Recouvrement des chaussées en béton par l'utilisation d'enrobés

Le recouvrement des chaussées en béton de Le recouvrement des chaussées en béton de ciment par l’utilisation d’enrobés bitumineux :ciment par l’utilisation d’enrobés bitumineux :

Concepts et solutionsConcepts et solutions

Yvan Paquin, ing.Marc Proteau, ing.Construction DJL inc.

Au nom de Bitume Québec30 mars 2004

Contenu de la présentationContenu de la présentation

IntroductionLes concepts– Les critères de performances de la couche de roulement

• L’adhérence• Le bruit de roulement

– L’entretien par régénération des caractéristiques de surface

Les solutionsLes règles de l’artConclusion

IntroductionIntroduction

Réseau routier principal– Réalisations majeures entre 1950 et 1970– Fin de la durée de vie : 1990 ou avant

• Climat sévère• Augmentation imprévisible du trafic lourd• Budget insuffisant pour l’entretien

– Deux types de chaussées• Chaussées flexibles (enrobés)• Chaussées rigides (béton)


Chaussées rigides en béton de ciment– Plusieurs kilomètres construits entre 1950-1970

• Dalles épaisses• Peu ou pas d’armature


Chaussées rigides en béton de ciment– Depuis 1990 ou avant

• Recouvrement du béton avec des couches successives d’enrobés bitumineux (chaussées mixtes)

– Remontée de fissures typiques (joints des dalles)• Réhabilitation majeure

– Démolition des dalles, récupération du béton fragmenté en fondations traitées ou non, chaussée en enrobés

• Reconstruction– Remplacement des dalles de béton (recouvertes ou non

d’enrobés) par une nouvelle chaussée en béton avec dalles courtes goujonnées ou B.A.C. (depuis 2000)

• Béton à découvert, aucune intervention (nécessité ?)


Chaussées rigides en béton de ciment– Aujourd’hui

• Quelques tronçons isolés de chaussées mixtes• Concentration dans le région métropolitaine

– Couche de roulement en béton

• Orientation du MTQ


Nécessité d’expliquer les concepts et les solutions pour une gestion optimisée du réseau routier

– Entretien préventif– Amélioration des caractéristiques de surface

Les conceptsLes concepts

Fonctionnalité des couches d’une chaussée– Fondations

• Répartition des charges au sol• Protection au gel

– Structure (base et liaison en enrobés)• Résistance aux sollicitations du trafic PL (fatigue)• Assure l’uni

– Couche de roulement (en enrobés)• Sécurité (adhérence)• Confort (bruit de roulement)

Rôles multiples de la dalle de béton→ nouvelle préoccupation


Fonctionnalité des couches d’une chaussée– Multiplication des rôles de la dalle de béton

engendre un compromis• Adhérence

– Matériaux performants à l’usure• Mais sur une forte épaisseur = $$$

– Traitement spécifique de la surface• Mais augmente le :

• Bruit de roulement• Peu d’options économiques pour l’entretien

– Régénération des caractéristiques de surface à tous les 7 ans environ, selon le niveau de trafic

• Quel type d’intervention ?

Les conceptsLes concepts Les critères de performances Les critères de performances de la couche de roulementde la couche de roulement

Adhérence– Pour éliminer la glissance et l’aquaplanage– Adaptée au type de trafic (DJMA et vitesse)– Combinaison de la microtexture et macrotexture– Mesurée par le SCRIM du MTQ

• Sideway force Coefficient, Routine Investigation Machine

• Valeur = CFT à 60 km/h– Coefficient de Frottement Transversal

• Valeur minimum acceptable variant de 0.50 à 0.55 selon les contrats


Adhérence– Microtexture

• Chaussée sèche (toutes vitesses) ou chaussée mouillée + faible vitesse

– Particulièrement important dans les courbes de faible rayon

• Rugosité par arêtes vives pour percer le film d’eau• Affectée par le polissage (usure) des granulats

– Importance du CPP > 0.50


Adhérence– Macrotexture

• Chaussée mouillée + vitesse élevée• Rugosité par espacement ± régulier des gros granulats

pour accélérer l’évacuation de la lame d’eau– Particulièrement important en présence de

fortes pentes (transversales et/ou longitudinales) et chaussée large (plus de 2 voies)

• Affectée par l’arrachement, le colmatage, le glaçage …


Adhérence– Macrotexture

• Exprimée par la valeur de Hauteur au Sable (HS)– Valeur minimale de l’ordre de 0.7 mm


Adhérence

Les critères de performances Les critères de performances de la couche de roulementde la couche de roulement

Forte microtexture Forte microtexture Faible macrotextureFaible macrotexture

Faible microtexture Faible microtexture Forte macrotextureForte macrotexture

Forte microtexture Forte microtexture Forte macrotextureForte macrotexture

Aucune microtexture Aucune microtexture Aucune macrotextureAucune macrotexture


Adhérence

Les critères de performances Les critères de performances de la couche de roulementde la couche de roulement

Forte macrotexture par Forte macrotexture par espacement des gros espacement des gros granulatsgranulats

Faible microtexture par Faible microtexture par des gros granulats des gros granulats arrondis (gravier et/ou arrondis (gravier et/ou polissage)polissage)


Adhérence– Caractéristique propre aux enrobés bitumineux

• Particulièrement avec les formulations discontinues• Texture durable

– Chaussée en béton de ciment• Aucun traitement

– Faible macrorugosité au jeune âge• Brossage transversal ou à angle

– Forte macrorugosité initiale• Frottement excessif (surconsommation de carburant)• Bruit de roulement élevé

– Usure prématurée


Bruit de roulement– Engins (moteur, départ-arrêt …)– Discontinuité (trous, fissures, dénivelées …)– Contact pneu/chaussée

• Vitesse > 50 km/h– Routes et autoroutes– Propagation du son

– Pour lutter contre le bruit en champ éloigné :• Écrans anti-bruit

– Coût d’environ 2 millions $/km, efficacité réduite• Réduction du bruit à la source

Les conceptsLes concepts L’entretien par régénération L’entretien par régénération des caractéristiques de surfacedes caractéristiques de surface

Techniques d’entretien– Économiques

• Intérêt des couches minces

– Simples– Rapides– Au bon moment

• Environ aux 7 ans– Glissance– Ornières d’usure

Les solutionsLes solutions Pour l’adhérencePour l’adhérence

Pour coller à la route, 3 techniques reconnues :– BBTM (Très Mince) → 20 à 30 mm

• enrobé bitumineux à chaud avec granulométrie discontinue (calibre 0/5mm ou 0/10mm)

– BBUM (Ultra-Mince) → 10 à 20 mm• enrobé bitumineux à chaud avec granulométrie

discontinue (calibre 0/5 mm ou 0/10 mm)

– ECF (Enrobé Coulé à Froid) → 10 à 15 mm• mélange à froid utilisant de l’émulsion de bitume,

granulométrie discontinue (calibres 0/5 - 0/8 - 0/10)


La minceur du revêtement implique une formulation adaptée qui crée une forte macrotexture– HS élevée– Tenue dans le temps

Meilleure drainabilité, sans être un matériau classifié « drainant »


Analyse de l’adhérence– CFL (Coefficient de Frott. Longitudinal - France)

• Base de données CARAT du LCPC• 40 - 80 - 120 km/h• CFL 60 km/h calculé

– CFL 60 et Hauteur au sable → CFT 60 (Québec)


BBSG BBTM BBUM ECF BC

0/10 (réf.) 0/10 0/10 0/10 (Béton)

CFL 60 (calculé) 0,32 0,40 0,42 0,44 0,35

HS (mm) (après 2 à 3 ans)

0,4 à 0,7 0,9 à 1,2 1,3 à 1,8 0,6 à 1,0 0,7 à 0,8

CFT 60 (après 2 à 3 ans)

> 0,60 > 0,65 > 0,60 > 0,80 < 0,45 (1)

Données\ Type de revêtement

(1) : Selon les données du MTQ dans le Info-DLC Vol. 5, no 6, Juin 2000

Erreur dans l’imprimé distribué : < 0,45 et non > 0.45Erreur dans l’imprimé distribué : < 0,45 et non > 0.45

Analyse de l’adhérence– Trafic entre 1 et 5 millions de PL


BBSG BBTM BBUM ECF BC

0/10 (réf.) 0/10 0/10 0/10 (Béton)

CFL 60 (calculé) 0,32 0,40 0,42 0,44 0,35

HS (mm) (après 2 à 3 ans)

0,4 à 0,7 0,9 à 1,2 1,3 à 1,8 0,6 à 1,0 0,7 à 0,8

CFT 60 (après 2 à 3 ans)

> 0,60 > 0,65 > 0,60 > 0,80 < 0,45 (1)

Données\ Type de revêtement

(1) : Selon les données du MTQ dans le Info-DLC Vol. 5, no 6, Juin 2000

Analyse de l’adhérence– Trafic entre 1 et 5 millions de PL

CFT > 0.50 et HS > 0.7CFT > 0.50 et HS > 0.7

Comportement Comportement marginal du marginal du

béton au CFTbéton au CFT

Les solutionsLes solutions Pour le bruit de roulementPour le bruit de roulement

Tout en silence, si on choisit les revêtements suivants :– BBDr (Drainant)

• enrobé bitumineux à chaud à granulométrie fortement discontinue avec fort % de vides, vides communicants

– BBTM (Très Mince)– BBUM (Ultra-Mince)– ECF (Enrobé Coulé à Froid)

BBDr nonBBDr non--recommandé au Québec en raison du colmatage recommandé au Québec en raison du colmatage accéléré par les abrasifs et des risques de verglas superficielaccéléré par les abrasifs et des risques de verglas superficiel


Les formulations avec des granulats de plus faible calibre créent un plus faible bruit de roulement

Notions d’acoustique– Une réduction de 5 dB(A) est facilement

perceptible– Une réduction de 10 dB(A) laisse l’impression

que le bruit est 2 fois moins fort


Analyse du bruit de roulement– LA max (France)

• Base de données du LRPC de Strasbourg• 90 km/h• 20°C

– Valeur en décibel d’échelle « A » → dB(A)

– 180 planches d’essais sur véhicules légers

Les solutionsLes solutions

Analyse du bruit de roulement– 180 planches d’essais sur véhicules légers

Pour le bruit de roulementPour le bruit de roulement

IntermédiairesIntermédiaires76 < bruit < 79 dB(A)76 < bruit < 79 dB(A)

Peu bruyantsPeu bruyants< 76 dB(A)< 76 dB(A)

BruyantsBruyants>79 dB(A)>79 dB(A)

Effet du calibre du granulat : Effet du calibre du granulat : Exemple du BBTM 0/6 et 0/10Exemple du BBTM 0/6 et 0/10







BBDr (nonBBDr (non--recommandé au Québec)recommandé au Québec)

BBTM = BBUM = ECFBBTM = BBUM = ECF







BC (Béton)BC (Béton)

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Facile d’entretien– BBTM ou BBUM ou ECF

• Permet de renouveler les caractéristiques de surface de tout matériau présentant des défaillances

– Recouvrement du béton• Aucune intervention requise si le support est adéquat • Raccordements simplifiés

– Usure inévitable de la couche de roulement qui demande un entretien tous les 7 ans environ

• Selon le trafic• Selon la qualité des matériaux utilisés


Pas de compromis, entre une bonne adhérence et un faible bruit de roulement – BBTM ou BBUM ou ECF

• Matériaux de qualité– Fort dosage de granulats durs concassés (macrotexture et

microtexture)– Liants polymères (résistances accrues en cohésion, fissuration,

orniérage, désenrobage)• Économiques

– Épaisseur de 10 à 30 mm• D’exécution rapide

– Jusqu’à 20 000 m²/jour


Autres avantages reliés aux matériaux hydrocarbonés– BBTM ou BBUM ou ECF

• Couleur noire– Marquage de chaussée facilement perceptible– Réduction des quantités de sels et d’abrasifs

• Imperméabilisation• Non-sensibles aux sels

Les règles de l’artLes règles de l’art

Étapes de réalisation pour le recouvrement en enrobés bitumineux des chaussées en béton (chaussée neuve ou reconstruction, entretien de l’existant)

• Béton armé continu (B.A.C.)• Dalles courtes goujonnées• Dalles à découvert• Chaussée mixte

– 3 phases• Préparation du support• Système anti-remontée de fissures et/ou recharg.• Régénération des caractéristiques de surface

Les règles de l’artLes règles de l’art Préparation du supportPréparation du support

TYPE D’INTERVENTIONChaussée neuve ou reconstruction Entretien de l’existantÉtapes de réalisation

Béton armé continu(BAC)

Dalles courtesgoujonnées

Dalles à découvert Chaussée mixte

Fraisage de l’enrobé N/A N/A Si nécessaire pourles raccordements

Réparationsponctuelles de lasurface (aux endroitsjugés nécessaires)

N/AMortier de résines Mortier de résines

(seulement sifraisage jusqu‘au

béton) ou enrobé decorrection de type

EB-10CRéparations desjoints N/A

Mortier de résineset/ou reprise del’étanchéité des

joints

Mortier de résineset/ou reprise del’étanchéité des

joints (seulement sifraisage jusqu‘au

béton)Réparations desfissures

N/A Pontage des fissures

Nettoyage dusupport

Jet d’eau sous pression (si requis) Jet d’eau sous pression

Les règles de l’artLes règles de l’art Système anti remontée Système anti remontée de fissures et/ou recharg.de fissures et/ou recharg.





Système anti-remontée de jointset fissures (3 optionsselon le budget etles besoins)

N/A

• Couche d’accrochage à 0,3 kg/m² résiduel +45 kg/m² (20mm) d’enrobé fin 0/5mm à environ 10% de bitume polymère

• Membrane bitumineuse élastomère à 2,5 kg/m² + 12 kg/m²d’ECF 0/5mm

• Couche d’accrochage à 0,3 kg/m² résiduel +95 kg/m² (40mm) d’enrobé avec fibres et riche en liant (doit être conformeà l’essai d’orniérage)

Rechargement (sinécessaire pourl’uni)

N/ACouche d’accrochage à 0,3 kg/m² résiduel+120 kg/m² (50 mm) d’enrobé 0/10mm auliant PG 64-28 (doit être conforme à l’essaid’orniérage)

Les règles de l’artLes règles de l’art Régénération des Régénération des caractéristiques de surfacecaractéristiques de surface





Couche d’accrochagepolymère

0,3 kg/m²

Couche deroulement (3 optionsselon le niveau detrafic)

• Trafic modéré : 15 kg/m² (12 mm) d’ECF 0/8mm monocouche• Trafic modéré à élevé : 25 à 45 kg/m² (10 à 20 mm) de BBUM 0/5mm ou 0/10mm

(formulation discontinue avec granulats 100% concassés, CPP > 0,50 et liantpolymère de grade PG « H » ≥ 70, doit être conforme à l’essai d’orniérage)

• Trafic modéré à élevé : 45 à 70 kg/m² (20 à 30 mm) de BBTM 0/5mm ou 0/10mm(formulation discontinue avec granulats 100% concassés, CPP > 0,50 et liantpolymère de grade PG « H » ≥ 70, doit être conforme à l’essai d’orniérage)

Préfissuration (siaucun système anti-remontée de jointset fissures n’a étéréalisé)

N/A Trait de scie +pontage des joints et fissures

Entretien Renouvellement de la couche de roulement tous les 5 à 7 ans (selon le trafic) ou selonles critères de performances établis par le gestionnaire (CFT ≥ 0,50) , colmatage des

fissures le plus rapidement possible

Erreurs dans l’imprimé distribuéErreurs dans l’imprimé distribué

ConclusionConclusion

Le recouvrement des chaussées en béton ne constitue pas une atteinte à la réputation des bétonniers– Entretien des caractéristiques de surface par des

matériaux bitumineux performants bien adaptés• Matériaux de qualité en faible épaisseur ( ↓ $ )

– BBTM-BBUM-ECF• En entretien à tous les 7 ans environ• Dès « l’année zéro » (chaussée mixte)

– Principe valable aussi pour les chaussées flexibles

• Réparations avec mortier de résines : non-applicable

Merci de votre attentionMerci de votre attention

Documents

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