sont visibles dans le tableau suivant :

Année Ligne droite Angle droit Tourne à droite Ensemble de la rue

Mouillé Sec Total Mouillé Sec Total Mouillé Sec Total Mouillé Sec Total

1998 14 19 33 1 15 16 5 21 26 20 55 75

1999 13 26 39 3 21 24 9 21 30 25 68 93

2000 3 14 17 1 8 9 2 9 11 6 31 37

2001 5 22 27 3 7 10 6 30 36 14 59 73

2002 4 23 27 3 16 19 4 18 22 11 57 68

2003 5 21 26 4 13 17 6 25 31 15 59 74

2004 6 23 29 1 19 20 6 19 25 13 61 74

Moyenne

98-99 13,5 22,5 36 2 18 20 7 21 28 22,5 61,5 84

Moyenne

00-04 4,6 20,6 25,2 2,4 12,6 15 4,8 20,2 25 11,8 53,4 65,2

% de

baisse 66 8 30 -20 30 25 31 4 11 48 13 22

Figure 46: Relevé du nombre d'accident à Stirling

Conclusion : Nous remarquons que sur l’ensemble de la route, en moyenne, le nombre d’accidents a

baissé de 22% après la mise en place du SMA. La baisse est plus importante sur route mouillée

(48%). La diminution la plus importante est dans le cas de la ligne droite mouillée (baisse de 66% du

nombre d’accident).

3.1.9) Ecologie

1 .Possibilité de recyclage du SMA


Page 42

1.1 EAPA

Dans « Heavy Duty Surface- The arguments for SMA » en 1998, l’EAPA précise que le SMA est 100%

recyclable mais que l’utilisation de matériaux recyclables n’est pas possible dans le SMA en raison du

besoin de granulats de haute qualité et de la précision de la courbe granulométrique. Depuis la

publication de ce rapport, des études ont prouvé qu’on pouvait utiliser des matériaux recyclés

pour le SMA.

1.2 Etude du projet PARAMIX (Performance des enrobés à fort taux de recyclafe et recommandations

en Belgique, Dr A.vanelstraete, Belgique)

Description : Cette étude portait sur la possibilité d’intégrer 10 et 30% de produits recyclés dans du

SMA.

Cette étude faisait partie du projet PARAMIX qui visait à améliorer les techniques de recyclage. Cette

étude a été officiellement clôturée en 2004. Avant cette étude, les normes belges interdisaient

l’utilisation de produits recyclés dans les SMA.

L’essai a porté, pour le SMA, sur des sections tests de 310 m de long et sur une épaisseur de 3cm. La

technique utilisée était celle du recyclage à chaud. Le SMA était utilisé comme couche de surface.

L’exécution de la mise en place des produits a été réussie pour toutes les sections expérimentales

sauf pour le SMA avec 10% de produits recyclés car le mélange était trop froid pour être bien

compacté. Le SMA avec 30% de produits recyclés n’a posé aucun problème.

La conclusion de cette étude est qu’il est possible d’utiliser des enrobés SMA avec un fort taux de

recyclage sans perte de performance si les études sur les matériaux recyclés sont bien réalisées.

1.3 Projet SYLVIA (Rapport du projet SYLVIA – Revue des procédures de recyclage et de regénération,

P.Sanders, Royaume-Uni)

Description : dans ce rapport nous trouvons 3 tests portant

sur du SMA.

Le premier test a été réalisé sur une route d’accès près de

Renishaw, le 24 juin 2002. La section test se présentait comme

sur le schéma ci-contre.

Des échantillons ont été rapidement prélevés après la mise en

place du SMA pour être soumis à un test d’orniérage en

laboratoire.


Page 43

Les résultats sont visibles dans le tableau suivant :

Le fort taux de bitume trouvé dans les sections avec recyclage est supérieur à la prévision et est sans

doute plus responsable de ces résultats que l’ajout de recyclé. Les résultats peuvent aussi être dû aux

variations de la quantité de fines présentes dans le produit recyclé.

Une inspection visuelle a été faite en mai 2004. L’aspect visuel était bon sur l’ensemble de la section

à l’exception de deux déformations. L’une a été relevée dans la section contrôle et l’autre dans la

section contenant 30% de produit recyclé. Ces localisations correspondaient à l’emplacement d’un

vieux cours d’eau souterrain et d’une ancienne canalisation.

Le second test a eu lieu en Angleterre, près de Hertfordshire. La section test se présentait ainsi :

Figure 48: Schéma de la section test

La pose a eu lieu en janvier 2004. En juillet 2004, une inspection visuelle a montré que l’ensemble de

la section était en bonne condition. Aucune fissure ni d’arrachement de granulats n’ont été relevés.

Les tests d’orniérage réalisés n’ont pas montré de différence entre les sections avec et sans produit

recyclé.

Vitesse de déformation en mm/h

SMA contrôle 1,5

SMA 15% 1,9

SMA 30% 2,2

Figure 47: Vitesses de déformation


Page 44

Le troisième test a été réalisé au nord de Londres. Voici le schéma de la section test :

Figure 49: Schéma de la section test

La mise en place a eu lieu en août 2004, après une période de forte pluie. 6 échantillons ont été

prélevés pour chaque section (3 pour le test d’orniérage et 3 pour connaître le taux de bitume).

Les résultats sont les suivants :

Vitesse de déformation en mm/h

SMA contrôle 1,3

SMA 10% 1,2

SMA 30% 3 (2 échantillons seulement) Figure 50: Vitesses de déformation

Le résultat élevé pour le SMA 30% n’a pas été expliqué. La variation du taux de bitume est trop faible

pour pouvoir justifier cette valeur.

2. Etude sur la production de PM10 en fonction de la nature des granulats (PM10 en fonction des

pneus et du revêtement utilisé, Mats Gufstasson, ingénieur à l’institut national des routes et

transports suédois, 2005, Suède)

Description : Les PM10 sont des particules en suspension dans l’air de diamètre inférieur à 10

micromètres. Selon l’Organisation Mondiale de la Santé, ces particules sont responsables d’au moins

1,4% des décès dans le monde. Dans l’Europe des 25, presque 400 000 décès prématurés par an sont

dus à ces particules.

L’essai a été réalisé en laboratoire à l’aide d’un simulateur. Il s’agit d’un cercle de grand diamètre sur

lequel est posé l’enrobé à tester. 4 roues simulent le trafic. La vitesse est réglable.


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Le schéma suivant illustre la différence de production de PM10 entre un asphalte dense utilisant des

granulats granitiques et un SMA utilisant des granulats quartzites.

Figure 51: Production de PM10 en fonction du temps

Le SMA produit cinq fois moins de PM10 que l’asphalte dense. Il s’agit de la différence entre un

revêtement résistant et un revêtement moins résistant.

3. Enrobé tiède

L’autoroute A7, en Allemagne, a récemment fait l’objet d’une étude portant sur les enrobés tièdes.

L’entreprise Eurovia a posé un tronçon de 5,6 km de SMA 11 S à une température de 125°C à 130°C

au lieu des 160°C-170°C habituels. Cette réduction de température a permis de réduire les émissions

de C02 et d’hydrocarbures. Des évaluations sont en cours pour déterminer quelle a été la réduction

des émissions en terme de quantité.

3.1.10) Synthèse de la partie performance

Nous avons vu que de nombreux pays (essentiellement Europe et Amérique du Nord) ont pratiqué

des études sur le SMA pour vérifier ses performances. En terme d’orniérage, les résultats ont montré

un meilleur comportement pour le SMA que les autres produits utilisés au niveau national. Il est

difficile de comparer ces études entre elles en raison des normes différentes utilisées (voir en annexe

« comparaison des normes d’orniérage »). La durabilité du SMA sur d’autres produits européens a

été mise en avant par l’EAPA et est rappelée par l’armée suisse. Le SMA fait partie des revêtements

silencieux. Pour comparer les études de bruit, il faut tenir compte de la méthode de mesure utilisée,

de l’âge du revêtement, du lieu des mesures, du trafic. Nous pouvons retenir que le SMA a de bonnes

qualités phoniques qui perdurent au moins durant les deux premières années d’utilisation. De plus,


Page 46

de nouveaux SMA ont été conçus pour améliorer encore le niveau sonore. La structure du SMA lui

procure une bonne adhérence. Elle est certes plus faible lors de la pose que l’adhérence des BBTM

mais l’adhérence augmente rapidement dans les mois qui suivent, dépassant les performances du

BBTM. Ce temps est nécessaire pour éliminer la fine couche de bitume qui recouvre les granulats en

surface. Le SMA réduit la projection d’eau par rapport aux enrobés utilisés aux Etats-Unis. Cela est dû

à sa texture de surface. Cette texture est responsable aussi d’une amélioration de la visibilité en

conduite de nuit car elle réduit l’éblouissement dû aux feux de croisement. Le SMA a une excellente

résistance contre les fissures. Ses performances mécaniques globales le classent en tête des enrobés

québécois. En ce qui concerne les accidents, deux études ont été menées. La première notait que le

nombre d’accidents n’avait pas baissé mais que le nombre d’accidents mortels avait diminué de 39%

avec l’application du SMA. La seconde indique que, sur une route urbaine, le nombre d’accident avait

en moyenne diminué de 22%. Il est possible d’utiliser des produits recyclés dans le SMA sans perte

de performance à condition que des études préalables soient réalisées sur le produit recyclé. Le taux

de produits recyclés peut aller jusqu’à 15%. L’origine des granulats utilisés dans les formulations

d’enrobé peut permettre de réduire jusqu’à 5 fois la production de PM10, en privilégiant des

granulats quartzites. Il est aussi possible d’adapter le SMA afin de pouvoir le poser à une

température plus faible, réduisant ainsi la quantité d’émission de CO2 et d’hydrocarbures.

3.2) Exemples de chantiers et retours d’expérience

Le premier chantier SMA a été réalisé en Allemagne dans la ville de Wilhelshaven en 1968. Il

s’agissait de la rue nommée : Freiligrath strasse. Le SMA mis en place était un SMA 0/11. En 1999,

soit plus de 30 ans après sa construction, cette route était encore en bonne état. 5 ans après, une

intersection a été construite avec un SMA 0/11 dans la même ville. Ce croisement est en bon état

aujourd’hui.

Le SMA est aujourd’hui utilisé dans plus de 150 pays dans le monde (voir exemple de chantier en

annexe). Il est principalement utilisé pour des routes et autoroutes mais aussi pour des usages plus

divers tels que les tunnels, les aéroports, les circuits automobiles,…

3 .2.1) Routes

Le rapport « Document sur la durabilité en couche de surface des SMA et des GA dans les rues à

chaussée séparée – une étude-pilote » rapporte une bonne résistance à l’orniérage (voir paragraphe

3.1.1). L’orniérage relevé étant de 4-5 mm après 10 ans de service. Le SMA a résisté à une forte

augmentation de trafic et à des températures élevées notamment celles de l’été 1995. Il est donc

adapté à un fort trafic (trafic maximal étudié : 18 000 véhicules/jour, soit 6,5 M de véhicules/an), et

possède une bonne durabilité. Les mesures ont été relevées sur des routes ouvertes au trafic depuis

1988. Cette étude s’est achevée en 1998. Cette étude a porté sur 720 chantiers. Cependant, les

chantiers étudiés ont tous été réalisés avec du SMA 0/11 utilisé en couche de surface, cette étude

n’apporte pas d’information sur les caractéristiques des autres classes granulaires de SMA ni sur son

utilisation en autre couche de structure.


Page 47

L’évolution du SMA entre 1970 et 1998 est visible sur le schéma suivant :

Figure 52: Evolution de la production d'enrobé en Allemagne de 1959 à 1995 en surface (m²)

Nous pouvons constater qu’en 1995, presque (95%) toutes les nouvelles routes étaient réalisées en

SMA.

Le SMA est utilisé au Etats-Unis depuis 1991. Les rapports du NCAT font état d’excellents résultats

après plus de 6 ans de service. Dans l’état de Maryland, les premiers chantiers datent de 1992 et les

études réalisées en 2003 montraient un orniérage faible et une bonne tenue dans le temps.

A Queensland (Australie), les premiers chantiers datent de 1997. Le graphique suivant montre

l’évolution du SMA dans cette région.


Page 48

Figure 53: Evolution de la production d'enrobé dans le Queensland entre 1994 et 2005

A Sydney (Australie), une route a été testée avec un dérivé du SMA intitulé Fricseal. Ce produit a été

posé en décembre 1999 sur l’avenue Evans. Avant les travaux, cette route présentait des fissures

importantes dues aux passages répétés de bus. 6 ans après, en septembre 2005, la route présentait

une bonne adhérence. Aucune fissure ou ornière n’a été relevée.

Lors de la journée Bitume Québec du 25 mars 2003, Vince Aurilio et Richard Parizeau ont présenté

une conférence intitulée : « SMA : Applications et développement récent des enrobés à matrice de

pierre ». Ils citent l’exemple de l’autoroute 401. Cette autoroute a été construite en 1996. La section

en SMA représente 11 km de long. Le trafic est composé à 20% de poids lourds. En terme de

performance, 7 ans après la pose, les ornières était inférieures à 5mm et les fissurations étaient

inférieures aux fissurations relevées dans la section test.

3.2.2)Tunnels

En 2008, l’EAPA a publié un document intitulé « Asphalt pavements in tunnel ». Ce document met en

avant les qualités qu’un revêtement routier utilisé en tunnel doit avoir. Ces qualités sont les

suivantes :

• Adhérence

• Sécurité dans l’utilisation et en cas d’accident

• Visibilité (reflet de lumière)

• Uniformité longitudinale et transversale

• Réduction de bruit

• Coût efficient (construction + maintenance)

• Durabilité


Page 49

Le document cite ensuite plusieurs exemples de tunnels, dont certains ont été réalisés avec du SMA.

Ces exemples sont référencés dans le tableau suivant :

Pays/lieu longueur année SMA Remarque

Prague 1200 m 2004 SMA en couche de surface sur 35mm Moins cher qu'une route en béton

Danemark

Resund tunnel 3516m 2000

SMA16 en couche de surface sur

35mm 2 x 2 voies

Danemark

Limfjords tunnel 582m 1992

SMA en couche de surface sur 34mm

2 X2 voies. Couche de surface non

refaite depuis 1992

Slovénie 260m

SMA11 en couche de surface sur

40mm

United kingdom

Dartford tunnel 1600m 2000

SMA14 en couche de liaison sur 35mm Un des plus forts trafics d'UK

United Kingdom

Tyne tunnel 1550m SMA14 en couche de surface sur

40mm

Nécessité de ne pas fermer le trafic

trop longtemps lors des travaux Figure 54: Exemples de tunnels avec un revêtement en SMA

Nous pouvons remarquer que le Limfjords tunnel indique un revêtement en SMA qui n’a pas été

changé depuis 1992, soit 16 ans de service.

En France, le magazine « Source Bitume Info » de juillet 2002, indique que le revêtement utilisé

pour le tunnel du Mont-Blanc est un SMA. 3 couches ont été utilisées : 1 couche de 1cm pour

imperméabilisation, 1 couche de 3 cm comme de liaison et une couche de roulement de 4cm.

L’article relève que le niveau d’exigence demandé au revêtement était plus important que celui

demandé par la norme.

Essai Tunnel NFP 98-132

PCG (40 girations) 91 à 96% 88 à 93%

Duriez r/R > 0,80 > 0,75

Orniérage

< 5% à

50000

cycles

< 10% à

30000

cycles

Rugosité Hsv > 0,7 > 0,7

Durabilité 0,75 (CRES) 0,5 (BBM) Figure 55: Niveau d'exigence pour le tunnel du Mont-Blanc

3.2.3) Aéroports

Plusieurs pistes d’aéroports ont été réalisées avec du SMA. Nous pouvons citer quelques exemples :

Perth (Australie, 2001), Oslo (Norvège, 1999), Zürich (Suisse, 2008), Frankfurt (Allemagne, 2005),

Madrid (Espagne, 2004), El Hierro (Espagne, 1998), Beijing (Chine 2003).

3.2.4) Circuits Automobiles

Parmi les exemples de circuits automobiles, nous pouvons citer : Barcelone (Espagne, 2004), Saõ

Paulo (Brésil, 2000), Portiamo (Portugal, 2008), Imola (Italie, 2006).


Page 50

Nous avons vu dans les paragraphes précédents que le SMA présente de bonnes performances aussi

bien en laboratoire que sur chantier. Le paragraphe suivant présente le fonctionnement du SMA et

explique ses bons résultats.

3.3) Fonctionnement du SMA.

Comme nous l’avons vu précédemment, les particularités du SMA sont les suivantes : une

formulation discontinue, un fort taux de filler, présence de fibres, fort taux de bitume, faible

pourcentage de vide. Ces particularités influent sur le comportement du SMA.

Le SMA demande des granulats de haute qualité (nous verrons dans le paragraphe suivant les

différences entre les normes pour la qualité des granulats), ces granulats doivent avoir un fort

coefficient de résistance au polissage et bon coefficient Los Angeles et doivent être concassés. Cela

signifie que les granulats sont très résistants à l’usure. La forte proportion de gros granulats

concassés favorise les contacts entre granulats. Cela donne un excellent squelette granulaire qui

permet une bonne répartition des charges appliquées.

La présence de fibres permet d’augmenter le taux de bitume (jusqu’à 7% en moyenne pour une

utilisation en couche de roulement) sans risque de fluage de liant. Cela permet d’épaissir le film de

liant entourant chaque granulat, ce qui est un élément favorable à la durabilité. Cette teneur élevée

en liant procure une bonne résistance à la formation de fissures et à la fatigue. Ce film de bitume

permet aussi d’empêcher l’arrachement des granulats. Il est important lors de la conception de la

formule de ne pas appliquer un taux trop élevé de bitume car cela entrainerait une augmentation de

l’orniérage et une baisse de l’adhérence.

Les fines et le liant créent un mortier à haut pouvoir rigidifiant. Ce mortier lié avec le squelette

granulaire permet au SMA de bien résister aux déformations permanentes comme les ornières, par

exemple. Le mortier donne au SMA une bonne élasticité qui lui permet de mieux répondre aux

sollicitations.

Sa texture de surface, riche en gravillons, lui permet de mieux évacuer l’eau, d’où la réduction de

projection d’eau, la réduction des nuisances sonores, et l’assurance d’une bonne adhérence dans le

temps.

3.4) Comparaison de normes/recommandations.

La norme européenne pour le SMA est EN 13108-5 « Mélange bitumineux – Spécification des

matériaux – Partie 5 : Stone Mastic Asphalt ». Elle sera détaillée dans le paragraphe 4.1.1. Néanmoins

nous pouvons constater des différences entre la norme européenne et les recommandations

nationales.

Dans le tableau suivant, la qualité demandée aux granulats diffère d’un pays à l’autre.


Page 51

Allemagne Luxembourg Suisse

République

Tchèque Portugal

Norme Tl Asphalt stb 07 CDC GRA 08 SN 640 431-5NA ESN 73 6121

Coefficient

d'aplatissement FI 20 FI 15 Non précisé Non précisé

Non

précisé

PSV PSV 48 SMA5

PSV 51 SMA8+ PSV 52 PSV 50 PSV 55 PSV55

LA LA 20 LA 25 LA 25 LA20 LA20

Granulats concassé concassé concassé concassé concassé

Figure 56: Tableau comparatif de la qualité des granulats selon les pays

Nous voyons dans ce tableau que le coefficient de polissage (PSV) doit toujours être supérieur à 50 et

que le coefficient Los Angeles doit être 20 ou 25 au maximum. Le coefficient d’aplatissement n’est

pas toujours précisé mais doit être généralement inférieur à 20. Le SMA est composé de granulats

grossiers, plutôt cubiques qu’allongés. Cela a d’ailleurs posé beaucoup de problèmes aux

producteurs de granulats américains. Leur norme impose que la proportion de granulats dépassants

en taille le rapport 3 :1 (3 fois plus long que large) ne dépasse pas 20%. Beaucoup de producteurs

avaient une proportion de l’ordre de 30% et ont été obligés d’investir dans des concasseuses.

Le tableau suivant détaille les recommandations concernant la granularité, les teneurs en bitumes,

les teneurs en vide et les conditions de compactage.


Page 52

Figure 57: Tableau comparatif de normes et recommandations


Page 53

Les courbes granulométriques sont visibles en annexes. Nous nous apercevons que les

recommandations nationales sont plus précises que les recommandations de la norme.

Whyndham a été rajouté à titre de comparaison avec une recommandation hors zone européenne.

Whyndham se trouve en Australie.

3.5) Prix du SMA.

Les centrales d’enrobés Allemandes vendent le SMA aux environs de 80€ la tonne. En Suisse, la

centrale de « Tapidrance » vend le SMA 0/8 à 185,5 FCH la tonne soit 122€ la tonne. La tonne de

SMA 0/11 est vendu à 184 FCH soit 121€ la tonne. Au Luxembourg, le SMA 0/12 avec un liant 70/100

est vendu 79,20€ la tonne et le SMA 0/12 avec bitume modifié est vendu à 80,75€ la tonne. En

France, le prix du BBTM est d’environ 65€ la tonne.

Si nous calculons le prix du coût de la formulation d’un SMA 0/10 et d’un BBTM 0/10 à partir des prix

de carrière de granulats français, nous obtenons les résultats suivants :

Hypothèses : bitume pur 35/50 à 400€ la tonne, filler à 25€/ la tonne (sauf pour travaux concept :

23,60€ la tonne), fibre 0,50 € le kilo. Les prix sont calculés pour une tonne d’enrobé. Les prix ne

tiennent pas compte de la location de camions pour la livraison de l’enrobé.

Prix d’après l’entreprise travaux concept :

• BBTM : 39,30 €

• SMA : 45,05 €

• Rapport SMA/BBTM : 1,146

Prix d’après l’entreprise Posocco :

• BBTM : 34,63 €

• SMA : 41,16 €


Prix d’après l’entreprise Roy :

• BBTM : 32,93 €

• SMA : 39,36 €


Dans les trois cas, le BBTM est plus avantageux financièrement que le SMA. La différence entre les

deux produits est de l’ordre de 15 à 20%.

Toutefois, l’écart de prix doit tenir compte de la durée de vie des deux types d’enrobés et des coûts

d’amortissement sur le court, moyen et long terme. Ces points seront abordés dans le prochain

paragraphe.


Page 54

3.6) Analyse du cycle de vie

1. Le MTQ (Ministère des Transport Québécois)

Le MTQ estime que les coûts initiaux du SMA par rapport aux enrobés traditionnels sont de 10 à 30%

plus élevés. Cependant, la durabilité estimée est d’au moins 5 ans de plus pour le SMA. Donc, en

faisant une analyse complète de cycle de vie pour une durée de 50 ans, le SMA est 25% plus

économique.

2. Ontario

La ville d’Ontario a comparé un enrobé traditionnel (AC conventionnel), un enrobé traditionnel

modifié (AC modifié) et un SMA. La durée de l’analyse est 30 ans avec un ratio d’inflation de 4%. Le

résultat est présenté dans le tableau suivant :

En milliers de $/km AC conventionnel AC modifié SMA

Coûts initiaux 127 135 136

Coûts de réhabilitation 31 15 17

Coûts de maintenance 12 12 11

Coûts des usagers 14 9 8

Valeurs résiduelles -10 -1 -4

Indemnité -2 -2 -2

Total 172 168 166

Figure 58: Tableau comparatif des coûts SMA-AC

Le coût initial du SMA est supérieur aux deux autres enrobés. Au final, le SMA est le moins cher. La

différence se fait au niveau des coûts de maintenance et des coûts des usagers.

3. Etudes d’Astec (Etats-Unis)

Ronald Colins, chercheur pour l’entreprise Astec a comparé le cycle de vie d’un SMA et d’un enrobé

conventionnel.

En prenant comme hypothèse de départ que le SMA coute 47$ (=33€) la tonne, l’enrobé traditionnel

coute 38$ (=27€) la tonne, pour un chantier de 2000 tonnes et un ratio d’inflation de 3%, la durabilité

supposé de l’enrobé traditionnel est de 10 ans.

Au bout de ces 10 ans, l’enrobé traditionnel aura coûté 8910$/an (= 6259€ /an). Pour arriver à ce

chiffre, le SMA doit durer 3 ans supplémentaires (8838$/an = 6209€/an).

Colins prend ensuite en compte les coûts dus aux usagers pour la construction du chantier avec les

mêmes hypothèses que précédemment, coût usagers = 75000 $ (= 52700€).

Au bout de 10 ans, l’enrobé traditionnel aura coûté 17702$/an (= 12437€/an), pour arriver à ce prix-

là, le SMA doit durer 11,5 ans (17559$ par an = 12337€/an).


Page 55

A la fin de son analyse, Colins estime que le SMA coûte 50,095$/an/miles (= 35,199€/an/1,609km)

contre 79,532$/an/miles (=55,891€/an/1,609km) pour l’enrobé traditionnel. Le SMA est donc au final

37% moins cher.

4. Comparaison BBTM/SMA.

Reprenons le raisonnement de Colins et appliquons-le aux valeurs de prix trouvés pour le SMA.

Hypothèses : SMA 42€ la tonne, BBTM 35 € la tonne, chantier de 2000 tonnes, ratio d’inflation de

3%.

Résultats :

Année SMA BBTM

1 84000 70000

2 43956 36630

3 29723 24769

4 22611 18842

5 18347 15289

6 15508 12923

7 13482 11235

8 11965 9971

9 10788 8990

10 9848 8207

11 9081 7567

11,5 8748 7290

12 8440 7034

12,5 8156 6796

13 7898 6581

14 7436 6197

15 7038 5865

16 6690 5575

17 6385 5320

18 6114 5095

19 5873 4895

20 5658 4715 Figure 59: Amortissement annuel du SMA et du BBTM

Nous voyons qu’il suffit au SMA de durer 2,5 ans de plus que le BBTM pour obtenir le même prix

annuel à 10 ans.


Page 56

En tenant compte des coûts usagers (50 000 €), nous trouvons le tableau suivant :

Année SMA BBTM

1 134000 120000

2 70120 62794

3 47415 42461

4 36069 32301

5 29268 26210

6 24738 22154

7 21507 19260

8 19088 17094

9 17209 15411

10 15710 14068

11 14486 12972

11,5 13954 12497

12 13464 12058

12,5 13010 11651

13 12599 11282

14 11862 10623

15 11227 10054

16 10672 9557

17 10185 9121

18 9754 8735

19 9370 8391

20 9026 8083 Figure 60: Amortissement annuel du SMA et du BBTM en tenant compte des coûts usagers

Nous voyons qu’il suffit que le SMA dure 1,5 ans de plus pour trouver un taux d’amortissement

semblable à celui du SMA.

Si nous partons à présent de l’hypothèse qu’un SMA dure 5 ans de plus qu’un BBTM, nous trouvons

un amortissement annuel pour le SMA de 11227€/ an pour 15 ans de service contre 14068€/an

pour 10 ans de service de BBTM. L’économie annuelle est de 25% en faveur du SMA.

3.7) Utilisation du SMA en couche de liaison

Le SMA peut aussi être utilisé comme couche de liaison. Les premiers chantiers ont eu lieu dans le

nord de l’Allemagne dans les années 1980 et dans le sud de l’Allemagne à partir des années 1990.

Dans le cas d’utilisation en couche de liaison, le SMA le plus utilisé est le SMA 0/16 S dont les

caractéristiques sont les suivantes :


Page 57

SMA liaison 0/16 S

1. granulats

< 0,063mm M% 5-8'

> 2 mm M% 71 -73

> 5,6 mm M% 59-61

> 8 mm M% 47-49

> 11,2 mm M% 32 - 34

> 16 mm M% < 5

2. Bitume

sorte 10/40-65 A

taux M% > 5,0

3.Agents stabilisants

genre Fibres de cellulose, pellets entourés de bitume

taux M% > 0,2

4. Mélange

Température de compaction °C 145 +/- 5

Teneur en vide Vol% 3,5 - 4,0

5.Couche

Epaisseur cm 6 - 8,5

Compacité % > 98

Teneur en vide dans la couche Vol% 2-6'

Figure 61: Caractéristiques du SMA en couche de liaison

Des tests de fatigue réalisés suivants la norme DIN EN 12697-24 ont montré d’excellents résultats

pour le SMBIN 0/16 S (SM pour SMA, BIN pour Binder qui signifie couche de liaison).

specimen nom densité (g/cm3) nombre de cycles Deformation (mm)

A ABIN 0/16S PmB 45A 2,491 48.282 0,70

B ABIN 0/16S PmB 25A 2,507 41.418 0,55

C SMBIN 0/16S PmB 25A 2,523 142.416 0,73

D SMBIN 0/16 S PmB 25A RC 2,528 132.949 0,77

Figure 62: Résultats du test de fatigue

Le spécimen D comporte des matériaux recyclés. Nous remarquons que le SMA est 3 fois plus

résistant à la fatigue que l’AC (Asphalt Concrete) utilisé traditionnellement.

Il est possible d’incorporer des matériaux issus de recyclage dans la formulation à hauteur de 20%.

En France, d’après le guide d’utilisation des normes enrobés, les asphaltes utilisés pour les couches

de liaison sont les BBSG (Béton Bitumineux Semi-Grenu), BBME (Béton Bitumineux à Module Elevé),

BBA (Béton Bitumineux Aéronautique), BBM (Béton Bitumineux Mince), GB (Grave Bitume) et EME

(Enrobé à Module Elevé). Les deux derniers asphaltes sont plus couramment utilisés en couche de

base. La granulométrie est 0/10 ou 0/14.


Page 58

Les granulats utilisés pour ces enrobés doivent avoir les particularités suivantes : LA30, MDE25, FI25.

A part pour le MDE, le SMA vérifie ces propriétés. Le guide précise aussi les vides pour différents

cycles de PCG. Les essais réalisés en laboratoire sur le SMA (voir résultats de laboratoire en annexe)

vérifient ces vides. La norme 13108-5 spécifique au SMA précise que le SMA peut être utilisé en

couche de liaison.

Comme exemples de chantier nous pouvons citer : les autoroutes fédérales A20 près de Schönberg,

A 27 près de Bremerhaven, A 40 près de Kerken, A 73 près d’Erlangen, A 81 près de Heilbronn et A93

près de Brannenburg pour l’Allemagne. L’aéroport de Santiago en Espagne (2008) a une couche de

liaison en SMA 16. La Chine a utilisé du SMA 13 en couche de liaison pour 3 de ses ponts : Yangtze

(2000), Harbour (2000) et Guangzhou (2001)

3.8) Utilisation du SMA en couche de base.

Il est possible d’utiliser le SMA en couche de base. Nous pouvons citer l’exemple de l’autoroute E6 en

Suède réalisée en 1996 avec une couche de base en SMA 22.

Généralement le SMA utilisé a une granulométrie de 0/22. En France, la granulométrie

recommandée pour des couches de base est 0/14 ou 0/20. Les enrobés utilisés pour des couches de

bases sont les EME (Enrobés à Module Elevé) et les GB (Grave Bitume).

En terme d’orniérage, nous pouvons voir les résultats des tests de laboratoire dans la partie 5 du

présent rapport.

En terme de coût, en prenant les prix donnés par les carrières françaises, nous obtenons les coûts

suivants (prix en € pour une tonne d’enrobé, coût de location de camion non compris, valeur Hors

Taxes):

Granulométrie 0/14 0/20

Carrière EME SMA GB SMA GB

Le Roy 32,27 31,65 29,08 - -

Rapport/SMA 0,98 1,00 1,09 - -

Boulonnais 35,38 33,85 32,17 35,96 31,29

Rapport/SMA 0,96 1,00 1,05 1,00 1,15

Figure 63: Cout des enrbés en couche de base

Ces coûts ont été calculés à partir des formules testées dans la partie 5 du présent rapport.

Nous nous apercevons que le SMA est moins cher que le EME (économie de 2 à 4%) mais plus cher

que la GB (surcoût de 5 à 9% dans le cas d’une granulométrie 0/14 et surcoût de 15% dans le cas

d’une granulométrie 0/20).

Travaux préparatoires à l’étude en laboratoire

Page 59

4) Travaux préparatoires à l’étude en laboratoire

Nous avons pu constater qu’aucune étude n’a été menée pour comparer les performances

mécaniques du SMA et du BBTM en France. Le SMA a été comparé avec d’autres produits dans

d’autres pays (Belgique, Canada, USA, Angleterre, Australie). L’étude danoise a comparé des SMA et

des BBTM mais la comparaison portait sur le niveau sonore. Le but de l’étude est donc de comparer

la résistance à la déformation des SMA et des BBTM par l’essai d’orniérage.

4.1) Recherches préliminaires

Avant de choisir les formules à tester, il est nécessaire de connaître la norme des différents produits

et des différents essais :

4 .1.1) Normes produits

Puisque le but de l’étude est de comparer le SMA à des produits français tels que le BBTM (Béton

Bitumineux Très Mince), l’EME (Enrobé à Module Elevé), la GB (Grave Bitume), il a fallu rechercher

les normes de ces différents produits.

La norme concernant le Stone Mastic Asphalt est : NF EN 13108-5 (Décembre 2006)

La norme concernant les Enrobés Bitumineux est : NF EN 13108-1 (Février 2007)

La norme concernant les Bétons Bitumineux Très mince est : NF EN 13108-2 (Décembre 2006)

La lecture de ses différentes normes a permis la création du tableau comparatif suivant :


Page 60

EME

classe 1 classe 2

Produit BBTM SMA 0/10 0/14 0/20 0/10 0/14 0/20

Norme associée 13108-2 13108-5 13108-1

choix du liant

classe du bitume

(entre 35/50 et

160/220)

classe du bitume

(entre 35/45 et

330/430)

Bitume pur (entre 20/30 et 330/430) ou bitume

dur (entre 10/20 et 15/25)

Teneur minimale

en liant 5,0 à 6,4 5,0 à 7,6 3 à 8

Teneur en vides de 3,0 à 25% de 1,5 à 14,0% 10

(80) 10(100) 10(120)

6

(80) 6(100) 6(120)

Vides remplis par

le bitume 71 à 92 % 50 à 97 %

Résistance à

l'abrasion par

pneumatiques à

crampons (Valeur

maximale

d'abrasion) en ml

20 à 60 20 à 60 20 à 60

Résistance aux

déformations

permanentes

(profondeur

d'ornière

maximale en

pourcentage)

de 5 à 20 suivant le

type de BBTM

>= 13t : de 5,0 à

20,0

< 13t : 1,0 à 5,0

P7.5 (<= 7.5% à 60° et

30000 cycles)

Pour charge à l'essieu >=

13t

Pourcentage de vide: 7-

10

P7.5 (<= 7.5% à 60°

et 30000 cycles)

Pour charge à

l'essieu >= 13t

Pourcentage de vide:

3-6

Température de

mélange

de 130 (100/150,

160/220) à 190 °C

(35/50) selon la

classe du bitume

de 120 (250/330,

330/430) à 200 °C

(30/45, 35/50,

40/60)

de 120° à 160° (330/430) et 160° à 200° (20/30)

Durabilité raisonnable raisonnable raisonnable

Identification BBTM SMA D Liant EB D assise Liant

Figure 64: Tableau comparatif des normes européennes pour le BBTM, SMA et l'EME


Comparatif granulométrie

• EME 0/10 SMA 0/10

Figure 65: Comparaison courbe granulométrique EME

• EME 0/14 SMA 0/14

Figure 66: Comparaison courbes granulométriques EME

0,01 0,1

Comparaison EME/SMA

pa

ssa

nt

en

%

0,01 0,1

Comparaison EME/SMA D= 14mm


Page 61

: Comparaison courbe granulométrique EME-SMA 0/10

: Comparaison courbes granulométriques EME-SMA 0/14

0

20

40

60

80

100

120

0,1 1 10

EME min

EME max

SMA min

SMA max

Comparaison EME/SMA D = 10mm

Taille du tamis en mm

0

20

40

60

80

100

120

0,1 1 10

EME min

EME max

SMA min

SMA max

Comparaison EME/SMA D= 14mm

EME min

EME max

SMA min

SMA max


EME min

EME max

SMA min

SMA max


Page 62

• EME 0/20 SMA 0/20

Figure 67: Comparaison courbes granulométriques EME-SMA 0/20

Commentaires :

Au niveau du comparatif des granulométries, nous nous apercevons que dans tous les cas, quel que

soit le diamètre D, le fuseau du SMA est toujours compris dans celui de l’EME.

Au niveau du comparatif des normes, nous nous apercevons que certaines valeurs sont identiques

(par exemple : la résistance à l’abrasion, la résistance au déverglaçage…). Elles n’ont pas été

indiquées dans le tableau afin de mieux faire ressortir les différences entre les enrobés. Les teneurs

minimales en liant du SMA sont comprises à l’intérieur des limites de l’EME. Même réflexion pour le

pourcentage de vide rempli par le bitume. Il sera nécessaire d’approfondir l’étude pour les critères

suivants : Teneur en vide, Sensibilité à l’eau, Profondeur maximale d’ornière en pourcentage.

En terme de durabilité, aucun chiffre n’est précisé. Il est juste indiqué « raisonnable ». Pour l’EAPA, le

BBTM a une durabilité de 8 à 14 ans et le SMA une durabilité de 14 à 25 ans.

4.1.2) Normes essais

Les essais à réaliser sont les suivants : PCG (Presse à Cisaillement Giratoire) et orniérage.

Ces essais ont été choisis car ils permettent d’évaluer la résistance de l’enrobé aux déformations

permanentes. De plus les résultats, pourront être comparés à ceux trouvés dans la recherche

bibliographique.

La norme pour la PCG est la suivante : NF EN 12697-31 (Janvier 2005)

La norme pour la confection d’éprouvette au compacteur de plaque est la suivante : NF EN 12697-33

(Juillet 2004)

La norme pour l’essai d’orniérage est la suivante : NF EN 12697-22 (Juin 2004)

0

20

40

60

80

100

120

0,01 0,1 1 10

EME min

EME max

SMA min

SMA max

Comparaison EME / SMA D = 20mm



Page 63

La lecture de ces normes a permis de déterminer un planning provisoire des essais et de calculer un

estimatif des besoins en matériaux.

4.2) Choix des formules

Le choix des formules s’est inspiré de formulations réelles de SMA (notamment SMA 0/11 et SMA

0/16) et de pourcentage de passants granulométriques à respecter. La difficulté était de créer une

formulation en « granularité » française. Par exemple, une formule en 0/11 n’est pas utilisée en

France mais la formule s’en approchant le plus est 0/10. Ensuite, connaissant les particularités

techniques des granulats (consultation des Fiches Techniques Produits mises à ma disposition), un

tableau a été créé, permettant la simulation de la courbe granulométrique en fonction de la

composition des différentes formules (voir annexes). Cela a permis la création de fiche pour chaque

formule testée.

4.3) Planning

Le temps nécessaire pour un essai de PCG est d’environ 3h30 (soit une demi-journée). Pour un essai

d’orniérage, il faut compter 8h30-9h soit une journée. La fabrication de deux plaques pour l’essai

d’orniérage demande 2h (compactage compris). Ces plaques doivent ensuite reposer 48h à 25°C, puis

entre 12 et 16h à 60°C. Sachant cela, un planning provisoire a été établi. Cela a permis de déterminer

combien d’essais pourront être réalisés durant les 4 semaines en laboratoire

4.4) Estimation des quantités

Connaissant la composition des formules et le nombre d’essais à réaliser, nous pouvons estimer la

quantité de matériaux (granulats, fibres, bitume) nécessaire à la réalisation des essais et ainsi passer

les commandes pour que tout soit prêt dans les temps. (Exemple : envoi de fibres depuis

l’Allemagne).

Laboratoire Le Foll

Page 64

5) Laboratoire Le Foll

En 1922, la famille Le Foll crée son entreprise. Aujourd’hui Le Foll est un groupe indépendant

constitué d’une vingtaine de sociétés organisées en deux pôles : BTP et tourisme. Le groupe emploie

600 personnes en tout dont 400 pour le pôle BTP.

Ses domaines d’intervention sont les suivants : Grands Travaux, Terrassement, Routes, Autoroutes,

Aéroports, Ports, Génie Civil, Assainissement et VRD.

Le Foll intervient essentiellement en Normandie et Ile de France.

Le chiffre d’affaire de l’entreprise est estimé à 100 millions d’euros

Le laboratoire Le Foll regroupe les activités d’analyse de la route et du béton. La partie analyse

routière est constitué d’un responsable de laboratoire et de 4 techniciens.

5.1) Matériel utilisé

Premièrement, les différents matériaux sont mis à l’étuve afin d’avoir la température nécessaire

pour la fabrication d’enrobés. Dans notre cas, les matériaux sont chauffés à 165°C.

Figure 68: Etuve

Laboratoire Le Foll

Page 65

Puis les matériaux sont mélangés grâce à un malaxeur, chauffé lui aussi à 165°. En premier, les

granulats sont insérés par taille granulaire (du plus gros au plus fin) puis mélangés environ 30

secondes. Le bitume est ajouté par la suite puis le tout est mélangé environ 5 minutes.

Figure 69: Malaxeur

Le mélange réalisé, nous pouvons procéder à l’essai PCG avec la fabrication de 3 éprouvettes. Ces

éprouvettes sont ensuite mises à l’étuve pendant 1h puis insérées dans la presse à cisaillement

giratoire.

Figure 70: Presse à cisaillement giratoire

Laboratoire Le Foll

Page 66

Les résultats de l’essai de PCG permettent de connaitre la compacité désirée pour l’essai d’orniérage

et la quantité de matériaux nécessaire pour chaque plaque. Nous procédons alors à une nouvelle

fabrication d’enrobé que nous insérons dans des moules pour obtenir des plaques d’enrobés. Ces

plaques sont ensuite compactées avec la table de compactage.

Figure 71: Moules et plaques

Figure 72: Table de compactage

Une fois les plaques réalisées et les temps de repos effectués, nous pouvons soumettre les plaques à

l’essai d’orniérage avec l’ornièreur.

Laboratoire Le Foll

Page 67

Figure 73: Ornièreur

5.2) Résultat de PCG

Les formules testés en PCG ont été les suivantes : SMA 0/6, 0/10, 0/14, 0/16, 0/20, 0/5, 0/8 et 0/8

NR. En fonction des résultats, certaines formules ont été modifiées.

Cet essai permet de connaitre le pourcentage de vide dans un enrobé testé en fonction de

l’épaisseur posée. 10 girations correspondent à 1 cm d’épaisseur. Ces valeurs sont indispensables

pour pouvoir réaliser l’essai d’orniérage.

5.3) Résultat d’orniérage

Les résultats par formules sont dans les annexes.

Les formules testées sont les suivantes :

Bitume 35/50 : SMA 0/6, 0/10, 0/14, 0/16 et 0/20

Bitume Flexxipave : SMA 0/6 et SMA 0/10.

En comparaison avec le BBTM, les résultats sont meilleurs avec l’utilisation de bitume modifié. Dans

le cas du SMA 0/10, l’orniérage est considérablement plus faible que celui du BBTM.

Il a été décidé d’utiliser du bitume modifié car les premiers résultats en bitume pur étaient trop

mauvais. En effet, pour les formules en 0/6, le SMA avait une déformation 50% plus importante à

30 000 cycles (14,4% d’ornières pour le SMA contre 9,3% pour le BBTM) et en 0/10, la déformation

du SMA était 15% plus importante que les BBTM (11,5% contre 9,9%). L’utilisation du bitume modifié

a grandement amélioré les performances du SMA 0/10 puisque ses déformations ont été divisées par

deux, ayant même de meilleurs résultats qu’un BBTM 0/10 en bitume modifié (6,8% pour le SMA

contre 7,7% pour le BBTM). Par contre, la formule en bitume modifié n’a pas montré d’amélioration

Laboratoire Le Foll

Page 68

dans le cas du SMA 0/6 (14,3% avec le bitume modifié contre 14,4% en bitume pur). Peut-être a-t-il

eu lieu une erreur lors de la fabrication des éprouvettes.

En comparaison avec l’EME, le SMA 0/14 se déforme plus que l’EME 0/14. Cependant les résultats

sont très similaires jusqu’à 10 000 cycles. A 30 000 cycles, le SMA a une déformation de 20% plus

importante.

En comparaison avec le GB, les SMA ornièrent moins que les GB, que ce soient dans le cas de la

formulation en 0/14 ou en 0/20. A 30 000 cycles, les SMA ont une déformation d’environ 10% moins

importante que les GB.

5.4) Interprétations des résultats

Si nous prenons le cas des résultats pour les formulations en 0/10, nous nous apercevons que

l’utilisation d’un bitume modifié permet d’améliorer grandement les résultats, surtout dans le cas du

SMA où le pourcentage d’ornière est divisé par deux par rapport à l’utilisation d’un bitume modifié.

Cependant ce n’est pas le cas de la formulation en 0/6 où aucune différence n’est constatée entre un

SMA avec bitume pur et un SMA avec bitume modifié. Le bitume utilisé a-t-il donc une influence sur

le résultat de test d’orniérage ? En toute logique oui. Si on observe attentivement la formulation, on

s’aperçoit que la proportion de granulats 4/6 est trop faible dans la formulation en SMA. Je pense

donc que le mauvais résultat du SMA 0/6 est dû à une mauvaise formulation de ma part.

Si nous comparons à présent les formulations en 0/10, les proportions de granulats 6/10 sont

quasiment identiques dans la formulation SMA et dans la formulation BBTM. Le SMA a un taux plus

faible en sable mais plus important en filler. Le taux de bitume est plus important de 1% dans le cas

du SMA. Nous pouvons donc penser que le mortier (composés des fines, du filler, des fibres et du

bitume) est beaucoup plus efficace dans le cas d’utilisation de bitume modifié.

Dans le cas des formulations 0/14, l’EME obtient les meilleurs résultats. Cela s’explique par le fait que

l’EME comparé utilise un bitume plus dur (20/30) et un taux de vide assez faible (1,8% à 200

girations). Si nous comparons les taux de bitume, nous trouvons : 5,4% pour l’EME, 4,9% pour le SMA

et 4,6% pour la GB. Plus le taux de bitume est élevé, plus le taux d’ornière est faible (à 30 000 cycles).

Cependant, l’essai d’orniérage ne permet pas de mettre en avant l’influence de la formulation

discontinue. En effet l’EME et la GB sont des formules continues contrairement au SMA.

Pour les formulations en 0/20, même réflexion que précédemment, la GB a un taux de bitume de

0,5% inférieur à celui du SMA. Le SMA ornière moins que la GB.

Ma conclusion est donc qu’avec une formulation bien étudiée, un taux de bitume plus élevé

permettrait une meilleure résistance à l’orniérage.

Laboratoire Le Foll

Page 69

5.5) Difficultés rencontrées.

Vu l’importance des temps de préparation de chaque essai, il est nécessaire de savoir s’organiser et

de gérer les matériaux, le matériel et l’espace. Les matériaux doivent être mis à l’étuve la veille des

essais afin d’avoir les temps de chauffe nécessaire. Le matériel doit être disponible et nettoyé. Si

nous voulons tester deux formules différentes en PCG dans la même journée, il faut s’assurer d’avoir

suffisamment de place dans les étuves.

Il faut aussi parfois faire face aux défaillances techniques du matériel. L’ornièreur ayant besoin d’être

réparé et mis en chauffe avant essai, ce sont autant de journées de travail perdu. C’est la raison

principale pour laquelle seulement 7 formules ont été testées en orniérage au lieu de 10. Il ne faut

pas non plus oublier d’entretenir régulièrement le matériel sous peine de dysfonctionnement de ce

dernier.

Comparaison avec des produits français existants

Page 70

6) Comparaison produits français existants/SMA

Le SMA n’est pas présent en France. Cependant, il existe un certain nombre de produits utilisant des

fibres organiques. Nous allons à présent comparer ces enrobés avec le SMA. Les fiches techniques de

ces produits sont visibles en annexe.

6.1) Fibrovia® (Eurovia)

Il s’agit d’un Béton Bitumineux Très Mince de granularité 0/10 en formule continue. Il est posé sur

des épaisseurs de 2 à 2,5 cm. Grâce à l’incorporation de fibres, le taux de bitume est augmenté de 1%

par rapport à un BBTM classique (taux de bitume classique pour un BBTM : 5-6,4%). Le bitume est un

bitume pur de classe 35/50 ou 50/70.Ce produit nécessite une couche d’accrochage.

Le taux et le type de bitume sont donc identiques à un SMA, la principale différence est que le SMA

possède une formulation discontinue et ne nécessite pas de couche d’accrochage.

En terme de performances, les indications pour l’orniérage sont les suivantes : < 6% d’ornières à

3000 cycles et < 7% d’ornières à 30 000 cycles. Ces résultats sont proches de ceux trouvés pour un

SMA. En ce qui concerne l’adhérence, les valeurs annoncées pour le Fibrovia® correspondent à un

trafic T0 après deux ans d’utilisation soit le passage de 550 000 à 1 460 000 poids lourds. Nous

pouvons donc rapprocher ces valeurs du test mené en France sur des formulations 0/8 qui étudiait

l’adhérence après le passage d’1 000 000 de poids lourd.

Fibrovia SMA 0/8

CFL 40 0,57 CFL 40 0,58

CFL 80 0,47 CFL 90 0,48

CFL 110 0,44

Figure 74: Valeurs de CFL pour le Fibrovia et le SMA

Les résultats sont très similaires.

Pour les PMT, la valeur annoncée pour le Fibrovia® est > 0,8mm. Si nous comparons toujours avec

l’étude française, le SMA 0/8 UM annonce des valeurs > 1,0mm même après le passage d’1 000 000

de poids lourd.

Ce produit est principalement utilisé en voirie urbaine. Il est particulièrement adapté pour les pistes

de kart.

Il n’est pas donné d’autres paramètres tels que la durabilité, la réduction du niveau sonores,… qui

permettrait de continuer la comparaison.

6.2)Viaphone® (Eurovia)

Le Viaphone® est un microbéton bitumineux de formulation discontinue 0/6 avec un fort

pourcentage de 4/6. Son épaisseur de pose moyenne est de 2-3cm. Ce type de formulation est


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typique d’un SMA. Le Viaphone®nécessite une couche d’accrochage. Le bitume est pur, la teneur en

liant est très élevée. Cela est une des caractéristiques du SMA.

Le point fort de cet enrobé est la réduction de bruit. Il affiche une valeur in situ de 72dB avec la

méthode « véhicule maîtrisé » mais l’absence d’information concernant les conditions de mesures ne

nous permet pas de comparer avec les valeurs trouvées pour le SMA.

Pour l’adhérence, après 6 mois sous un trafic T1 (correspondant au passage de 54 000 à 135 000

poids lourds), la fiche technique donne les résultats suivants :

Viaphone

CFL 60 0,5

CFL 90 0,4 Figure 75: Valeurs de CFL pour le Viaphone

Si nous comparons avec les résultats de l’étude française, le CFL90 du SMA UM est supérieur à 0,45

pour un nombre de passage de poids lourds inférieur à 200 000.

La grande différence avec le SMA est son fort taux de vide : 20%. La teneur en vide du SMA est

comprise entre 2 et 6%

Le Viaphone® est essentiellement utilisé en voirie urbaine et périurbaine.

6.3) Compoflex® (Screg)

Le Compoflex® est un Béton Bitumineux Mince posé en couche d’épaisseur de 3-4cm. Il existe en

formulation 0/14 0/10 et 0/6 continue ou discontinue. Le liant est un bitume pur dont la classe est

comprise entre 35/50 et 70/100, la classe la plus utilisée est le 50/70. Son taux de bitume est compris

entre 6,5 et 7,6 ppc, ce qui est proche des teneurs du SMA. Il possède aussi un fort taux de fines

compris entre 10 et 14%.

Il présente comme caractéristique de macrotexture une HSV de 0,6 à 1,2 mm pour les formules

discontinues mais sans préciser quand les mesures ont été effectuées. Si nous comparons ce résultat

avec l’étude française, le SMA TM avait des valeurs comprises entre 0,6 et 0,7 et le SMA UM avaient

des valeurs toujours supérieures à 1.

Le compactage s’effectue au tandem lisse comme pour le SMA.

Le Compoflex® est utilisable sous tous trafics (jusqu’à T0)

6.4)Drainoflex® (Screg)

Le Drainoflex® est un Béton Bitumineux Drainant de formulation discontinue 0/6 et 0/10. Il nécessite

la mise en place d’une couche d’accrochage. Le bitume utilisé est un bitume pur dont la classe est

comprise entre 35/50 et 70/100. Le taux du liant est compris entre 5,2 et 5,8 ppc. Le taux de fines

totales est compris entre 4 et 6%. Ces taux sont très inférieurs à ceux d’un SMA. Le taux de vide est

important : 22 à 28%


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Les valeurs d’adhérence ont été relevées sur 70 sections testées sur 6 ans. Le CFL est compris entre

0,4 et 0,6 en fonction de la vitesse. Le niveau sonore est de 72 à 75 dB(A) suivant la méthode du

véhicule isolé et à 90km/H. Si nous comparons ces valeurs avec celles trouvées dans l’étude danoise

« DRI-DWW thin layer project » et dans les mêmes conditions, le SMA est légèrement plus bruyant

(75 à 76,5dB(A)).

Le Drainoflex® est adapté à tous trafic.

6.5)Mediflex® (Screg)

Le Mediflex® est un revêtement mince comprenant une couche d’accrochage et une couche de

roulement de 2 à 3 cm en béton bitumineux 0/10 ou 0/6. Les formulations sont discontinues. Le taux

de fines est compris entre 8 et 12%. Le liant est un bitume pur de classe compris entre 35/50 et

70/100. Le taux de bitume est de 6,2 à 6,8 ppc. Ces taux sont similaires à ceux du SMA. Si nous

comparons la courbe granulométrique du Mediflex® 0/10, nous nous apercevons qu’elle est très

proche de la courbe d’un SMA en raison du passant à 0,08 mm (10%), ce passant est à la limite des

prescriptions de la norme pour un BBTM.

La HSV a été mesuré au jeune âge et moyen âge. A chaque fois, les valeurs étaient comprises entre

0,8 et 1,6mm. Les CFL ont été mesurés sur 7 ans sur 65 sections, les valeurs trouvées varient entre

0,3 et 0,65 en fonction de la vitesse. Ces valeurs sont sensiblement égales à celles du SMA.

Le compactage s’effectue au tandem lisse uniquement.

Le Mediflex® est adapté à tout type de routes : autoroutes, voies rapides, réseau de campagne,

voiries urbaines et à tout type de trafic.

Sur les paramètres comparés, ce produit est très similaire au SMA. Il faudrait connaître ces

caractéristiques en terme de résistance à la déformation, de durabilité, de teneur en vide,… pour

savoir si ce produit est identique en tout point au SMA.

6.6)Microville® (Screg)

Le Microville® est un revêtement mince comprenant une couche d’accrochage et une couche de

roulement de 2 à 3 cm en béton bitumineux 0/6 ou 0/4. La formulation est discontinue dans le cas

0/6 et continue pour le 0/4. Le liant utilisé pour le Microville® F (avec fibres) est un bitume pur de

classe 35/50 ou 50/70. Le taux de bitume est de 5 à 6,5 ppc. La teneur en fines est de 3 à 8%. Ces

taux sont inférieurs à ceux du SMA.

La HSV mesurée est comprise entre 1,2 et 1,8mm. Ces valeurs sont supérieures à celles trouvées

pour le SMA dans l’étude française. Les CFL mesurés sur la RN 415 varient entre 0,4 et 0,6 en

fonction de la vitesse.

Le compactage s’effectue au tandem lisse uniquement.

Le Microville® est adapté à tout type de route et de trafic.


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6.7) Rugoflex®(Screg)

Le Rugoflex® est un Béton Bitumineux Mince de formulation discontinue 0/10 ou 0/14 posé pour une

épaisseur de 3-5cm. Sa teneur en fine est comprise entre 6 et 9%. Le liant utilisé est un bitume pur de

classe 35/50 à 70/100. Le taux de bitume est de 5,8 à 6,5 ppc. Ces taux sont légèrement plus faibles

que ceux du SMA. La teneur en vide moyenne du Rugoflex® est de 15%.

La HSV mesurée est comprise entre 1,5 et 2mm après quelques mois (le temps que le film de bitume

soit décapé). Le CFL varie entre 0,3 et 0,5 mais il n’est pas précisé sur quelle période les mesures ont

été effectuées.

Le compactage s’effectue uniquement au tandem lisse sans vibration.

Le Rugoflex® est adapté à tout type de voie et de trafic.

6.8)Sacerville® (Sacer)

Le Sacerville® est un Béton Bitumineux Mince de formulation discontinue 0/8. L’épaisseur de la

couche n’est pas précisée. Le liant utilisé est un bitume pur de classe 35/50 ou 50/70. La teneur en

fine est élevée. La valeur de ces taux n’est pas précisée. La teneur en vide moyenne est inférieure à

6% comme dans le cas des SMA.

Les PMT mesurés sont supérieurs à 0,6 mm.

La fiche n’est pas précise sur les données chiffrées mais les arguments mis en avant sont identiques à

ceux du SMA, à savoir : longévité accrue, bonne résistance à la fissuration, imperméabilisation de la

chaussée, bonne adhérence, totalement recyclable. Cependant en ce qui concerne les déformations

permanentes, il est précisé : résistance à l’orniérage convenable.

Le compactage s’effectue au cylindre vibrant lisse.

Ce produit est surtout utilisé en voirie urbaine.

6.9) Microlith® (Sacer)

Le Microlith® est un Béton Bitumineux Très Mince en formulation discontinue 0/6 ou 0/10, posé en

couche d’épaisseur de 2-3 cm. Le liant utilisé pour le Microlith® F (avec fibres) est un bitume pur. Les

teneurs en liants, fines et vides ne sont pas précisées. Ce produit nécessite une couche d’accrochage.

Les PMT sont supérieures à 0,7 mm pour la formulation 0/6 et supérieures à 1,0 pour la formulation

0/10. Le CFL40 est égale à 0,62 et le CFL90 est égale à 0,42 après un an sur une route nationale. Pour

comparer ces valeurs avec celles trouvées dans l’étude française, nous supposons qu’il s’agissait d’un

trafic T0 et nous choisissons de comparer avec les valeurs correspondantes à 400 000 poids lourds.

Nous trouvons pour le SMA : CFL40 = 0,57 et CFL90 = 0,43. L’adhérence du SMA est meilleure en cas

de vitesse plus élevée. Les arguments mis en avant sont les suivants : orniérage nettement inférieur

aux limites de la norme NF-P 98-137, longévité accrue, produit 100% recyclable.


Page 74

Le compactage s’effectue par cylindre lisse

Il est adapté à un trafic moyen et à la voirie urbaine.

6.10) Synthèse de la comparaison

La comparaison entre ces différents produits et le SMA est difficile à effectuer en raison du manque

de précision de certaines fiches technico-commerciales. Dans chaque cas, la comparaison est

incomplète et ne se fait que sur certains paramètres.

On remarque cependant que, dans tous les produits comparés, l’utilisation de fibres permet

l’augmentation du taux de bitume. Le liant utilisé est toujours un bitume pur dont la classe se situe

entre 35/50 et 70/100. Dans le cas où la manière de compacter est précisée, il s’agit toujours d’un

compactage avec un tandem lisse. Les taux de vides varient en fonction de l’utilisation du produit. Si

le produit a pour principal critère, la réduction du bruit, alors la teneur en vide sera élevée.

Les épaisseurs varient entre 2 et 5 cm. La plupart des produits nécessitent une couche d’accrochage,

ce n’est pas le cas du SMA.

L’adhérence est un critère présent dans tous les produits comparés et les valeurs sont variables

comparées à celles du SMA.

Dans la plupart des cas, le produit est adapté à tout trafic et tout type de route. Néanmoins, il est

parfois précisé un usage spécifique comme les pistes de kart ou voirie urbaine uniquement.

Les produits ont tous une ou plusieurs caractéristiques différentes du SMA à l’exception du

Médiflex®. Il faudra pouvoir obtenir plus d’informations sur ce produit notamment sa teneur en vide

pour affiner la comparaison.

Conclusions

Page 75

Conclusions.

Conclusion technique :

Le SMA est un produit qui après 40 ans d’existence a prouvé sa durabilité. En moyenne, sa durée de

vie est de 20 ans en couche de surface. Cette performance lui vient du fait de son taux de bitume

élevé (7% en couche de roulement). L’incorporation de fibres (de cellulose par exemple) permet

d’éviter le fluage du liant qu’un tel taux risque de produire.

En terme de performance, le SMA montre une excellente résistance aux déformations permanentes

(du type ornière), de bonnes qualités phoniques, une très bonne adhérence. A cela nous pouvons

ajouter que le SMA réduit les projections d’eau et l’éblouissement dû aux feux de croisement en cas

de conduite de nuit. Le SMA possède de bonnes qualités écologiques du fait qu’il est 100% recyclable

et qu’il peut intégrer des produits recyclés dans sa formulation, qu’il réduit la production de PM10 et

qu’il peut être posé comme un enrobé tiède. Deux études ont prouvé l’influence du SMA sur le

nombre d’accidents.

En terme d’utilisation, le SMA peut être utilisé en couche de roulement, de liaison et de base. Il peut

être utilisé sur routes, dans des tunnels, sur des circuits automobiles, sur des aéroports,… .

Actuellement le SMA est présent dans de nombreux pays notamment en Asie, Amériques et en

Europe et en Océanie.

Son utilisation impose un surcoût de 15 à 20% dû à sa formulation, mais ce surcoût est amorti grâce à

la durabilité du SMA. Dans une réflexion à long terme, le SMA est plus économique que le BBTM.

Les essais de laboratoire menés dans cette étude ont montré un bon comportement du SMA contre

l’orniérage. Ils ont aussi prouvés la sensibilité du SMA à la formulation. Le SMA, pour être

performant, nécessite un squelette granulaire bien conçu et maitrisé. Cette étude a porté seulement

sur un seul échantillon par essai. Les résultats sont donc seulement représentatifs de cet essai. Pour

pouvoir se permettre de généraliser ces résultats, d’autres études seront nécessaires.

En France, certains BBTM vendus montrent des similitudes avec des particularités propres au SMA.

Cependant la comparaison menée porte uniquement sur des documents technico-commerciaux et

ne peut donc dégager aucune certitude.

Le SMA est un enrobé performant. Son utilisation en France pourrait se développer si la notion de

développement durable continue de gagner du terrain. Dans un premier temps, il serait utile de faire

des planches-test afin de vérifier in situ le comportement de ce produit.

Conclusions

Page 76

Conclusion personnelle.

Ce projet portait sur un produit presque inconnu en France et donc ne faisant pas partie du

programme d’enseignement de l’INSA.

Différentes étapes ont été nécessaires pour connaître ce produit. Tout d’abord un premier contact

dans les locaux français de Rettenmaier où, en 3 semaines, il a fallu réussir à reconnaitre les

spécificités du produit, créer des formulations, établir un planning d’essai et les quantitatifs de

matériau nécessaire. Ensuite, en Normandie, j’ai pu réaliser des essais de PCG (Presse à cisaillement

Giratoire) et des essais d’orniérage. Dans un dernier temps, j’ai fait des recherches bibliographiques à

la maison-mère de Rettenmaier en Allemagne. Ces recherches ont permis de synthétiser des

recherches d’études, des exemples de chantier, de déterminer les coûts du SMA en France, d’établir

un comparatif des normes, de vérifier l’usage du SMA pour plusieurs couches de structure et de

comparer avec des produits français existants.

Le fait d’être basé à différents endroits m’a demandé une bonne organisation et des capacités

d’adaptation. Ce projet m’a aussi permis de développer une certaine autonomie.

Ce projet de fin d’étude m’a permis de suivre un enrobé dans sa globalité, de la conception à ses

possibilités de recyclage, en passant par la mise en place. Bien sur, ce suivi est resté majoritairement

théorique. La pratique concernait la conception des formulations et les essais de laboratoire. La

théorie concernait la manière de mise en œuvre, les performances du produit in situ et le recyclage à

la fin de la durée de service du produit.

En terme de relations humaines, j’ai rencontré des personnes aux compétences variées et

complémentaires : des techniciens, des ingénieurs, des commerciaux. Cela m’a permis de découvrir

des points de vue différents et m’a amené à considérer le produit d’un angle autre que purement

technique.

Mon seul regret est de ne pas avoir eu le temps en laboratoire de procéder à d’autres essais afin de

vérifier les différents paramètres (par exemple, faire varier le taux de bitume et vérifier son influence

sur les résultats)

Ce projet de fin d’étude a confirmé mon désir de travailler dans l’élaboration de route .

Tables des illustrations

Page 77


Figure 1: Principe de composition du SMA ............................................................................................. 9

Figure 2: Tableau récapitulatif des résultats du test Schellenberg ....................................................... 10

Figure 3: Tableau comparatif des compositions du SMA et du F-10 .................................................... 12

Figure 4: Déformation du SMA sous une charge de 13 tonnes ............................................................. 12

Figure 5: Déformation du F-10 sous une charge de 13 tonnes ............................................................. 12

Figure 7: Déformation du SMA sous une charge de 8,2 tonnes ............................................................ 13

Figure 8: Déformation du F-10 sous une charge de 8,2 tonnes ............................................................ 13

Figure 6: Schéma comparatif des déformations du SMA et du F-10 .................................................... 13

Figure 9: Schéma comparatif des déformations du SMA et du F-10 .................................................... 14

Figure 10: Résultats d'ornière pour des éprouvettes non-mûries ........................................................ 15

Figure 11: Résultats d'ornière pour des éprouvettes à faible mûrissement ......................................... 16

Figure 12: Résultats d'ornière pour des éprouvettes avec un fort mûrissement ................................. 16

Figure 13: Comparaison d'ornière entre laboratoire et chantier .......................................................... 17

Figure 14: Résultats d'ornières selon différentes charges .................................................................... 18

Figure 15: Vitesse de déformation SMA-HMA ...................................................................................... 18

Figure 16: Résultats ornières au Maryland ........................................................................................... 19

Figure 17: Vitesse de déformation au Maryland ................................................................................... 20

Figure 18: Moyenne des vitesses de déformations............................................................................... 20

Figure 19: Nombre de projets en fonction de l'année de réalisation ................................................... 21

Figure 20: Relevé d'orniérage................................................................................................................ 21

Figure 21: Résultats d'ornière dans le Baden Wurttemberg ................................................................. 22

Figure 22: Résultats d'ornière en Bavière ............................................................................................. 23

Figure 23: Résultats d'ornière en Niedersachsen .................................................................................. 23

Figure 24: Durabilité pour routes principales ....................................................................................... 25

Figure 25: Graphique durabilité pour routes principales ...................................................................... 26

Figure 26: Durabilité pour des routes secondaires ............................................................................... 26

Figure 27: Graphique durabilité pour routes secondaires .................................................................... 26

Figure 28: Réduction de bruit selon les pays......................................................................................... 27

Figure 29: Résultats du niveau sonore avec la méthode CPB ............................................................... 28

Figure 30: Résultat du niveau sonore avec la méthode CPX ................................................................. 29

Figure 31: Evolution du niveau sonore sur 2 ans .................................................................................. 30

Figure 32: Evolution de la réduction du niveau sonore sur 2 ans ......................................................... 30

Figure 33: Relevé du bruit pour des voitures légères ........................................................................... 31

Figure 34: Résultats du bruit dans le cas de poids lourds ..................................................................... 32

Figure 35: Composition du SMA NR ...................................................................................................... 33

Figure 36: Mesure du bruit sur la section test ...................................................................................... 33

Figure 37: Evolution de l'adhérence sur 8 mois .................................................................................... 34

Figure 38: Evolution de l'adhérence sur 2 ans ...................................................................................... 34

Figure 39: Evolution de HSV en fonction du nombre de Poids Lourds ................................................. 35

Figure 40: Evolution de CFL 40 en fonction du nombre de Poids Lourds ............................................. 36

Figure 41: Evolution de CFL 90 en fonction du nombre de Poids Lourds ............................................. 36


Page 78

Figure 42: Projection d'eau pour le SMA ............................................................................................... 37

Figure 43: Projection d'eau pour le Superpave ..................................................................................... 38

Figure 44: Fissuration à Keylor Park Drive ............................................................................................. 39

Figure 45: Tableau comparatif des performances des enrobés utilisés au Québec ............................. 40

Figure 46: Relevé du nombre d'accident à Stirling ................................................................................ 41

Figure 47: Vitesses de déformation....................................................................................................... 43

Figure 48: Schéma de la section test ..................................................................................................... 43

Figure 49: Schéma de la section test ..................................................................................................... 44

Figure 50: Vitesses de déformation....................................................................................................... 44

Figure 51: Production de PM10 en fonction du temps ......................................................................... 45

Figure 52: Evolution de la production d'enrobé en Allemagne de 1959 à 1995 en surface (m²) ......... 47

Figure 53: Evolution de la production d'enrobé dans le Queensland entre 1994 et 2005 ................... 48

Figure 54: Exemples de tunnels avec un revêtement en SMA .............................................................. 49

Figure 55: Niveau d'exigence pour le tunnel du Mont-Blanc ................................................................ 49

Figure 56: Tableau comparatif de la qualité des granulats selon les pays ............................................ 51

Figure 57: Tableau comparatif de normes et recommandations.......................................................... 52

Figure 58: Tableau comparatif des coûts SMA-AC ................................................................................ 54

Figure 59: Amortissement annuel du SMA et du BBTM........................................................................ 55

Figure 60: Amortissement annuel du SMA et du BBTM en tenant compte des coûts usagers ............ 56

Figure 61: Caractéristiques du SMA en couche de liaison .................................................................... 57

Figure 62: Résultats du test de fatigue .................................................................................................. 57

Figure 63: Cout des enrbés en couche de base ..................................................................................... 58

Figure 64: Tableau comparatif des normes européennes pour le BBTM, SMA et l'EME ...................... 60

Figure 65: Comparaison courbe granulométrique EME-SMA 0/10....................................................... 61

Figure 66: Comparaison courbes granulométriques EME-SMA 0/14 ................................................... 61

Figure 67: Comparaison courbes granulométriques EME-SMA 0/20 ................................................... 62

Figure 68: Etuve ..................................................................................................................................... 64

Figure 69: Malaxeur............................................................................................................................... 65

Figure 70: Presse à cisaillement giratoire.............................................................................................. 65

Figure 71: Moules et plaques ................................................................................................................ 66

Figure 72: Table de compactage ........................................................................................................... 66

Figure 73: Ornièreur .............................................................................................................................. 67

Figure 74: Valeurs de CFL pour le Fibrovia et le SMA ............................................................................ 70

Figure 75: Valeurs de CFL pour le Viaphone.......................................................................................... 71

Annexes

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Liste des annexes

1) Présentation entreprise

o Fiches techniques des différents produits JRS

2) SMA : Généralités

o Date des premiers projets en SMA par pays

3) Recherches bibliographiques

o Liste de chantiers par pays

o Comparaison courbes granulométriques en fonction des différentes

recommandations

o Comparaison des différentes normes d’orniérage

4) Travaux préparatoires sur le SMA

o Tableau de simulation de courbes granulométriques

o Fiches de formulations

5) Laboratoire Le Foll

o Résultats des essais PCG et orniérage

6) Comparaison avec des enrobés français

o Fiches techniques des différents produits

7) Bibliographie

Documents

PROJET DE FIN D’ETUDE ETUDE EN DETAIL DE …eprints2.insa-strasbourg.fr/486/1/Microsoft_Word_-_Rapport_Version... · français tels que le Béton Bitumineux Très Mince (enrobé