Vincent COIN - CoTITA National · Définition. Couches de roulement : quoi de neuf ? NANCY, le 16 mars 2010 4 Bref historique des couches de roulement. Couches de roulement : quoi

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Ministère de l'Écologie, de l'Énergie,du Développement durable et de l'Aménagement du territoire

Vincent COINCETE de l’Est

Techniques courantes d’entretien des couches de roulement

Couches de roulement bitumineuses

Couches de roulement : quoi de neuf ? NANCY, le 16 mars 2010 1

Plan

Définitions

Bref historique

Principales techniques de couche de roulement

Référentiel technique et dernières évolutions

Propriétés d’usage d’une couche de roulement

Domaine d’emploi et performances des couches de roulement

Aide au choix des techniques d’entretien des couches de surface de chaussées

Conclusion et perspectives

Couches de roulement bitumineusesTechniques courantes d’entretien des couches de roulement


Définitions


Définition


Bref historique des couches de roulement


•1901 - 1904 : création de la Ligue contre la poussière et premier répandage de goudron (seul) puis avec des gravillons à Monaco, naissance du goudronnage (Ernest Guglielminetti)•Puis recours à un juste dosage en gravillons (dur et anguleux) et goudron : naissance du l'enduit superficiel•1909 : mise en oeuvre des premiers enrobés en chaud à Versailles•1919 : développement de l’emploi des bitume•1950-65 : enrobés denses•1969 : enrobés semi grenu•1980 : prise en compte de la réduction des nuisances sonores et développement des matériaux drainant (BBTM, BBDr)

•Actuellement : nombreuses techniques couvrant la majorité des besoins

Bref historique des couches de roulement


Principales techniques de couches de roulement


Principales techniques de couches de roulement

• BB ;

• ESU, ECF ;

• Bétons (BCMC) ;

• Revêtements modulaires (pavés, dalles…) ;

• Asphaltes coulés


Bétons bitumineux

•Deux grandes familles :

Enrobés dits « épais » (5 à 10cm) : - EB-BBSG- EB-BBME- EB-BBS

Enrobés dits « minces » (2 à 5cm) :- BBTM- BBM- BBDr


Référentiel technique et dernières évolutions


Normes européennes béton bitumineux à chaud :NF EN 13108-1 / 2 / 5 / 6 / 7

Documents d’accompagnement :1- GUNE SETRA, janvier 20082- Norme NF P98150-1

Circulaires :1- Uni longitudinal n°2000-36 du 22 mai 20002- Adhérence des couches de roulement neuves n°2002-39 de 16 mai 2002, contrôle de la macro texture

Notes d'information ou de sensibilisation du IDRRIM (CFTR) :cf. synthèse jointe

Principaux référentiels normatifs en vigueur


Évolutions du référentiel normatifÉvolutions normatives

- 53 normes européennes relatives aux enrobés hydrocarbonés à chaud entrées en vigueur au 1er mars 2008 (8 relatives aux produits, 43 sur les méthodes d’essais et 2 sur les marquage CE)

Normes NF EN Dénominations françaises Référence anciennes normes françaises

NF EN 13108-1, Enrobés Bitumineux

Correspond à la définition des :EB-BBSG, EB-BBME, EB-BBA, EB-BBCS, EB-BBM, EB-EME et

EB-GB

NF P 98-130 - NF P 98-131 -NF P 98-132 - NF P 98-136 - NF P 98-

138 - NF P 98-140 - NF P 98-141

NF EN 13108-2, Bétons Bitumineux Très Minces

BBTM XP 98-137

NF EN 13108-3, Enrobés Souples Utilisés dans les pays nordiques non adaptés au contexte français

NF EN 13108-4, Hot Rolled Asphalt Non utilisés en France

NF EN 13108-5, Stone Mastic Asphalt

partiellement utilisés en France

NF EN 13108-6, Enrobés Coulés Routiers

Asphaltes coulés pour trottoirset chaussées

NF P 98-145

NF EN 13108-7, Enrobés drainants

BBDr NF P 98-134

NF EN 13108-8, Agrégats d'enrobés

Agrégats d'enrobés XP 98-135


* Obligation pour le producteur :-mettre en place d'un système qualité de maîtrise de la production (marquage CE des enrobés)- caractériser le produit mis sur le marché : CdR (niveau 2, sauf BBME niveau 3 ou 4, BBDr niveau1)

* Changement d’appellation : BBSG3 0/10 EB10 roul 35/50, Vmin 5 à Vmax 10 (à 60 girations), ITSR 70 (ou r/R=70%), P7,5 (à 60°C et 30.000 cycles sur plaque de teneur en vide entre Vinf=5% et Vsup=8%)

proposition d’appellation mixte : EB10-BBSG3

* Teneur en liant exprimée en % (ppcppcppcppcppcppcppcppc))))))))

* Disparition du module de richesse (mais globalement conservépar les formulateurs)

* Création de document d'accompagnement pour le transport et la mise en oeuvre et pour expliciter ce nouveau référentiel

Principales évolutions des normes européennes


GUNE SETRA, janvier 2008-éclaire le lecteur sur le choix des normes et les spécifications à utiliser en France ;-complète les normes européennes par les caractéristiques des granulats, des agrégats et des fines d’apport ;-précise les désignations et compostions des enrobés « français » et les niveaux d’études de formulation retenus

Évolutions du référentiel normatifDocuments d’accompagnement majeurs


Norme NF P98150-1

Complète les normes NF EN en traitant notamment :-Transport ;-État du support et préparations préalables ;-Mise en œuvre ;-Spécifications et contrôles de mise en œuvre de chaque produit (épaisseurs, macrotexture, compacité …).

Évolutions du référentiel normatifDocuments d’accompagnement majeurs


Propriétés d’usaged’une couche de roulement


Propriétés d’usage

Qualités attendues :- Sécurité : adhérence, drainabilité, uni, photométrie- Confort : uni longitudinal et transversal, bruit, photométrie,- Durabilité : maintien des caractéristiques de surface (adhérence,

résistance à l’orniérage, étanchéité…).

Qualité attendue fonction des acteurs :- les usagers, - les riverains,- gestionnaire du réseau

(Impact sur l’environnement : économieen ressources naturelles, réduction des GES et de l'NRJ (process de fabrication et propriétés photométriques d’unrevêtement)… et le coût …)


Domaines d’emploi et performances des couches de roulement bitumineuses


Bétons bitumineux

• Deux grandes familles :




Enrobés dits « épais »EB-BBSG

Domaine d’emploiCouche de roulement ou liaison

Classe de performance fonction du trafic (maxi trafic ≤Tex)

Épaisseur : 0/10 : 5 à 7 cm 0/14 : 6 à 9cm (120 à 200 kg/m2)

État du support : Déflexions : ≤ 185/100mm pour trafic ≤T3 à ≤ 60/100mm pour trafic ≥T0

déformations : ≤ 2cm

Particulièrement bien adapté aux zones à fortes sollicitations tangentielles

PerformancesImperméabilité satisfaisante (4 – 8% de vides)

Performances mécanique satisfaisante : module > 5400 MPa et fatigue ε6 > 100 µdef

Amélioration de l’uni : bonne

Aptitude à limiter la remontée de fissure : bonne

Résistance cisaillement : bonne

Résistance à l’orniérage : moyenne à très bonne

Apport structurel

Adhérence moyenne (macro texture 0.5 – 0.8mm)

Réduction projection d’eau : ne convient pas

Réduction du bruit de roulement : moyenne


Enrobés dits « épais »EB-BBME

Domaine d’emploiQuasi identique au BBSG

PerformancesQuasi identiques au BBSG, excepté :

- Gain structurel plus important – module X1.6 à X2 (est ce bien raisonnable ???),

- Aptitude à limiter la remontée de fissures : moins performant / EB-BBSG,

Questionnements ?Type de couche roulement adapté au climat semi continental du Grand Est (choix du liant…) ?

Module de richesse plus élevé / BBSG niveau de macro texture ?


Enrobés dits « épais »EB-BBS

Domaine d’emploiCouche de roulement

Destiné aux chaussées à faible trafic (≤ 150 PL/jour)

Accepte des supports déformés (2 à 3 cm) et niveaux de déflexion élevés (≥ à ceux des BBSG)

Épaisseur très variable selon la classe de performances (4) : 0/10 : 4 à 6 cm (1 et 2) 0/14 : 8 à 12cm (3 et 4)

PerformancesEnrobés déformables (liant 50/70 ou 70/100 et teneur en liant élevée 6 – 6.5ppc)

Imperméabilité satisfaisante (4 – 9% e vides)

Adhérence : médiocre (macrotexture 0.3 – 0.5mm)

InconvénientsSensible aux déformations permanentes

Niveau d’adhérence faible


Bétons bitumineux

• Deux grandes familles :




Enrobés dits « très minces »BBTM

Domaine d’emploi Couche de roulement

Tous trafics

Épaisseur 2 à 3 cm : 0/6 - (0/8) - 0/10 (45 à 65 kg/m2)


déformations : ≤ 1.0cm

PerformancesPas d’effet structurel

Adhérence (macro texture 0.9 – 1.6 mm) : bonne à très bonne selon granularité et durable

Réduction projection d’eau : (moyenne) à bonne

Réduction du bruit de roulement : bonne à très bonne pour le 0/6, moyenne à bonne pour les 0/10

Résistance à l’orniérage : sans objet (assurée par la couche de liaison)

Résistance cisaillement : moyenne

Imperméabilité : médiocre (12 – 25% de vides selon classe de performances)

Amélioration de l’uni : moyenne à bonne (PO)

Aptitude à limiter la remontée de fissure : ne convient pas

Viabilité hivernale : adaptation du service hivernal – surveillance accrue

Fraisage impératif de la signalisation horizontale en résine thermoplastique

Contre indication d’emploi : mise en œuvre manuelle et zone à forte contrainte tangentielle


Enrobés dits « mince »EB-BBM

Domaine d’emploiCouche de roulement ou liaison

Tous trafics

Épaisseur 3 à 5 cm : 0/10 : 3 à 4 cm 0/14 : 3.5 à 5 cm



PerformancesGlobalement intermédiaires entre un EB-BBSG et un BBTM

Imperméabilité moyenne (5 – 12% de vides)

Amélioration de l’uni : correcte

Aptitude à limiter la remontée de fissure : moyenne

Résistance à l’orniérage : moyenne (classe 1 et 2) à bonne (classe 3)

Résistance cisaillement : moyenne à bonne

Adhérence (macro texture 0.6 – 0.8mm) : moyenne (type B et C) à bonne (type A)

Réduction projection d’eau : moyenne

Réduction du bruit de roulement : moyenne


Enrobés dits « drainants »BBDr

Domaine d’emploi Couche de roulement

Trafics >T3 avec circulation rapide

Épaisseur 3 à 5 cm : 3 à 4 cm 0/6 / 4 à 5cm 0/10 (80 à 100 kg/m2)

État du support : Déflexions : ≤ 70/100mm pour trafic T2 à ≤ 45/100mm pour trafic ≥T0


PerformancesAdhérence : bonne à très bonne à vitesse élevée selon la granularité

Réduction projection d’eau : très bonne

Réduction du bruit de roulement : bonne à très bonne au jeune âge selon leur granularité

Résistance à l’orniérage : très bonne

Résistance cisaillement : ne convient pas

Imperméabilité : très médiocre (20 – 30% de vides selon classe de performances)

Amélioration de l’uni : bonne

Aptitude à limiter la remontée de fissure : ne convient pas

Contre indication : climat difficile

zones non ou peu circulées et soumises à risques de pollution (problème de colmatage)

inadapté en zone de forte sollicitations tangentielles (virages, zones d’arrêt fréquents)

Viabilité hivernale : adaptation du service hivernal – surveillance accrue


Aide au choix des techniques d’entretien des couches de surface de chaussées


S’assurer au préalable que les défauts se limitent à la couche de roulement … en cas de doute étude d’auscultation

Défauts de surface avec dégradations de type :Ressuage, arrachement, orniérage à petit rayon, nuisances sonores élevées, uni défaillant, niveau d’adhérence insuffisant….

Entretien de la couche de roulement

Défauts de surface traduisant une insuffisance structurelle :Orniérage à grand rayon affaissement, faïençage grave,

Travaux plus lourd (réhabilitation…)


Domaines d’emploi des couches de roulement bitumineuses

fonction des SOLLICITATIONS

*BBME : ce matériau diffère des BBSG par un module de richesse plus élevé

ESU ECF BBUM BBTM BBDr BBM BBSG /BBME*

Trafic ≤ T1 ≤ T1 Tous trafics

Tous trafics ≥ T3 Tous

trafics

Classe 1 ≤ T4Classe 2 ≤ T1

Classe 3 : ≤ Tex

Épaisseur moyenne

de mise enœuvre(cm)

0.5 à 1.5 0.5 à 1.5 1.5 à 2 2 à 33 à 5

(fonction de la

granularité)

3 à 5(fonction du type)

5 à 8(fonction de la

granularité)

Tracécisailleme

nt- - - - - - - - à + +

-- : ne convient pas- : performance moyenne+ : performance satisfaisante

Viabilité hivernale :- Risque d’arrachement pdt les opérations de déneigement- adaptation des fréquences de passage, dosage adapté


Domaines d’emploi des couches de roulement bitumineuses

fonction du SUPPORT

- - : ne convient pas- : performance moyenne+ : performance satisfaisante

ESU ECF BBUM BBTM BBDr BBM BBSG/BBME

Aptitude de la technique à améliorer l’uni (PO)

- - - - - - à + + + +

Aptitude de la

technique à limiter laremontée

de fissures

« seule »*

- - - - - - - - - - - + / -

* : principales techniques adaptées : - sables enrobés 0/2 à 0/6 avec bitume pur ou modifié TL 9 - 12.5ppc- membranes bitumeuses gravillonnées avec liant élastomérique 2 – 2.5 kg/m2et gravillonnage 6/10

- géotextile imprégné d’émulsion de bitume modifié 1 – 1.5 kg /m2


Performances des couches de roulement bitumineusesAdhérence et bruit de roulement

- - : ne convient pas- : performance moyenne+ : performance satisfaisante++ : performance excellente

ESU ECF BBUM BBTM BBDr BBM BBSG/BBME*

Adhérence + à ++ + + + à ++ + à ++ - à + -

Réduction du bruit deroulement

- - - à + + - à ++ + à + + (*)

- -

(*) : au jeune âge


AdhérencePerformance de l’adhérence en fonction des techniques,

de la vitesse et de l’état des pneumatiques

Influence de l’état d’usure des pneumatiques

Influence de la vitesseComparaison des moyennes des enrobés 0/10

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

30 50 70 90 110 130

Vitesse en km/h

C.F

.L

BBSG (44)BBMa (4)BBTM (294)BBUM (38)ECF (17)BBDr (161)Fuseau National CFL de 1980

Classe de Trafic Cumulé Poids Lourds = C4 (1 000 000 à 5 000 000)(Nombre d'individus)


AdhérenceInfluence du diamètre D

Comparaison des moyennes des BBTM 6 - 10 - 14 mm

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

30 50 70 90 110 130

Vitesse en km/h

C.F

.L

BBTM O/6 (26)BBTM 0/10 (294)BBTM 0/14 (173)Fuseau National CFL de 1980

Classe de Trafic Cumulé Poids Lourds = C4 (1 000 000 à 5 000 000)

(Nombre d'individus)


Classement technique de roulement / bruit de roulement

Base de données des revêtements : 384 mesures VI/VL (LAmax, température de 20°, vitesse 90 km/h)

71,8

73,8 73,974,6 74,7

75,2 75,5 75,8 76,1

77,678,2 78,2 78,3 78,3 78,3

79,5 79,680,3 80,7

81,282,2

65

67

69

71

73

75

77

79

81

83

85

87

BBDr

0/6

BBUM

0/6

BBM

0/6

BBDr

0/10

BBTM

0/6-t

ype2

BBDr

0/14

BBTM

0/6-t

ype1

BBTM

0/10

-type

2

BBTM

0/8-t

ype1

ES 4/

6

BBSG

0/10

BBTM

0/10

-type1

BBUM

0/10

BBM

0/10

ECF

ES 6/

8

BBSG

0/14

BBTM

0/14

ES 6/10 BC

BBUM

0/14

Lrev e

n dB(

A)

Peu bruyants intermédiaires

bruyants

Effet du diamètre D

Effet du % de vides




Large éventail de l’offreChoix repose sur adéquation optimale entre les attentes du gestionnaire (politique d’entretien, performances, bilan environnemental, coût…) et des contraintes d’environnement

Dernières années, prise en compte plus conséquente du critère environnemental :* Économie des ressources naturelles : intégration d’agrégats d’enrobés dans les formulations, liant d’origine végétale …* Baisse des GES et économie d’NRJ : enrobés tièdes 100-130°C / semi tièdes <100°C, (quté mise en œuvre : 500 000 tonnes 2008 contre 1 000 000 tonnes en 2009) * intégration d’additifs visant à éliminer les émissions de qaz polluants NOx* Limitation encore plus marquée du bruit de roulement : diminution du diamètre D (4mm)* …

démarche vertueuse sous réserve d’une durabilité comparable à celle des matériaux « habituels et normalisés », d’où la nécessité :

de disposer d’une étude de laboratoire ;de disposer de retour d’expérience de terrain (mise en place de charte expérimentale avec un suivi encadré et objectif, et avec un partage des risques entre le MOu et l’entreprise de TP).



Vers un meilleure prise en compte de la caractérisation et de la durabilitédes qualités d’usage (et des enrobés « environnementaux » avec futures norme franco française NF P98150-2)Évolution normative (2012) :- nouvelles méthodes d’essais : tenue à froid, évolution de l’adhérence en laboratoire (Wehner et Schulze et DFT), propagation des fissures, résistance à l’arrachement (essai Triboroute), collage des couches, classification des revêtements vis à vis du bruit de roulement (note d’information CFTR n°20)…

Vers une évaluation du comportement in situ des matériaux « peu répandus ou innovants »Entreprises et MOu plutôt favorables sous réserve de définir un cadre spécifique (paramètres à définir : répartition des risques, cadre précis d’expérimentation et suivi objectif et indépendant…)SMA : matériau assimilé à un BBDr dont les vides sont partiellement emplis par mastic (formulation grenue, % de vides équivalent à BBSG, 6.5 – 7.5% liant et 8 à 13% de fines, épaisseur mise en œuvre 2.5 à 5cm et tenue à l’orniérage équivalente à un BBM2)


TRIBOROUTE DFTester Wehner et Schulze CPX


Centre d'Études techniques de l'Équipement de l'Est

Merci de votreattention