COURS ROUTE UPS MASTER 2011 II Impression

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U.P.S. M2 UE1 2011/2012
ROUTES
Matériaux , Durabilité des chaussées
MASTER 2 GENIE-CIVIL
Tome II
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
M.ROBERT (J.F.LAFON)
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U.P.S. M2 UE1 2011/2012
SOMMAIRE:
Chap IX: LES G.N.T.
Chap X: LES GRAVES TRAITEES AU LIANT HYDRAULIQUE
Chap XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUX
Chap XII: LES MATERIAUX D’ASSISES
1)
Les Grave-Bitumes
2)
Les EME
Chap XIII: COUCHES DE ROULEMENT
1)
Les BBSG
2)
Les BBME
3)
Les BBM
4)
Les BBTM
5)
Les BBDr
6)
Les Enduits
Chap XIV: CONTRÔLE DES ENROBES
Chap XV: LES DIFFERENTS TYPES DE STRUCTURES DE CHAUSSEES
Chap XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES NEUVES
Chap XVII: ENTRETIEN DES CHAUSSEES
Chap XVIII: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES
1)
Principes
2)
Auscultation
3)
Conception des solutions de renforcement
Chap XIX: FABRICATION DES ENROBES
Chap XX: MISE EN OEUVRE DES CHAUSSEES
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CHAP IX: LES G.N.T.
► Définition: G.N.T.= GRAVE NON TRAITEE
- mélanges de granulats naturels, artificiels ou recyclés
- dimension maximale des grains (D) comprise entre 8mm et 80mm
- dimension minimale des grains (d) = 0 mm
- avec ajout d’eau
-sans liant, utilisés pour la réalisation des assises de chaussées et
-des plates-formes de travaux routiers.
► Domaine d’application des G.N.T.=
- utilisées pour la construction et l’entretien des assises de chaussées et des plates-formes de travaux
routiers.
► Normes sur les G.N.T.= 2 NORMES !
- Norme Européenne NF EN 13285 de Mai 2004 (indice de classement Français P 98-845)
= référence pour la spécification des G.N.T.
- Norme Française Historique sur les granulats NF XPP 18545 Article 7,3:
! CCTP
- ! Reste des habitudes d’utilisation de le Norme Française
- Variable en fonction des régions et des cultures
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CHAP IX: LES G.N.T.
Norme Européenne NF EN 13285 : DOUBLE CLASSIFICATION DES G.N.T.
► 2 types de G.N.T.: Suivant le mode d’élaboration et suivant leur caractéristique
→ G.N.T. de type A:
- obtenue en une seule fraction granulaire
- étendue e et fuseau de spécification définis par la norme NF P 18-545
→ G.N.T. de type B:
- obtenue par le mélange d’au moins deux fractions granulométriques distinctes
- humidification et malaxage en centrale
- fuseau de régularité compris dans un fuseau de spécification défini par la norme NF P 98-129
► 6 types de G.N.T.: Suivant la granulométrie
Suivant la dureté: LOS ET MDE
Ls
→ G.N.T. de type 1:
Vss
+ incertitude d’essai u
Vsi
- incertitude d’essai u
Fuseau de
régularité
G.N.T. 0/63
Ls
avec LA ≤ 40 et MDE ≤ 35
Vss
Vsi
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CHAP IX: LES G.N.T.
G.N.T. 0/31,5
G.N.T. 0/20
G.N.T. 0/14
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CHAP IX: LES G.N.T.
G.N.T. 0/31,5
avec LA > 40 et MDE > 35
G.N.T. 0/20
avec LA > 40 et MDE > 35
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CHAP IX: LES G.N.T.
► Caractéristiques de G.N.T.:
déterminées par une étude de formulation réduite ou complète
Norme NF P 98-125
→ G.N.T. de type A et B:
Essai PROCTOR Normal
- Optimum Proctor Normal: pour des G.N.T. en couche de Forme
Essai PROCTOR Modifié
- Optimum Proctor Modifié: pour des G.N.T. en couche d’assise (fondation + Base)
⇒ détermination de ρOPM
de WOPM
! CCTP autoroute: OPM en CdF
- Classe de difficulté de Compactage:
→ G.N.T. de type B:
- Courbe Granulométrique moyenne
- % des différents constituants:
- Compacité à l’OPM:
en général 0/2, 2/6, 6/10 ou 6/14 ou 6/20
= masse volumique réelle / masse volumique sèche à l’OPM (%)
! Difficile à obtenir
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CHAP IX: LES G.N.T.
Norme NF P 94- 093 → Déterminer la masse volumique optimale sèche d’une grave (
ρd OPM) et sa teneur en eau correspondante.
ESSAI PROCTOR MODIFIE
► Principe:
Pour la fraction < 20mm de la plupart des matériaux. A 5 teneurs en eau différentes, 5 essais
de compactage dans un moule avec un procédé et une énergie normalisés ⇒ mesure des
masses volumiques sèches correspondantes.
► Méthode d’essai:
1) Echantillonnage
2) Etuvage
3) Criblage de la Fraction 0/20mm
4) Pesage
ms
5) Préparation des matériaux
5 éprouvettes
6) Compactage: 25 coups/couche
Masse de la dame=
OPN: 2,490 Kg
OPM: 4,540 Kg
OPM = ρ (T/m3)
7) Mesure masse volumique sèche
Nombre de couche=
OPN: 3
OPM: 5
-
wOPM = w (%)
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CHAP IX: LES G.N.T.
► Diagramme PROCTOR COMPLET:
Masse Volumique Sèche (g/cm3)
OPM
OPN
20 %
OPN
Teneur en eau (%)
→ 20% de l’OPN: 5 coups par couche (3 couches) / dame 2,49Kg
→ OPN: 25 coups par couche (3 couches) / dame 2,49Kg
→ OPM: 25 coups par couche (5 couches) / dame 4,54Kg
Energie de Compactage
⇒
en eau au Proctor et
masse volumique au Proctor
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CHAP IX: LES G.N.T.
► Exemple de G.N.T.:
Micro Deval
Propreté
GRANULO
Los Angeles
moyenne xf
Fuseau de
Régularité
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CHAP IX: LES G.N.T.
► Utilisation des G.NT.:
COUCHE DE ROULEMENT→ Conditions d’utilisation des graves en fonction du trafic:
COUCHE DE BASE
COUCHE DE FONDATION
COUCHE DE FORME
TERRASSEMENTS
Rq: Possibilité de remplacer une G.N.T. de type B2 par une G.N.T. de type A = majoration d’épaisseur de 5cm
→ Catégories des granulats de GNT selon le trafic et la position dans la chaussée:
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CHAP IX: LES G.N.T.
Norme Française XP 18545 : on parle de granulat 0/D et non de G.N.T.
► Caractéristiques Intrinsèques:
Essais Los + MDE
⇒ Catégorie B,C,D,E,F
► Caractéristiques d’élaboration: Essais granulo + propreté (MB ou ES)
Étendue à D/2
⇒ Plus facile que le fuseau des GNT de la Norme EN 13285
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CHAP IX: LES G.N.T.
Norme Française XP 18545 :
Matériaux traités aux
liants hydrauliques
Matériaux non traités
► Caractéristiques d’élaboration: Angularité
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CHAP IX: LES G.N.T.
► Exemple de Contrôle de grave: Norme Française XP P18-545:
e
Fuseau de
Régularité
moyenne xf
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CHAP IX: LES G.N.T.
► Mise en Œuvre des G.NT.:
→ Mise en Oeuvre:
- Matériel=
+ Niveleuse
- Régalage avec la lame pleine pour éviter la ségrégation
- Méthode:
+ répandage par les camions devant la niveleuse en léger excès
+ régalage et 1ier réglage « grossier »
+ Arrosage complémentaire si nécessaire
+ 1ier compactage au vibrant pour fermer la G.N.T
+ réglage fin de la niveleuse qui enlève l’excédent
+ compactage définitif; vibrant + Pneu
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CHAP IX: LES G.N.T.
→ Compactage:
- Matériel= + 1 compacteur vibrant > V3
+ 1 compacteur à pneu > P1 ( charge par roue = 3Tonnes)
- Qualité du compactage= q2
- Nombres de passes de l’atelier de compactage= 12 passes de vibrants
8 passes de compacteur à pneu
- Validation du compactage par une planche d’essai: objectif de 98% de l’OPM
- Epaisseur après compactage: fonction de D
Epaisseur maximale de compactage = 30cm
- ! Au compactage de la plateforme
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CHAP IX: LES G.N.T.
→ Humidification:
- Matériel= + 1 arroseuse
- Teneur en eau au moment du compactage = de l’ordre de 5 à 6%
Se rapprocher de WOPN
- ! Un ajustement de + de 1% de teneur en eau sur chantier est difficile
Exemple=
Chaussée de 7m de large,
Mise en œuvre d’une G.N.T. sur 0,20m
GNT: ρOPM = 2,0 T/m3 , WOPM = 6%
GNT sortie centrale à w=4,5%
GNT arrivée sur chantier à w=4%
Apport complémentaire d’eau:
7 ml x 0,20m x 2,20 t/m3 x (0,06-0,04) = 62L/ml de chaussée
Soit 10 000L d’eau pour 162 m de chaussée
Ou 10 000L d’eau pour 230 T de GNT
→ Conseils pratiques:
- Lutter en permanence contre la SEGRAGATION de la G.N.T.
Ségrégation= mauvais arrangement granulaire de la GNT
⇒ mauvaise compacité quel que soit le matériel de compactage
⇒ faiblesse de la chaussée
- Maintenir l’humidité superficielle: ! Au séchage (vent, chaleur)
Mauvaise teneur en eau (trop faible ou trop fort)
⇒ difficulté d’atteindre l’OPM
⇒ mauvaise compacité quel que soit le matériel de compactage
-Lorsque la couche de Base est constituée d’une GNT
⇒ Humidifier la GNT avant la réalisation de la couche de roulement
- Protéger la G.N.T. de la circulation: fermer le chantier ou enduit à l’émulsion de bitume (enduits de17
cure)
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CHAP IX: LES G.N.T.
→ Humidification:
Exemple=
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CHAP IX: LES G.N.T.
► Contrôle de Conformité des G.NT.:
LEVE TOPOGRAPHIQUE
♦ Contrôle géométrique:
⇒ Tolérance +-2cm à +-1cm en fct de la position de la couche
♦ Contrôle de portance: pour les G.N.T. en COUCHE DE FORME
ESSAI A LA PLAQUE
ESSAI A LA DYNAPLAQUE
Cours terme
⇒ 20Mpa si CDF en matériaux granulaire
Long terme
⇒
⇒
⇒
⇒
Gammadensimètre à diffusion
( ⇒ 35Mpa si CDF en matériaux traité )
>20Mpa → AR1
>50Mpa → AR2
>120Mpa → AR3
>200Mpa → AR4
♦ Contrôle de Compacité:
- Compacité à l’OPM: = masse volumique réelle / masse volumique sèche à l’OPM (%)
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CHAP IX: LES G.N.T.
► Principe:
Pas de Norme → Contrôler la dispersion de la MVR d’un matériau
Mesurer la transmission d’une source « radioactive » à travers un marériau pour estimer après
étalonnage la MVRe et la compacité.
► Type d’essai:
1) Mesure manuelle en discontinue: TROXLER
2) Prise de mesure en automatique
Perforation du matériau sur 7cm
MVRe et C
Rq: essai à associer à un carottage et une mesure de MVR en laboratoire
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CHAP IX: LES G.N.T.
► Exemple 1 de CCTP:
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CHAP IX: LES G.N.T.
► Exemple de CCTP (suite):
G.N.T. 0/20
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CHAP IX: LES G.N.T.
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CHAP X: Les Graves Traitées aux liants Hydrauliques
► types de Matériaux traités aux liants hydrauliques:
→ Graves traitées aux liants hydrauliques ou Pouzzolamiques
→ Béton compacté routier
→ Sables traités aux liants hydrauliques ou Pouzzolamiques
► Conditions particulières:
→ traités obligatoirement en centrale
→ impérativement revêtus d’un enduit de cure gravillonné (mis en œuvre sur un matériau humide)
► Caractéristiques des composants:
→Granulats: Minimun de deux classes granulaires
XP 18540
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► Caractéristiques des composants:
→ Liants Hydrauliques:
- ciment: (NF EN 197-1 ) en général CPJ- CEM II/A ou II/B de classe 32,5
- Liant Hydraulique Routier : (NF P 15-108 ) en général ROLAC
- Chaux aérienne calcique: (NF P 98-101 )
- Pouzzolane: (NF P 98-103 )
- Laitier de haut fourneau vitrifié (granulé ou bouleté) : (NF P 98-106 )
- Cendre volante silico alumineuse: (NF P 98-110 )
→ Retardateurs de prise: (NF P 98-100)
- Assure le délai de maniabilité pour la réalisation des chantiers
- Essentiellement pour les graves traitées au ciment
→ Activants de prise:
- pour les graves traitées au liant pouzzolamique
- pour les laitiers ⇒ activation basique = chaux (1% de chaux / 15% de laitier)
- pour les cendres volantes et pouzzolanes ⇒ chaux (3% de chaux / 12% de cendres volantes)
→ Eau
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► Spécification des mélanges: norme NF P 98-116
→ Fuseau de spécification du mélange granulats + liants: 2 zones
- Zone 1 pour les trafic ≥ T3
- Zone 2 pour les trafic < T3
- Fabrication à partir de minimum 2 fractions granulométriques
→ Exemple de fuseau: grave-ciment 0/20
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► Spécification des mélanges:
→ Dosages:
→ Délai de maniabilité:
- variable
- Choisi selon la technique et les conditions propres du chantier
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► Spécification des performances mécaniques:
→ Classement par la norme NF P 98-116 selon les valeurs à 360 jours de résistance en traction R360 et module E360
⇒ 5 classes prises en compte pour le dimensionnement de la structure complète de la chaussée
Produit
Classe
Grave ciment
G3
Grave liant hydraulique routier
G3
Grave pouzzolane chaux
G2
Béton compacté routier
G5
Grave Laitier granulé (activant non
sulfo-calcique)
Grave Laitier prébroyé (activant
chaux)
Grave Laitier granulé (activant sulfo
calcique)
Grave Laitier prébroyé (activant
sulfo calcique)
Grave Laitier prébroyé (activant non
chaux)
G1
G1
G2
G2
Résistance en traction Rt (Mpa
Mpa) à 360 jours
→ valeurs habituelles:
G2
Graves cendres volantes chaux
G3
Graves Laitier cendres volantes
chaux
G3
Module élastique E (103 Mpa) à 360 jours28
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► Mise en Œuvre des Graves traitées au liants Hydrauliques:
→ Mise en Oeuvre: 1 SEULE COUCHE= feuilletage proscrit
- Matériel=
+ Niveleuse (2000T/j), finisseur (3000T/j), Autograde (5000 T/j)
- Régalage avec la lame pleine pour éviter la ségrégation (voir rabotage)
- Méthode:
+ répandage par les camions devant la niveleuse en léger excés
+ régalage et 1ier réglage « grossier »
+ Arrosage complémentaire si nécessaire
+ 1ier compactage au vibrant pour fermer la Grave
+ réglage fin de la niveleuse qui enlève l’excédent
+ compactage définitif; vibrant + Pneu
→ Compactage:
- Matériel= + 1 compacteur vibrant > V3
- Qualité du compactage= q2
- Nombres de passes de l’atelier de compactage= 16 passes de vibrants
10 passes de compacteur à pneu
- Epaisseur après compactage: fonction de la classe de la plateforme
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► Mise en Œuvre des Graves traitées au liants Hydrauliques :
→ Humidification: Obligatoirement fabriquées en centrale ⇒ maitrise de la teneur en eau
- Teneur en eau au moment du compactage = de l’ordre de 5 à 6%
Se rapprocher de WOPN
- Gestion des aléas de perte en eau: transport, vent, séchage
- Lutter en permanence contre la SEGRAGATION de la Grave
Ségrégation= mauvais arrangement granulaire de la Grave
⇒ mauvaise compacité et mauvaise prise
- Maintenir l’humidité superficielle: ! Au séchage (vent, chaleur)
Mauvaise teneur en eau (trop faible ou trop fort)
⇒ mauvaise prise du liant
- Fermer la Grave Hydraulique pour éviter l’évaporation et permettre la prise à long terme : fermer le
chantier ou enduit à l’émulsion de bitume (enduits de cure)
- Attention à la rapidité de la prise hydraulique
Prise trop rapide
⇒ difficulté de réglage
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CHAP XI: LES ENROBES BITUMINEUX A CHAUD
► Historique:
Proviennent des Etats-Unis
Introduits en France à la fin de la 2ième guerre mondiale
Aujourd’hui 1ière technique en construction et entretien en France
► Principe:
Mélange entre des agrégats et du bitume à chaud
► Utilisation:
Ils couvrent toutes les couches d’une chaussée de la couche de fondation jusqu’à la
couche de surface
► Dénomination des Enrobés à chaud:
→ Couche d’assise:
- G.B. :
Grave-Bitume
- E.M.E. : Enrobés à Module Elevé
→ Couche de roulement:
- B.B. :
Béton Bitumineux
- B.B.S.G. : Béton Bitumineux Semi-Grenu
- B.B.M.E. : Béton Bitumineux à Module Elevé
- B.B.M. : Béton Bitumineux Mince
- B.B.T.M. : Béton Bitumineux Très Mince
- B.B.Dr. : Béton Bitumineux Drainant
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► Méthode Française d’étude de formulation des Enrobés Bitumineux:
→ Objectif d’une étude de formulation=
⇒ définir les dosages des divers constituants capables d’atteindre et d’assurer, au cours de la vie de
l’ouvrage réalisé, la maintien à un niveau satisfaisant des propriétés d’usage.
⇒ Déterminer les caractéristiques de laboratoire du mélange étudié
⇒Servir de base au dimenssionement d’une chaussée
→ Méthode d’une étude de formulation=
Normes
CONSTITUANTS
Normes
ESSAIS
Normes
ENROBES
Exigences
du marché
- Granulats
-Liants
- Additifs
Produits
non normalisés
ETUDE DE FORMULATION
Niveau 1
Avis technique
du CFTR
Niveau 2
Niveau 3
Niveau 4
Composition
de l’ENROBE
PERFORMANCES
de l’ENROBE
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► TENEUR EN LIANT:
NORME FRANCAISE
→ TENEUR EN LIANT TL =
Poids de liant
Poids de granulats secs
Pourcentage Externe
X 100
⇒ Exemple: un enrobé comportant 6% de bitume contiendra 6kg
de Bitume pour 100 Kg de granulats secs ou 106 Kg d’enrobés
NOUVELLE NORME EUROPEENNE
→ TENEUR EN LIANT tl =
Poids de liant
Poids de granulats secs + poids de liant
X 100
Pourcentage Interne
⇒ Exemple: un enrobé comportant 6% de bitume contiendra 6kg
de Bitume pour 100 Kg d’enrobés
→ Relation entre tl et TL=
tl =
TL
(100 + TL)
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► Module de Richesse: K
Notion importante qui caractérise l’épaisseur moyenne du film de liant hydrocarboné (bitume)
qui enrobe les granulats.
NORME FRANCAISE
K = f( % liant; Surface Spécifique des Granulats; masse volumique des granulats)
K = TL / ( α x  ∑ )
∑ = Surface Spécifique des Granulats en m2/kg
= 0,25 G + 2,3 S + 12 s + 150 F
G :6,3 mm < éléments
S : 0,25mm< éléments < 6,3 mm
s : 0,063mm< éléments < 0,25mm
F:
éléments < 0,063mm
α = 2,65 / MVR (Masse Volumique Réelle des Granulats)
NOUVELLE NORME EUROPEENNE
→ MODULE DE RICHESSE K = SUPPRIME
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► Compacité
Caractéristique la plus importante d’un Enrobé Bitumineux
M.V.A.
M.V.R.
→ Compacité (%)=
=
X 100
100 - % de vides
M.V.A.
(mesurée)
► Masse Volumique Réelle:
M.V.R.enrobé =
M.V.R.
(calculée)
Poids (granulats + bitume)
Volume (granulats + bitume)
(100 + TL)
=
% G1 + % G2 + …. + TL
ρ1
ρ2
ρL
% Gi = % de la fraction granulaire i
ρi = masse volumique de i
Exprimée en g/cm3 (kg/dm3 )(T/m3)
► Masse Volumique apparente: M.V.A.enrobé = Masse d’un échantillon d’enrobé
Volume de l’échantillon d’enrobé
Volume de l’échantillon mesuré: Par méthode géométrique ⇒ MVa
Par méthode hydrostatique ⇒ MVA
► % de vide v:
100 = C % + v %
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► Exemple:
⇒ Exemple: un enrobé dosé à 5% de bitume (densité 1,03T/m3)
courbe: 40% 0/2 (2,75T/m3)
15% 2/6 (2,73T/m3)
45% 6/10 (2,70T/m3)
Poids (granulats + bitume) = 100 Kg + 5 Kg = 105 Kg
Volume (granulats + bitume) = 40 / 2,75 + 15/2,73 + 45/2,70 + 5/1,03 = 41,561 dm3
M.V.R.enrobé =
M.V.A.enrobé =
105
41,561
= 2,526 kg/dm3 (T/m3)
Une carotte de cet enrobé, prélevé sur chaussée, pèse 2 349g
pour un volume de 1 010 cm3
M.V.A.enrobé =
Compacité C =
2,326
2,526
2 349
1 010
= 2,326 kg/dm3 (T/m3)
X 100 = 91,4%
% de vides v = 100 - 91,4% = 8,6%
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► Composition granulométrique:
-Sable 0/2CF ou 0/4CF
- petits gravillons 2/4C;2/6C;4/6C ou 6/10C
Recomposition
- gros gravillons 10/14 Cou 10/20C ou 6/14C
- fines naturelles ou fines d’apport
Courbe Granulométrique
⇒ 2 grands types de Courbes Granulométriques:
→ Courbes CONTINUES (toutes les fractions)
→ Courbes DISCONTINUES (sans la fraction intermédiaire)
Utilisés pour la rugosité de couche de roulement
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► Courbes Continues
Variations dans les proportions ⇒ allures différentes
→ Courbe « Nougat » = courbe riche en sable et pauvre en gravillons
→ Courbe « Grenue » = courbe riche en gravillons et pauvre en sable,
courbe creuse
→ Courbe « semi-Grenue » = courbe intermédiaire
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► Caractéristiques demandés aux enrobés: nécessaires à la mise en oeuvre
P.C.G.
→ Maniabilité:
Stable pour supporter le poids des compacteurs
Contradictoire
Suffisamment malléable pour que l’action des compacteurs soit efficace
⇒ Facteurs d’influence: Température de mise en œuvre
Teneur en liant
Classe du liant
Angularité des gravillons
Épaisseur de la couche
→ Homogénéité:
Bonne composition granulaire et teneur en liant
Performance mécanique constante dans tous les points de la couche d’enrobé
Pas de migration du liant pendant les phases de transport, de répendage et de compactage
⇒ Facteurs d’influence: Granulométrie
Granularité
Teneur en liant
Teneur en fines
→ Absence de ségrégation:
Homogénéité des caractéristiques dans la couche d’enrobé
Qualité de la rugosité et de l’aspect de surface
⇒ Facteurs d’influence: Granularité
Discontinuité de la composition
Epaisseur
Teneur en fines
39
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Caractéristiques demandés aux enrobés: attachées à l’ouvrage en service
→ Imperméabilité à l’eau de pluie
⇒ Durée de vie de la chaussée
Imperméabilité totale pour les couches d’assises pour protéger la PST
Imperméabilité relative de la couche de surface ↔ Adhérence
⇒ Facteurs d’influence: Compacité
→ Adhérence par temps de pluie= rugosité
⇒ Confort et Sécurité des usagers
Adhérence doit être résolu par la macrotexture de l’enrobé
la microtexture des granulats de surface
L’épaisseur d’eau entre le pneu et la surface doit être < 10mm
sinon Aquaplanning
Granulats
Teneur en liant
granulométrie
Orniérieur
→ Résistance à l’orniérage (maintien de l’uni transversal) ⇒ Durée de vie de la chaussée
⇒ Facteurs d’influence: Liant
Angularité des granulats
granulométrie
40
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Caractéristiques demandés aux enrobés: attachées à l’ouvrage en service
Essai de Traction directe
→ Rigidité:
⇒ Répartition des sollicitations sur le support
Teneur en liant
Teneur en fines
Granulométrie/ granularité
Classe du liant
Essai de Fatigue
DURIEZ
→ Longévité, résistance à l’action de l’eau: ⇒ Résistance à la fatigue, à la fissuration
⇒ Absence d’arrachement et de perte de cohésion
Teneur en liant
Teneur en fines
Granulométrie
Adhésivité et classe du liant
→ Uni de la couche de Surface
⇒ Confort et Sécurité des usagers
Mise en oeuvre
→ Bruit de la couche de surface
⇒ Confort des usagers et des riverains
Granulométrie / granularité
Teneur en Liant
→ Qualités Photométriques de la couche de Surface
⇒ Confort des usagers et des riverains
Nouvelle Qualité en développement
Améliorer la lisibilité du trafic
41
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Presse à Cisaillement Giratoire P.C.G.
L’enrobé est compacté à température constante dans un moule cylindrique tournant sur luimême en créant un effet de pétrissage simulant l’effet des compacteurs à pneus sur le chantier.
1) Presse Giratoire
2) Mesure de la hauteur de l’éprouvette pour déduire
l’évolution de la teneur en vides en fonction du nombre
de Giration (ng)
⇒ droite de régression linéaire v=v1 + K log(ng)
Compacité (%)
► Principe:
Norme NF EN 12697-31 → Caractériser la compactibilité des enrobés hydrocarbonés
, évaluer sa maniabilité et prévoir certaines difficultés de compactage sur chantier
Vitesse rotation=30tr/min
Contrainte axiale 6.105 Pa
Température de 140°C à 180°C
100 à 120 Girations
P.C.G. Vmax = % de vide pour un nombre de Girations donné
► Spécifications: -NFP 98-138 pour les GB= 5 à 10%
- NFP 98-130 pour les BB= 4 à 9%
Rq: TL ⇒ P.C.G.
Rq: modification de la formule par ajout de sable roulé ⇒
Nombre de Giration
42
P.C.G.
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DURIEZ (essai de compression simple)
► Principe:
Norme NF EN 98-251-1 → Caractériser la tenue à l’eau des enrobés hydrocarbonés
Comparer l’écrasement à vitesse constante par compression simple des éprouvettes conservés
à l’air et à l’eau.
1) Moulage sous charge
axiale double effet
2) Stockage 7 jours à 18°c
5) Ecrasement à vitesse constante
(1 mm/s)
=12 MPa
T=18°C
R résistance à la compression à sec
r résistance à la compression après immersion
ϕ80mm si D<14mm
ϕ120mm si D>14mm
Duriez ITSR = r / R
► Spécifications:
Rq:
Duriez ⇒
Rq:
TL ⇒
résistance au désenrobage
Duriez
43
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Orniérieur
► Principe:
Norme NF EN 12697-22 → Apprécier la résistance à l’orniérage des enrobés hydrocarbonés
dans des conditions comparables aux sollicitations sur route.
Mesurer la profondeur d’ornière provoquée par le passage répété d’un pneumatique sur une
plaque d’enrobé en fonction du nombre de cycles (aller et retour) en % de l’épaisseur de la dalle.
3) Mesure de la hauteur de l’Ornière à cycles définis:
évolution de l’ornière en fonction du nombre de Cycles
2) Roulage du pneu
1) Mise en plaque
Pression du pneu P=600 kPa
Charge roulante F= 5000 N
Fréquence 1Hz
Température de 60°C
Orniéreur
P = % d’onière pour un nombre de cycles donné
GB
BBM
BBSG
Rq: TL ⇒ Orniéreur
Rq: Modification de la fraction sableuse ⇒
Rq: Bitume dur ou modifié ⇒ Orniéreur
Orniéreur
44
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Essai de Traction directe
Norme NF EN 12697-26 → Caractériser le comportement mécanique des enrobés hydrocarbonés
Déterminer le module de Rigidité
► Principe:
Mise en traction d’une éprouvette d’enrobés cylindrique pour différents niveaux de
déformations et différents temps de chargement dans une gamme de températures allant de 10°C à + 30 °C. Mesure du Module
1) Confection des éprouvettes:
diam 80 mm, L 200mm (>4D)
2) Mise en traction
3) Mesure du Module → Courbes des Isothermes
4) Module à 15°C
Température 0, 5, 10, 15 °C
Temps 3, 30, 100, 300 s
Module E à 15 °C et 0,02s
0,02s
45
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Essai de Fatigue
Norme NF EN 933- → Apprécier la résistance à la fatigue
► Principe:
Mise en flexion d’une éprouvette trapézoïdale. L’éprouvette est encastrée à sa base, on
applique sur l’extrémité libre des déplacements sinusoïdaux d’amplitude constante et on
enregistre la Force correspondante. On mesure la déformation admissible pour un nombre de
cycles donnés.
1) Echantillonage:
2) Fabrication des enrobés
3) Mise en éprouvette trapézoïdale
4) Mise en vibration
106 cycles
ε6 =déformation à 106 cycles
► Spécifications: -NFP 98-138 pour les GB= >90 .106 à > 100 .10-6 (à 10° et 25 Hz)
- NFP 98-130 pour les BB= >100 .106 à > 130 .10-6 (à 10° et 25 Hz)
Rq:
TL ⇒
ε6
46
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Etudes de Formulation
→ Objectif= établir les caractéristiques obtenues sur un mélange hydrocarboné, identifié, à l’issue d’une séquence
d’essais bien définie.
→ Epreuve de formulation réalisée en laboratoire, avant la réalisation du chantier, sur un mélange préparé selon une
méthode normalisée.
→ Essais réalisés avec des matériaux représentatifs du chantier.
→ Minimum composant une étude de formulation=
- Nature, origine et classe des granulats
- Nature et dosage des additifs
- Nature et dosage du Bitume
- Courbe granulométrique complète du mélange étudié
- Masse volumique réelle calculée
→ 4 NIVEAUX d’Epreuve de formulation=
- NIVEAU 1= Pourcentage de vides à la presse à cisaillement giratoire (P.C.G.)
Tenue à l’eau du mélange
MVRE,(DURIEZ)
⇒ Suffisant pour les trafics faibles
⇒ Permet de contrôler l’évolution dans le temps d’une formule
- NIVEAU 2= niveau 1 + Essai d’orniérage
⇒ Chaussée à trafic élevé
⇒ Chaussée à forte épaisseur
- NIVEAU 3= niveau 2 + Module de Rigidité
- NIVEAU 4= niveau 3 + Résistance à la fatigue
⇒ Utilisé lors du dimensionnement d’une chaussé
47
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⇒ 5 niveaux de Formulation
MVRE,
Recomposition Granulaire,
► Validité d’une étude de Formulation:
Général + Empirique
Général + Fondamental
► Etudes de Formulation
5 ANS
48
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► Durée des essais:
MVRE,
49
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► Exemple d’Etude de Formulation: Niveau 0
MVRE,
50
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
MVRE,
51
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
MVRE,
52
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► Influence des paramètres de formulation:
→ teneur en Bitume:
→ Nature du liant:
TL ⇒
durée de vie de l’enrobé
TL ⇒
Orniérage de l’enrobé
dureté du Bitume ⇒
⇒
⇒
résistance à la déformation
résistance à l’orniérage
rigidité
← Attention au seuil de fragilité et aux conditions de mise en oeuvre
→ Teneur en filler: Rôle du filler= remplir les vides et augmenter la compacité
→ Granularité:
de la granularité ⇒
compacité
← Attention à la ségrégation
de la granularité ⇒
rugosité
← Attention à la ségrégation
→ Compacité: Conséquence directe de la formulation
Rôle déterminant pour l’obtention des bonnes caractéristiques mécaniques de l’enrobé
Composer un enrobé= Moduler les différents ingrédients dans le but d’obtenir un enrobé avec les
caractéristiques nécessaire pour son usage défini dans la chaussée.
Pour les matériaux d’assise:
Recherche de rigidité et d’un bon comportement mécanique
Pas de risque d’orniérage
Pour les couches de roulement: Recherche de rugosité mais aussi d’imperméabilité
Risque d’orniérage
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U.P.S. M2 UE1 2011/2012
CHAP XII: LES MATERIAUX D’ASSISES
► Qualités requises
→ Situés en Couche de Fondation et de Base
→ Situés sous la couche de Roulement ⇒ Aucunes contrainte de Rugosité
1) Les Graves-Bitume:
► Historiques:
→ Mises au point dans les années 70
→ 1ière technique crée pour les couches d’assise sur le réseau à fort trafic
→ Suite aux premiers constats d’Orniérage
⇒ Bitume 35/50 relativement Dur
⇒ Dosage faible
► Caractéristiques:
→ Granulométrie 0/20 et 0/14 (pas de normes sur la composition)
→ ≈ 4,2% de Bitume
Qualité du Bitume choisie en fonction de l’altitude:
35/50 pour une altitude < 600m
50/70 pour une altitude de 600 à 1000m
70/100 pour une altitude > 1000m
→ Bonne résistance à l’orniérage
→ Epaisseur de mise en œuvre:
► 3 Classes:
-10 à 16 cm moyen et mini 8cm pour la GB 0/20
- 8 à 14 cm moyen et mini 6cm pour la GB 0/14
→ Augmenter la teneur en Bitume pour améliorer la tenue en fatigue
→ GB classe 2 Bitume 35/50 TL ≥ 3,8
K ≥ 2,5
E ≥ 9000MPA ε6 ≥ 80.10-6
K ≥ 2,8
E ≥ 9000MPA ε6 ≥ 90.10-6
K ≥ 2,9
E ≥ 11000MPA ε6 ≥ 100.10-6
59
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Granulats pour GB en couche de fondation et couche de base
! au
CCTP
Teneur en
Liant ≥ 4,2%
% de vide
DURIEZ
≤10%
► Performances à obtenir pour
GBaprès
APPROCHE EMPIRIQUE
r/R ≥ 70%
100 girations
≤10% d’ornière après
10000 cycles
60
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Performances à obtenir pour GB APPROCHE FONDAMENTALE
Teneur en
Liant ≥ 4,2%
% de vide
≤10% après
100 girations
DURIEZ
r/R ≥ 70%
≤10% d’ornière après
10000 cycles
Module Traction
≥ 9000 Mpa à 0,02s
Déformation en
fatigue
≥ 90.10-6
61
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Exemple de formulation GB Classe 3
62
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Exemple de formulation GB Classe 3
Approche FONDAMENTALE
Approche EMPIRIQUE
63
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Mise en Œuvre des Graves-Bitumes:
→ Couche d’accrochage:
- Emulsion de Bitume
- Dosage résiduel minimum= 250 g/m2 (à adapter en fonction du support)
→ Mise en Oeuvre:
- Matériel=
Finisseur, + Niveleuse éventuellement
- Guidage sur référence mobile (poutre), référence fixe (fil, lazer) ou vis calée
- Température de répandage > 140 °C
- Epaisseur de mise en œuvre:
→ Compactage:
- Matériel= + 1 compacteur vibrant
M/L compris entre 30 et 40 kg/cm
amplitude de vibration FORTE
fréquence moyenne à élévée
- Nombres de passes de l’atelier de compactage= 4 à 8 passes de vibrants
10 à 15 passes de compacteur à pneu
64
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
65
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
- Adapter les capacités de fabrication, transport et mise en oeuvre
Risque de « manque de camions »
⇒ arrêt fréquent du finisseur ⇒ irrégularité de compacité et d’uni
Risque de « camions en attente »
⇒ baisse de température des enrobés dans les camions
⇒ mauvaise compacité
Exemple: Chantier de mise en œuvre de GB: épaisseur 15cm
largeur 4ml
MVRe 2,35T/m3
Vitesse moyenne d’un finisseur= 2,5 m/mm
⇒ Tonnage horaire= 2,5 x 4 x 0,15 x 2,34 = 210 T/h
- Adapter l’atelier de compactage à la vitesse d’avancement :
Nécessité d’une forte énergie de compactage ⇒ nombre important de passes
⇒ risque de retard de l’atelier de compactage
Rq: ne pas oublier le plein des cylindres (eau)
- Attention aux intempéries: PLUIE, FROID, VENT
Baisse rapide des températures de l’enrobé=
⇒ baisse de la maniabilité de l’enrobé
⇒ mauvaises compacité
66
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
2) Les Enrobés à Module ELEVE:
► Historiques:
→ Apparus dans les années 80 pour concurrencer les GB
→ Bitume 35/50 remplacer par bitume dur 10/20 ou 20/30
⇒ ↑ du module de rigidité mais ↓ tenue en fatigue
⇒ ↑ dosage en bitume pour équilibrer le gain de module par un gain de tenue en fatigue
→ Retour d’expérience:
- Point Fort: réduction des épaisseurs de mise en œuvre ⇒ €
- Points Faibles: Orniérage
Fissuration thermique
Difficulté de mise en œuvre ⇒ mauvaise qualité du support
→ Granulométrie 0/10, 0/14 et 0/20 (pas de normes sur la composition)
→ ≈4,2% de Bitume
► 2 Classes:
- 9 à 15 cm moyen et mini 8cm pour l’EME 0/20
→ Augmenter la teneur en Bitume pour améliorer la tenue en fatigue
→ EME classe 1 Bitume 10/20 ou 20/30 TL ≥ 5,2
E ≥ 14000MPA ε6 ≥ 100.10-6
TL ≥ 5,5
E ≥ 14000MPA ε6 ≥ 130.10-6
→ EME classe 2 Bitume 10/20 ou 20/30
67
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Granulats pour EME
! au
CCTP
► Performances à obtenir pour EME APPROCHE EMPIRIQUE
APPROCHE FONDAMENTALE SYSTEMATIQUE
68
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Performances à obtenir pour GB APPROCHE FONDAMENTALE
Teneur en
Liant ≥ %
% de vide
≤6% après
80 girations
DURIEZ
r/R ≥ 70%
≤7,5% d’ornière après
30 000 cycles
Module Traction
≥ 14000 Mpa à 0,02s
Déformation en
fatigue
≥ 130.10-6
69
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Exemple de CCTP:
70
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
! C.C.T.P.
>
C.C.T.G.
71
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
72
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT
► Qualités requises
→ Situés en Surface
→ Confort (sonore, visuel)
→ Adhérence (rugosité)
→ Ne rentre pas en compte dans le calcul de la structure de la chaussée
→ ASPECT
► 3 familles:
→ Couches épaisses (5 à 10cm)
⇒ BBSG : Béton Bitumineux Semi Grenu
⇒ BBME : Béton Bitumineux à Module Elevé
Remarque: Couche de Liaison = Transition entre la couche de Base et une
couche de roulement mince.
→ Couches mince (1,5 à 4cm)
⇒ BBTM : Béton Bitumineux Très Mince
⇒ BBUM : Béton Bitumineux Ultra Mince
⇒ BBDr : Béton Bitumineux Drainant
→ Enduits
⇒ Enduits Superficiels : Monocouche, Bicouche
⇒ ECF : Enrobés coulés à Froid
73
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
1) Les BBSG:
► Historiques:
→ 1ier enrobé utilisé
→ Introduits en France depuis les E.U. à la fin de la 2ième guerre mondiale
→ Composition classique:
→ Dosage en Bitume:
-Courbe continue
- 7,5% de fines
- 29 à 30% de passant à 2mm
- 45 à 48% de passant à 6,3mm
Bitumes modifiés
- 5,0 à 5,3% pours le BBSG 0/14
- 5,2 à 5,5% pours le BBSG 0/10
► 3 Classes:
-8 à 10 cm moyen et mini 6cm pour le BBSG 0/14
- 6 à 8 cm moyen et mini 4cm pour la BBSG 0/10
→ déterminés en fonction de la qualité d’orniérage
→ BBSG classe 1
Bitume 35/50 TL0/10 ≥ 5,2
TL0/14 ≥ 5,0 Orniérage ≤ 10%
E ≥ 5500MPA ε6 ≥ 100.10-6
→ BBSG classe 2
Bitume 35/50 TL0/10 ≥ 5,2
TL0/14 ≥ 5,0
Orniérage ≤ 7,5%
E ≥ 7000MPA ε6 ≥ 100.10-6
→ BBSG classe 3
Bitume 35/50 TL0/10 ≥ 5,2
TL0/14 ≥ 5,0
Orniérage ≤ 5%
E ≥ 7000MPA ε6 ≥ 100.10-6
74
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
1) Les BBSG:
► Granulats pour BBSG
% de vide
► Performances à obtenir
≤5% pour
aprèsBBSG
60 APPROCHE EMPIRIQUE
girations
DURIEZ
r/R ≥ 70%
≤7,5%
7,5% d’ornière après
30 000 cycles
Teneur en
Liant ≥ 5,2%
75
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
1) Les BBSG:
► Performances à obtenir pour BBSG APPROCHE FONDAMENTALE
Teneur en
Liant ≥ 4,2%
5% ≤ vide ≤10%
après 60 girations
DURIEZ
r/R ≥ 70%
30 000 cycles
Module Traction
≥ 7000 Mpa à 0,02s
Déformation en
fatigue
≥ 100.10-6
76
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
2) Les BBME:
► Historiques:
→ Apparus dans les années 80 pour concurrencer les BBSG
→ Bitume 35/50 remplacer par bitume dur 20/30
⇒ ↑ du module de rigidité
→ Retour d’expérience:
- Point Fort: réduction des épaisseurs de mise en œuvre ⇒ €
- Points Faibles: Difficulté de mise en œuvre ⇒ mauvaise qualité du support
⇒ Non utilisé en couche de Roulement → couche de liaison
→ Composition classique:
Bitumes dur 20/30
- 5,0 à 5,3% pours le BBSG 0/14
- 5,2 à 5,5% pours le BBSG 0/10
► 3 Classes:
-Courbe continue
- 7,5% de fines
- 29 à 30% de passant à 2mm
- 45 à 48% de passant à 6,3mm
-8 à 10 cm moyen et mini 6cm pour le BBME 0/14
- 6 à 8 cm moyen et mini 4cm pour la BBME 0/10
→ déterminés en fonction de la qualité d’orniérage
→ BBME classe 1 Bitume 20/30
Orniérage ≤ 10%
E ≥ 9000MPA ε6 ≥ 100.10-6
Orniérage ≤ 7,5%
E ≥ 11000MPA ε6 ≥ 100.10-6
Orniérage ≤ 5%
E ≥ 11000MPA ε6 ≥ 100.10-6
77
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
2) Les BBME:
► Granulats pour BBME
► Performances à obtenir pour BBME APPROCHE EMPIRIQUE
APPROCHE FONDAMENTALE SYSTEMATIQUE
78
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
2) Les BBME:
► Performances à obtenir pour BBME APPROCHE FONDAMENTALE
Teneur en
Liant
5% ≤ vide ≤10%
après 60 girations
DURIEZ
r/R ≥ 80%
30 000 cycles
Module Traction
≥ 11 000 Mpa à 0,02s
Déformation en
fatigue
≥ 100.10-6
79
1) Les BBSG
2) Les BBME:
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
3) Les BBM:
► Historiques:
→ Couche de roulement classique des trafics faibles à moyens
→ Rugosité correcte
→ Bonne maniabilité ⇒ Belle finition
→ Coût + 20% (+ riche en bitume)
→ Granulométrie 0/10 essentiellement (et 0/14)
→ Composition: courbe discontinue
- BBM0/10 Faible discontinuité 2/4 ou 4/6
- (BBM0/14 Forte discontinuité 2/10)
-35% de 0/2F
- 32% de 2/6
- 37% de 6/10
5,6 % de Bitumes 35/50
► 3 Classes:
-4 cm
Fonction de l’ossature granulaire
→ BBM classe 1
→ BBM classe 2
→ BBM classe 3
80
4) Les BBTM:
► Historiques:
1) Les BBSG
2) Les BBME
3) Les BBM
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
→ Début en France en 1985 ⇐ utilise les progrès des bitumes modifiés
→ Remarquable pour la Rugosité, l’uni et la durabilité (7 à 12ans)
→ Bon Rapport Qualité/prix (Trompeur)
→ 50% du linéaire des Autoroutes
→ Facile à mettre en Œuvre ⇒ chantiers de courtes durées
→ A la mode BBTM 0/6: bel aspect fermé (billard)
bonne rugosité ⇒ SECURITE ROUTIERE
performance acoustique ⇒ CONFORT
→ Depuis 5 ans, de + en + de problème: orniérage, fluage et départ de matériaux (nid de poule)
⇐ baisse de la viscosité des Bitumes
→ ! Problèmes d’arrachement par ripage ⇐ parking, faibles rayons de courbures
→ ! Viabilité hivernale pour les BBTM2 ⇒ Abandon en Bretagne, Nord, Est
→ Granulométrie 0/10 0/6
→ Composition: Forte discontinuité -23 à 27% de 0/2F
- 77 à 73% de 6/10 ou 4/6
- 2 à 5% de fines d’apport
≥ 5%, en général 5,6 %
Pour compenser la discontinuité ⇒ bitume modifiés
► 2 Classes:
2,5 cm
Fonction de l’ossature granulaire (plus « ouverts »)
→ BBTM classe 1
→ BBTM classe 2
81
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Granulats pour BBTM: granulats durs
10% ≤ vide ≤17%
17%
► Performances à obtenir pour BBTM APPROCHE EMPIRIQUE
après 25 girations
DURIEZ
r/R ≥ 75%
≤15%
15% d’ornière après
3 000 cycles
Teneur en
Liant ≥ 5%
► Performances à obtenir pour BBTM APPROCHE FONDAMENTALE
⇐ Ne rentre pas en compte dans le calcul de la structure de chaussée
82
1) Les BBSG
2) Les BBME
3) Les BBM
4) Les BBTM
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
5) Les BBDr:
→ Début en France en 1990 ⇐ utilise les progrès des bitumes modifiés
► Historiques:
→ Remarquable pour la circulation sous la pluie
→ A la mode dans les années 1990-2000
→ Enrobé particulier: teneur en vide 20-25%
perméable à l’eau de pluie ⇒ SECURITE ROUTIERE
performance acoustique ⇒ GRAND CONFORT (73dba contre 76dba BB)
→ ! Viabilité hivernale pour les BBdr: présence de verglas ⇒ Accidents ⇒ Abandon dans le Nord
→ ! 4 fois + cher en entretien: salage hivernal
→ ! Durée de vie faible ≈ 6ans
→ Granulométrie 0/10 et 0/6
→ Composition: Très Forte discontinuité
≥ 5%, en général 5,2 %
Pour compenser la discontinuité ⇒ bitume modifiés
► 2 Classes:
-10 à 12% de 0/2F
- 81 à 83% de 6/10 ou 4/6
- 2 de fines d’apport
4 cm
Fonction de l’ossature granulaire (% de vides)
→ BBTM classe 1
→ BBTM classe 2
83
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Granulats pour BBDr: granulats durs
18% ≤ vide ≤25%
25%
► Performances à obtenir pour BBDr APPROCHE EMPIRIQUE
après 25 girations
DURIEZ
r/R ≥ 75%
≤15%
15% d’ornière après
3 000 cycles
Teneur en
Liant ≥ 5%
► Performances à obtenir pour BBDr APPROCHE FONDAMENTALE
⇐ Ne rentre pas en compte dans le calcul de la structure de chaussée
84
6) Divers Enrobés:
1) Les BBSG
2) Les BBME
3) Les BBM
4) Les BBTM
5) Les BBDr
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► BBUM: Béton Bitumineux Ultra Mince
→ Caractéristiques identiques au BBTM
→ Epaisseur de mise en œuvre = 1,5 cm
→ Nécessité d’un support parfait
► BBA: Béton Bitumineux Aéronautique
→ Comparable au BBSG0/14
► BBR: Béton Bitumineux de Reprofilage
→ Epaisseur de mise en œuvre variable
→ Comparable au BB0/10 ou BB0/6
→ Formule riche et ossature continue
► Enrobés Percolés
→ Enrobés drainants + remplissage des vides par de la résine ⇐ concurrent du Béton
→ Enrobés Anti-Kérozène
→ Béquillage des camions, stockage
► Asphaltes
→ Enrobés fermés: 20% bitume + 80% de fine calcaire
→ Remplace l’asphalte naturel
→ Sur trottoir, étanchéité d’ouvrage, épaisseur de mise en œuvre ≈ 1cm
85
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Mise en Œuvre des BB:
→ Couche d’accrochage:
- Emulsion de Bitume
- Dosage résiduel minimum= 250 g/m2 (à adapter en fonction du support)
→ Mise en Oeuvre:
- Matériel= Finisseur UNIQUEMENT
- Guidage sur référence mobile (poutre), référence fixe (fil, lazer) ou vis calée
- Température de répandage > 140 °C
- Epaisseur de mise en œuvre: très variables en fonction du type de BB
→ Compactage:
- Matériel= + 1 compacteur vibrant
M/L compris entre 30 et 40 kg/cm
amplitude de vibration FAIBLE A MOYENNE
fréquence moyenne à faible
(+ 1 compacteur à pneu > P1 ( charge par roue = 3Tonnes) si épaisseur > 4cm)
- Nombres de passes de l’atelier de compactage= Variable selon l’épaisseur
4 à 6 passes de vibrants
(8 à 10 passes de compacteur à pneu)
86
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Mise en Œuvre des BB: ! COUCHE DE SURFACE
→ Conseils pratiques: surtout pour les faibles épaisseurs
- Adapter les capacités de fabrication, transport et mise en oeuvre
Temps de mise en œuvre au Finisseur PLUS LONG
Risque de « camions en attente »
⇒ baisse de température des enrobés dans les camions
⇒ mauvaise état de surface
- Adapter l’atelier de compactage à la vitesse d’avancement :
Moins d’énergie de compactage mais plus de surface
⇒ risque de retard de l’atelier de compactage
Rq: ne pas oublier le plein des cylindres (eau)
- Attention aux intempéries: PLUIE, FROID, VENT
Baisse rapide des températures de l’enrobé=
⇒ baisse de la maniabilité de l’enrobé
⇒ mauvaises état de surface
- Attention à la ségrégation dans toute la chaine:
⇒ mauvaises état de surface
87
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
88
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
89
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Catalogue Poste:
90
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Etiquette CE: BBSG 0/10 Cl3
91
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► Fiche de Synthèse: BBSG 0/10 Cl3
Recomposition
granulaire
Courbe
Granulo
Essai Duriez
Essai Traction
directe
Essai Module
Complexe
Essai PCG
Essai
Orniéreur
Essai Fatigue
ETUDE
NIVEAU
2
92
6) Les Enduits superficiels:
1) Les BBSG
2) Les BBME
3) Les BBM
4) Les BBTM
5) Les BBDr
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► Définition: → Couche de roulement de faible épaisseur
→ Constituée de couches superposées d’un liant hydrocarboné et de gravillons
⇒ Superposition ≠ Enrobage
⇒ Pas de fabrication en centrale, uniquement application sur chantier
→ E.S.U.: Enduit Superficiel d’Usure
► Historique: - Développement de l’enduit de Houille dès 1900 pour lutter contre la poussière des voitures
- 1920 apparition des émulsions de Bitume anioniques
- 1951 mise au point des émulsions de Bitume cationiques
► Qualités et inconvénients d’un ESU:
→ TECHNIQUES:
- IMPERMEABILSATION:
Très utilisé pour les chaussées déformée
utilisé pour les réparations de chaussées fissurées
- RUGOSITE Bonne drainabilité des eaux de surface = adhérence = recul des seuils d’aquaplaning
⇒ ESU sur autoroute sur les zone accidentogènes de changement de dévers
Faible CONFORT de roulage: bruit
- METEO: Chantiers interdits en hivers
Chantiers interdits avec la pluie
→ SECURITE: Forte dangerosité des chantiers: rejet des granulats
→ FINANCIER: Très compétitif par rapport aux enrobés
93
► Choix des granulats: - Concassés et fins:
1) Les BBSG
2) Les BBME
3) Les BBM
4) Les BBTM
5) Les BBDr
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2/4CL, 2/6CL, 6/10CL et 10/14CL
- LAVES: Bon collage du bitume résiduel
- Durs: ESU est une couche de surface
- PAS TROP CHERS:
ESU doit être compétitif fac aux enrobés
► Choix de l’émulsion:
→ Emulsion: 69% généralement
visqueuse
à rupture rapide
! À l’adhésivité vis-à-vis des granulats du chantier
→ Liant de Base: Bitume pur 160/200
Bitume légèrement fluxé au début ou en fin de saison
Bitume modifié agressivité du trafic
conditions climatiques (écart de température)
► Structure: 4 formulations différentes
Choisies en fonction du type de trafic et de l’état du support
94
1) Les BBSG
2) Les BBME
3) Les BBM
4) Les BBTM
5) Les BBDr
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Tableau récapitulatif des Formulations:
Structure la plus polyvalente et la
plus utilisée
Granulat 4/6 ou 6/10
Adaptés aux trafics intenses,
rapides et lourds
Nécessite un bon support dur
Granulat 6/10 puis 2/4
ou 10/14 puis 4/6
Trafics important avec support
hétérogènes (GNT ou enrobé abimé)
ou 10/14 puis 4/6
MONOCOUCHE PREGRAVILLONNE
support hétérogènes
(GNT ségrégée)
ou 10/14 puis 4/6 95
1) Les BBSG
2) Les BBME
3) Les BBM
4) Les BBTM
5) Les BBDr
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Dosage:
96
1) Les BBSG
2) Les BBME
3) Les BBM
4) Les BBTM
5) Les BBDr
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Correctifs des dosages en liant:
Trafic ⇒
Dosage
Soleil ⇒
Dosage
monte ⇒
Dosage
support rugueux
⇒ Dosage
Dosage à l’Automne
granularité ⇒
Dosage
plats ⇒
Dosage
Soleil ⇒
Dosage
altitude ⇒
Dosage
97
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Mise en Œuvre des E.S.U. :
→ Mise en Oeuvre:
- Matériel=
Répandeuse
(Marche AVANT)
Stock utile d’émulsion: 12 000L, 10 000L ou 8 000L
Température de répandage > 60 °C
Camion gravillonneur
(Marche ARRIERE)
Camion 15T (13T de CU) ou 10T (9T de C.U.)
→ Compactage:
Assure sans les écraser la mise en place des granulats
- Matériel= + 1 compacteur à pneu > P1 ( charge par roue = 3Tonnes)
PAS DE COMPACTEUR A CYLINDRE
- Nombres de passes de l’atelier de compactage= 3 à 5 passes
3 km/h puis 10 km/h
Rq: l’ouverture à la circulation apporte un complément de compactage
→ REJET des gravillons: Dosage des gravillons en excédent
Création de cordons de granulats au bord et dans l’axe des voies: à enlever
DANGER POUR LE TRAFIC
98
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
99
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
→ Mise en Oeuvre:
- Matériel=
Gravillonneur automoteur:
Homogénéité du gravillonnage
Birépandeur (Point-à-temps):
Répandeur + gravillonneur en une seule machine
Compactage intégré (insuffisant)
Avantages: Répandage simultané de l’émulsion et du granulat= meilleure adhésivité
ECONOMIQUE
Moderne: dispositifs informatiques de contrôle et d’asservissement
Utile pour les réparation de chaussée: point-à-temps (PATA)
Inconvénients:
Stock d’émulsion faible
Stock de granulat Très faible
Surcharge à l’essieu arrière
100
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
101
1) Les BBSG
2) Les BBME
3) Les BBM
4) Les BBTM
5) Les BBDr
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Enchainement de l’atelier de mise en œuvre:
102
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Enchainement de l’atelier de mise en œuvre:
103
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Défauts , causes et remèdes:
→ Dégradations au jeune âge:
- Plumage généralisé: départ généralisés des granulats, rejet immédiat
⇐ Dosage en liant trop faible
⇐ Humidité ou froid à la mise en oeuvre
⇐ Ecoulement en rive = émulsion trop fluide
⇐ Gravillonnage trop tardif, rupture de l’émulsion trop rapide
⇐ Compactage insuffisant
⇐ Ouverture à la circulation trop rapide
⇐ Liant inadapté
Plumage localisé: départ de granulats de façon hétérogène
⇐ gravillons sales
⇐ sous-dosage du liant ⇐ Support déformé
⇐ Support ouvert
⇐ Compactage hétérogène
Peignage:
départ des granulats suivant des sillons
Pelade: Arrachements par plaques
⇐ Support sale
⇐ sûr-dosage → ressuage → collage au pneu de circulation
104
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Défauts , causes et remèdes:
→ Dégradations dans le temps:
- Plumage généralisé aux premiers froids:
⇐ Dosage en liant trop faible
⇐ Bitume de base trop fragile à basse température
⇐ Gravillonnage tardif= mouillage incomplet des granulats
⇐ Gravillonnage excessif= mosaïque de granulats non formée
- Rejet d’été: aux fortes chaleurs
⇐ Chute de cohésion du liant trop susceptible à la température
- Ressuage d’été= Apparition de taches de bitume
+ Ressuage par remontée de liant=
⇐ Sur dosage en liant
⇐ Sous-dosage en granulats
⇐ Liant trop mou
⇐ Hétérogénéité des granulats (angularité)
⇐ Sur dosage du support
+ Ressuage consécutif à un rejet des granulats
+ Ressuage par enfoncement des granulats dans le support:
⇐ Zones de passage des roues des PL
⇐ Structure de chaussée mal adaptée
⇐ Granularité trop faible
- Pelade=
⇐ Arrachement par les pneus suite à ressuage d’été
105
1) Les BBSG
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
2) Les BBME
Les BBM
CHAP XIII: LES COUCHES DE ROULEMENT 3)
4) Les BBTM
5) Les BBDr
7) Les Enrobés coulés à froid:
6) Les ESU
► Définition: → Coulis= mélange d’émulsion de Bitume, de granulats minéraux, d’eau, d’additifs et de fibres.
► Historique: - 1928 an Allemagne: création du produit SCHLAMM
- 1963 importation des Etats-Unis en France d’un coulis d’étanchéité à base de sable 0/3 ou 0/5 (Abandonné)
- 1978 importation de l’Allemagne des ECF
- 1990 début du développement industriel
► Domaine d’application: - Couche de roulement en entretien ou travaux neufs sur V.U., RD, RN, Autoroute
- Utilisés de plus en plus en revêtement colorés
- Utilisation en couche d’accrochage, et colmatage des BB drainants
- Traitement des zones accidentogènes (zones d’aquaplaning)
- Utilisation croissante
► Qualités d’un E.C.F.:
→ Sécurité et nuisance sonores:
Peu de rejet, pas de ressuage, peu bruyant
→ Durée de vie: Excellente résistance au P.L.
Adhérence conservée dans le temps
→ Esthétique: Colorations possibles
Superbe aspect visuel
→ Travaux préparatoires simplifiés: Pas de mise à la côte des tampons
Pas d’engravure
Pas de couche d’accrochage
→ Faible nuisance: Durée d’intervention limitée, remise en circulation limitée
→ Fort rendement: 4 000 à 8 000 m2/j avec machine à chargement discontinue
Jusqu’à 25 000 m2/j avec machine à chargement continue
→ Tarif intéressant en comparaison avec un enrobé
► Limites d’un E.C.F.:
→ Inefficaces contre les remontées de fissures
→ Nécessite un support parfait: ne reprofile pas
→ sensible à la météo: >7°C par temps sec, >10°C par temps humide, ! au GEL
→ Tarif cher en comparaison avec un enduits
106
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Composants:
→ Granulats: Roches très dures classe A (matériaux rare et cher)
0/4CL, 0/6CL, ou 0/4CL + 6/10CL (ECF discontinus)
Mélange reconstitué en carrière
→ Emulsion: Emulsion cationique au bitume pur ou modifié
Teneur en Bitume= 60 à 65%
Dosage en bitume résiduel= 5,5 à 8,5%
→ Eau: fonction de pré-mouillage des granulats
Comporte généralement un tensio-actif:
Rendre l’enrobage plus facile
Amélioration de l’adhésivité liant/granulat
→ Additif: Régulateur de rupture + dope
→ Fibres: Fibres organiques de synthèse
Dosage à 0,1 à 0,2% (/ granulats)
Fibres fines et « longues » (4 à 6mm) ⇒ millions de fibres par m2
Apport des fibres= Évitent la ségrégation et les coulures
Autorisent les formulations discontinues
Apporte une meilleure adhérence et durabilité
► Dosages:
107
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Fabrication et mise en oeuvre: Machines spécifiques pour la fabrication et mise en oeuvre
→ Machine à chargement discontinue:
→ Machine à chargement frontal:
108
CHAP XIV: CONTRÔLE DES ENROBES
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Contrôle des enrobés:
→ Planches d’essais: - Définir l’atelier de mise en œuvre et ses modalités d’utilisation en fonction du résultat à atteindre.
- Responsabilité de l’entreprise.
→ Epreuve de convenance: - Sert à la vérification par le maître d’œuvre que l’atelier de mise en œuvre proposé par
l’entreprise permet d’atteindre les objectifs contractuels.
→ Contrôle de mise en oeuvre:
Gammadensimètre
APL
P.M.T. (HSv)
109
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Principe:
Pas de Norme → Contrôler la dispersion de la MVR d’un enrobé
Mesurer la transmission d’une source « radioactive » à travers un enrobé pour estimer après
étalonnage la MVRe et la compacité.
► Type d’essai:
1) Mesure manuelle en discontinue: TROXLER
Perforation de l’enrobé sur 7cm
MVRe et C
Rq: essai à associer à un carottage et une mesure de MVR en laboratoire
110
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Analyseur de Profil en Long
► Principe:
Norme NF EN 98218-3 → Caractériser les défauts d’UNI LONGITUDINAL
Traction à vitesse constante d’une remorque qui enregistrement des dénivellations du profil en
long d’une route traduites par les oscillations d’un bras par rapport à une référence pseudo
horizontale fournie par un pendule inertiel.
1) Traction de la remorque à vitesse constante
VCAPL 25 et CPAL 72
► Spécifications: - Fonction des CCTP
Rq: importance financière du CAPL dans les marchés autoroutiers
111
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Profondeur Moyenne de la Texture
(Hauteur au sable vraie)
► Principe:
Norme NF EN 13036-1 → Mesurer la macro-texture de surface d’un enrobé.
Mesurer la hauteur moyenne de la texture d’une surface par emplissage du volume des vides à
l’aide d’un volume fixé de billes de verre spécifié, que l’on étale sous forme de cercle. Mesurer
le diamètre de la tache.
1) Vider un échantillon de sable
V = 25 cm3 de billes
2) Etaler avec un tampon nornalisé
Mesure du diamètre moyen de la tache D
Rq: ! Chaussée sèche et propre
PMT = 4 V / D
(mm)
► Spécifications: Entre 0,3 et 3mm
Fonction des CCTP
Rq: essai simple et rapide.
112
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
113
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118
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CHAP XV: LES DIFFERENTS TYPES DE STRUCTURES DE CHAUSSEES
► RAPPEL= FONCTIONNEMENT D’UNE CHAUSSEE
σ
Chaussée =interface entre le sol supportet la contrainte du pneu
Sol Support
(terrassement)
εr
εz
(13T) +
NE (trafic)
εt
εadm
σr
σadm
► Données de Base=
→ Les performances mécaniques du sol support = contraintes maxi admissibles σadm
déformation maxi admissibles εadm (réversible)
→ Les chaussées = toujours formées de matériaux granulaires ⇒Cône de distribution de charge idéalisé
(angle de frottement interne)
⇒ Déformation interne des matériaux εz , εt
⇒Contrainte Résiduelle σr
⇒Déformation Résiduelle εr
119
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► RAPPEL= FONCTIONNEMENT D’UNE CHAUSSEE
Chaussée =interface entre le sol support et la contrainte du pneu
σ
Modèle de Burmister (1943)
Calcul élastique Linéaire (flexion)
(13T) +
NE (trafic)
σtt
► Dimensionner une Chaussée= Trouver le meilleur compromis entre
TERRASSEMENT
Présence
d’Argile
► Données
de Base=
Traitement du sol
Insensibiliser à l’eau CHAUX
Durcir
CIMENT
εr
Sol Support
(terrassement)
Améliorer la contrainte maxi du sol support
Augmenter le cône de distribution
Améliorer l’angle de frottement interne
Géométrique:
o hauteur de chaussée
(limité par la mise en œuvre)
► Paramètres complémentaires=
Ajout d’un liant
Bitume ou Ciment
Chaussée semi-rigide
→ Fatigue (attrition), durée de vie
→ Imperméabilité
→ Traficabilité
→ Surface= Glissance, bruit, confort
εz
εt
εadm
σr
σadm
Sol : εr < εadm
σtt < σ(adm,mat)
matériaux :
(εεz, εt) < ε(adm,mat)
→ Comportement au Gel/Dégel
→ Limites de Mise en Œuvre (Epaisseurs)
120
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
1 Caractéristique du réseau Français = Grande diversité de Structures de Chaussées (6 groupes)
► Chaussées Souples (moins chère)
→ Couche de roulement=
couverture Bitumineuse mince (≤12cm, enduit pour faible trafic)
→ Assise= une ou plusieurs couches de matériaux granulaires non traités (G.N.T.) (20 à 50cm)
→ épaisseur globale entre 30 et 60cm
→ mode de fonctionnement
- Couche de roulement=
Réduction de la contrainte verticale (fct (ép))
σ
εt
εr
Effort en traction par flexion
(13T) +
NE (trafic)
- Assise=
σi
σr
!
Faible angle du cône de distribution des charges
Contrainte verticale en fond de couche
Déformation résiduelle en fond de couche
Forte Sensibilité à l’eau
Fatigue par attrition des granulats
121
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Chaussées Bitumineuses Epaisses:
couverture Bitumineuse
→ Assise= matériaux traités aux liants hydrocarbonés (Base + Fondation) (ép entre 12 et 40cm)
→ épaisseur totale > 12cm
σ
(13T) +
NE (trafic)
- Assise= Fort angle du cône de distribution des charges
Forte Réduction de la Contrainte verticale en fond de couche
Faible Déformation résiduelle en fond de couche
σi
εt
εr
Travail en flexion sur toute l’épaisseur ⇒
PAS d’Effort en traction en fond de couche de roulement
σr
!
Importance du Collage entre les couches
Travail en flexion sur toute l’épaisseur
Sinon Risque de rupture par fatigue en flexion de chaque
couche
122
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Chaussées à assise traitée aux Liants Hydrauliques = « semi-rigide »:
couverture Bitumineuse (6 à14cm)
→ Assise= matériaux traités aux liants hydrauliques (Base +Fondation) (ép entre 20 et 50cm)
→ épaisseur globale entre 25cm et 60cm
σ
(13T) +
NE (trafic)
σi
εt
εr
- Assise= TRES Fort angle du cône de distribution des charges(rigidité béton)
Forte épaisseur de la couche
⇒ Forte Réduction de la Contrainte verticale en fond de couche
!
σr
!
Importance du Collage entre les couches
Travail en flexion sur toute l’épaisseur
Sinon Risque de rupture par fatigue en flexion de chaque
couche
Retrait de prise et retrait thermique important
⇒ Fissuration transversale:
- Remonte rapidement au travers CR (1 cm/an)
123
- Espace régulier (entre 5 et 15m)
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Chaussées à structure Mixte
→ Assise= Couche de BASE = matériaux bitumineux (ép entre 12 et 20cm)
Couche de Fondation = matériaux traités aux liants hydrauliques
(ép entre 20 et 40cm)
⇐ Rapport de l’épaisseur du matériaux bitumineux à l’épaisseur totale de chaussée = k1/2
- Couche de roulement
- Couche de Base
- Couche de Fondation
σ
(13T) +
NE (trafic)
!
Effort en traction par flexion en fond de couche
Rôle de la CdB en matériaux bitumineux:
Ralentir la remontée des fissures transversales de la CDF
Atténuer les gradients thermiques journaliers
σi
σj
εt
εr
σr
!
Dilatation thermiques différents entre les matériaux bitumineux
et hydrauliques
⇒ Rupture du collage entre CdF et CdB à moyen terme
⇒ Chaque couche travaille en flexion
⇒ Réduction de la durée de vie de ma chaussée 124
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Chaussées à structure Inverse: Anti remontée de Fissure
Couche Intermédiaire en grave non Traitée (ép ≅12cm)
Couche de Fondation = matériaux traités aux liants hydrauliques
(ép entre 20 et 40cm)
- Couche de Base
σ
εt
(13T) +
NE
σi
- Couche de GNT =
(trafic)
σj
σj
εt
εr
Réduction de la contrainte verticale
Ralentir la remontée des fissures transversales de la CdF
TRES Faible Déformation résiduelle en fond de couche
σr
!
Effort en traction MAXI en fond de couche bitumineuse
125
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Chaussées en Béton de Ciment
- Dalles non goujonnées avec fondation
→ Béton de ciment (20 à 28cm)
→ Béton maigre (12 à 18cm) ou matériaux traités au liants hydrauliques (15 à 20cm)
- Dalles goujonnées avec fondation
→ Béton maigre (14 à 22cm)
- Dalles sans fondation
→ Couche drainante (matériaux granulaires ou géotextile)
- Béton armé continu
→ Béton maigre (12 à 14cm)
126
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
CHAP XVI: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES
COUCHE DE ROULEMENT
► METHODE DE DIMENSIONNEMENT D’UNE CHAUSSEE
CALCULEE
Géométrie de la chaussée
MESURE
Trafic N.E. (T0,T1,….)
CHOISIE
COUCHE DE BASE
COUCHE DE FONDATION
CONSTATEE
Durée de vie de la Chaussée En général = 15 ans
PAS D’ENTRETIEN STRUCTUREL
Portance de la Plateforme support de Chaussée P.F. (PF1,PF2,….)
CONSTATEE
Climat
CHOISIS €
Matériaux: liant, granulats
COUCHE DE FORME
TERRASSEMENTS
ALIZE 3
► Logiciel ALIZE:→ Créateurs=
→ Méthode Rationnelle de dimensionnement mécanique des structures (hypothèses encadrées)
→ Calcul élastique= MODELE DE BURMINSTER (1943)
- Structure de calcul: Multi-couche élastique linéaire
Interfaces collées ou glissantes
Couches infinies en plan (pas de bord, pas de coin)
- Charges de calcul: disques avec une pression uniforme
- Résultats de calcul: champs de contraintes σ et de déformations ε
→ Logigramme=
127
Définition du Traffic
► Logigramme Logiciel ALIZE
Choix des matériaux constitutifs
Choix du Type de Structure
Calcul des Valeurs Admissibles
= f(Trafic)
HydrocarbonésU.P.S. M2 UE1 2011/2012
Traités au liants Hydrauliques
→ 5 Familles proposées: Bétons
Non traités
Sols
Flexible
Bitumineuse épaisse
→ 6 Structures proposées: Semi-rigide
Rigide
Mixte
Inverse
Choix de l’épaisseur Initiale
des Couches
Calcul des Sollicitations Maximales
dans chaque couche
Test
Sol Max < Val adm
Test Positif pour au tous
les Matériaux
Validation selon les Critères Métiers
Optimisation
Structure recevable
Optimisation Acceptable
Vérification Gel
Test Négatif pour au moins
un Matériau
Changement d’Epaisseur
(manuel ou incrémentation automatique)
Structure non recevable
Non optimisée
128
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Valeurs admissibles: εt,adm
Fonction du:
- Comportement à la fatigue ε6 pour les matériaux bitumineux
- Trafic: NE = Nombre d’essieux équivalents
- Module du matériaux E (t°C)
- Coefficient Kc de calage du modèle
- Coefficient Kr du risque de rupture
- Coefficient Ks de portance du sol
- Coefficient Kd de discontinuité
Pour les matériaux bitumineux:
b
NE
- εt,adm = ε6 x
x
10 6
E (10 °C)
x Kc x Kr x Ks
E (15°C)
Pour les matériaux traités aux liants hydrauliques:
b
NE
- σt,adm = σ6 x
x Kc x Kd x Kr x Ks
10 6
Pour les sols et couches granulaires:
- εz,adm
=
12 000 x (NE )-0,222
129
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Coefficients de Calage:
Kc = - Coefficient de calage pour ajuster les résultats du modèle de calcul au comportement observé de chaussée
de même type
Matériau
Kc
- Fonction du type de matériaux=
GB
BB
EME
G.C.
autres MTLH
1,30
1,10
1,00
1,40
1,50
Ks = - Coefficient minorateur pour tenir compte de l’effet d’hétérogénéité locales de portance du support.
- Fonction de la portance du sol=
Module
E<50 Mpa
50 Mpa<E<120MPa
120 Mpa<E
Ks
1/1,2
1/1,1
1
Kr = - Coefficient qui ajuste la valeur de déformation admissible au risque de calcul retenu
Kr = 10 -ubδ
- δ dispersion sur les résultats des essais de fatigues
- b pente de la loi de fatigue du matériau
- u variable centrée associée au risque
Kd =- Coefficient de prise en compte de l’effet des discontinuités pour la couche de Base
Matériau
Kd
Grave Traitée classe G5
1/1,25
1/1,25
1
1
Béton compacté
1/1,25
130
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► METHODE DE DIMENSIONNEMENT D’UNE CHAUSSEE
Durée de vie
h
131
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
- ∃ aide au dimensionnement :
⇒ CATALOGUE DES STRUCTURES (1998)
► 2 Organismes :
SETRA (Service d’Etude sur les Transports, les routes et leurs aménagements)=
Service Technique du Ministère de l’écologie, du développement et de l’aménagement durable
R.S.T. (Réseau du Service Technique de l’Equipement) =
► 2 jeux de fiches :
VRS = 25 fiches
VRS → Réseau Structurant: 30 ans – 5%
VRNS →Réseau Non Structurant : 20 ans – 2%
VNRS = 27 fiches
132
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
⇒ Exemple de fiche du CALOGUE DES STRUCTURES (1998)
► Coupe transversale : ! La couche de Roulement n’est pas définie
► Structures précalculées :
► Abaques de vérification au gel :
! Possibilité de réaliser des comparatifs financiers de structures à binôme Trafic/plateforme équivalent.
133
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Coupe transversale : ! La couche de Roulement n’est pas définie
134
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Structures précalculées :
135
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
- ∃ un guide des structures « affiné » par région :
⇒ Guide Régional des Chaussées
► BUTS RECHERCHES :
Utiliser les Habitudes et expériences locales
Adapter les structures à la Géologie particulière de la région
Intégrer les Prix des granulats et des liants
Orienter la technique
► 8 structures retenues:
GNT sur GNT
G.E. sur GNT
G.B. sur GNT
G.B. sur G.B.
G.H. sur G.H.
GNT sur Sol fin traité en place
G.B.3 sur Sol fin traité en place
G.E. sur Sol fin traité en place
136
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Catalogue régional des structures: Exemple
Remarque:
◘ CR<4 → ESU, ECF, BBTM, BBM
◘ CR≥4→ BBM (E=5400Mpa)
◘ CR≥6 → BBSG (R=5400Mpa)
◘ CR≥8 → BBSG (R=5400Mpa)
◘ CR≥10 →BBSG (R=5400Mpa)
137
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Catalogue régional des structures: Exemple 2
138
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Catalogue régional des structures: Possibilité de comparer les structures à trafic et Portance de Plateforme équivalents:
- Exemple=
Trafic = TC4
Plateforme= PF2
Structure n°1
Structure n°2
Structure n°3
Structure n°4
Structure n°5
G.N.T.
sur
G.N.T.
G.E.
sur
G.N.T.
G.B.
sur
G.N.T.
G.B.
sur
G.B.
G.E.
sur
G.E.
GNT
G.B.
G.E.
sur
sur
sur
Sol traité en place Sol traité en place Sol traité en place
de classe2
de classe2
de classe2
≥8
≥6
≥6
≥6
≥6
≥6
8 + 12
8 + 10
9
20
11
12
20
25
10
20
25
30
Couche de Roulement
Couche de Base
Couche de Fondation
Non admis
Structure n°6
Non admis
Structure n°7
Structure n°8
139
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Vérification au Gel/Dégel:
Historique:
- Hivers rigoureux 1962-63: Problèmes importants de dégradations des chaussées
140
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Historique:
- Hivers rigoureux 1962-63: Problèmes importants de dégradations des chaussées
⇒ Mise au point d’un essai pour quantifier la gélivité des sols
⇒ Développement d’une méthode de prise en compte du gel en phase de conception de chaussées
Comportement de la chaussée au gel/dégel:
- Au gel (température ambiante durablement négative):
⇒ Pénétration du front de gel dans la chaussée
- Dans le corps de chaussée= en général non gélif
- Dans le sol support=
+ Si le sol est non gélif: pas de problèmes
+ Si le sol est gélif: * Gonflement par cryossucion
* Gélifraction des granulats
- Au Dégel (température ambiante durablement positive):
⇒ Pénétration du front de Dégel dans la chaussée
- Dans le sol support Gélif=
* Chute de Portance
⇒ Barrière de Dégel
141
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Définitions:
- Indice de gel atmosphérique Iatm:
Somme cumulée des températures moyennes journalières sous abri, calculée à partir du
premier jour pour lequel la température devient négative.
Valeur absolue (°C x j)
- Indice de gel de surface Is:
- Indice de gel transmis à la base de chaussée It:
- Quantité de gel
Q:
Racine carrée de l’indice de gel=
Peut être calculée :
°C x J
dans l’air ambiant
En surface Qs
À la base de la structure de chaussée
À toute profondeur
142
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Caractérisation d’un hiver:
- Hivers exceptionnel:
Hiver pour lequel on a obtenu le plus fort indice de gel atmosphérique depuis 1951
Valeur 55/56 ou 62/63 selon la région
- Hivers rigoureux non exceptionnel:
Hiver décennal sur la même période d’observation
Rq: Hiver rigoureux non exceptionnel en France=
Hiver normal au Québec:
Vérification au gel:
Montréal
Québec
Marignane
Bordeaux
Lille
Paris
Strasbourg
20
40
85
100
180
1000
1150
pour les structures reposant sur un matériau sensible au gel, on compare=
- l’indice de gel atmosphérique choisi comme référence Ir qui caractérise l’hiver contre lequel on
souhaite protéger la chaussée
- l’indice de gel atmosphérique que peut supporter la chaussée appelé indice de gel admissible Ia
⇒ Si Ia > Ir : vérification bonne, pas de dégâts au gel
⇒ Si Ia < Ir : modifier le support ou la structure
143
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Choix de l’hivers de référence: Ir
- l’indice de gel atmosphérique choisi comme référence Ir
= fonction de la politique du Maîte d’Ouvrage
- Exemple: pour Mulhouse= + Indice de gel de l’hiver exceptionnel= 415, hiver 62-63
+ Indice de gel de l’hiver rigoureux non exceptionnel= 156, hiver 86-87
Calcul de l’indice Admissible: Ia
- Calcul de la quantité de gel admissible en surface du sol= Qg
+ fonction de la nature du sol
ESSAI DE GONFLEMENT AU GEL
- Calcul de la protection thermique apportée par les matériaux non gélifs de la couche de Forme= Qng
+ fonction de la nature de la couche de Forme
- Calcul de la quantité de gel admissible à la base de la chaussée= Q= Qg + Qng
- Calcul de l’Indice admissible Ia =
+ logiciel de calcul Alizé
+ ou Abaque pré-calculé par couple Tci/PFj= Indice IA=fct(Q, structure chaussée)
144
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
145
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Pose de barrière de dégel:
- Principe: limitation partielle ou totale du trafic poids lourds pour protéger la chaussée
- Quand: au dégel, lorsque la chaussée est fragilisée
Pose cryopédomètre:
Vérification de la température de gel et de dégel
au cœur de la chaussée
146
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES
► Types de Dégradations des chaussés constatées:
→ Macrotexture de surface:
- Macrorugosité
- Dégradation de surface:
- Pelade
- Plumage
- Ressuage
- Départ de plaques
147
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
→ Bosses
- Profil en long: UNI
- Profil en Travers:
- Orniérage à faible rayon
- Orniérage à grand rayon
148
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
→ Bosses - Profil en Travers:
- Orniérage à faible rayon
- Orniérage à grand rayon
- Affaissement
- Affaissement en rive
- Affaissement de tranchée
- Fracturation
149
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
→ Etanchéité:
- Fissuration transversale
- Fissuration longitudinale
- Fissuration anarchique
- Faïençage
- 3 grades: - Microfissuration
- Macrofissuration
- Fracturation
150
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
CHAP XIX: DEGRADATION DES CHAUSSEES
► Chaussées Souples (moins chère)
→ Couche de roulement= couverture Bitumineuse mince (≤12cm, enduit pour faible trafic)
→ Assise= une ou plusieurs couches de matériaux granulaires non traités (G.N.T.) (20 à 50cm)
→ épaisseur globale entre 30 et 60cm
σ
εt
- Assise=
(13T) +
NE (trafic)
Faible angle du cône de distribution des charges
Contrainte verticale en fond de couche
Déformation résiduelle en fond de couche
Mode de Dégradation
σi
→ IMPORTANTS Efforts verticaux transmis au matériaux non traité
→ IMPORTANTS Efforts verticaux transmis au sol support
⇒ Apparition en surface de déformations permanentes
εr
σr
Orniérage à grand rayon, flashes et affaissements
→ Accroissement des ornières avec le cumul du trafic
Fissures longitudinale, faîençage
→ Fatigue en base de la couche de roulement par la répétition des efforts de tractionflexion
⇒ Apparition en surface de fissuration longitudinale puis faïençage à maille fine
→ Infiltration des eaux superficielles dans l’assise
Epaufrures aux lèvres des fissures avec départ des matériaux
⇒ Accélération des Dégradations
Nids de poule
→ Augmentation de l’amplitude des déformation
⇒ Apparition de nids de poule
151
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Chaussées Bitumineuses Epaisses:
→ Couche de roulement= couverture Bitumineuse
→ Assise= matériaux traités aux liants hydrocarbonés (Base + Fondation) (ép entre 12 et 40cm)
→ épaisseur totale > 12cm
(13T) +
(trafic)
- Assise= Fort angle du cône de distribution des charges
Forte Réduction de la Contrainte verticale en fond de couche
σi
Mode de Dégradation: (hypothèse d’une chaussée correctement dimensionnée)
Apparition des premières dégradations pour les couches de roulement
σ
εt
εr
NE
σr
→ Températures élevées, trafic lourd, choix inadaptés de matériaux et de formulation
⇒ Orniérage par fluage
→ Efforts engendrées par le trafic
⇒ Arrachement de gravillons
→ Durcissement par Vieillissement du bitume en couche de roulement: oxydation,
gradients thermiques, lessivages des eaux superficielles (huiles, essences)
⇒ Fissuration anarchique
→ A long terme, efforts répétés de traction-flexion à la base de l’assise bitumineuse ⇒ dégradation par fatigue en fond de couche
⇒ Fissuration en fond de couche
⇒ Remontée de la Fissuration longitudinale en surface
⇒ Faïençage
→ Sans entretien ou réparation à long terme, infiltration de l’eau dans l’arase terrassement
⇒ Dégradation irréversible de la portance
Rq: dégradations aggravées dans les zones faibles: Portances affaiblies, décollements entre couches
152
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
σ
(13T) +
σi
NE
► Chaussées à assise traitée aux Liants Hydrauliques = « semi-rigide »:
→ Couche de roulement= couverture Bitumineuse (6 à14cm)
→ Assise= matériaux traités aux liants hydrauliques (Base +Fondation) (ép entre 20 et 50cm)
→ mode de fonctionnement - Couche de roulement= Réduction de la contrainte verticale (fct (ép))
- Assise= TRES Fort angle du cône de distribution des charges(rigidité béton)
Forte épaisseur de la couche
(trafic)
⇒ Forte Réduction de la Contrainte verticale en fond de couche
εt
εr
σr
→ Fissuration transversale de retraits de prise et thermique: espacement régulier 5 à 15m
→ Remontée rapide de la Fissuration transversale au travers de la couche de roulement
⇒ Fissuration transversale en surface
→ Pénétration des eaux de pluie dans la Fissuration transversale au travers de la couche de
roulement
→ Sous l’effet du trafic Lourd, phénomène de pompage (surpression-dépression) de l’eau
présente dans les fissures ⇒ Destruction des collages d’interface
→ Sans entretien (Pontage): risque de remontée de boue en surface ⇒ Faïençage & nids de Poule
→ Coefficients de dilatations thermiques différents entre les matériaux bitumineux et hydrauliques
⇒ Décollage de l’interface bitume/béton
⇒ Dégradation rapide de la couche bitumineuse par fatigue structurelle
→ Efforts répétés de traction à la base de l’assise hydraulique ⇒ Dégradation par fatigue en fond de couche
⇒ Fissuration longitudinale en fond de couche sous les bandes de roulement
⇒ Maillage des fissurations transversales et longitudinales
⇒ Ruine de la chaussée
153
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Chaussées à structure Mixte
σ
Couche de Fondation = matériaux traités aux liants hydrauliques (ép entre 20 et 40cm)
⇐ Rapport de l’épaisseur du matériaux bitumineux à l’épaisseur totale de chaussée = k1/2
(13T) +
NE (trafic)
σi
εr
σj
εt
- Couche de Base
σr
→ Fissuration transversale de retraits de prise et thermique: espacement régulier 5 à 15m
→ Remontée lente de la Fissuration transversale au travers de la couche de roulement
⇒ Fissuration transversale en surface
→ Pénétration de l’eau dans la structure par les fissures
→ Efforts répétés de traction à la base de l’assise hydraulique
⇒ Dégradation par fatigue en fond de couche
⇒ Fissuration longitudinale en fond de couche sous les bandes de roulement
⇒ Remontée lente de la fissuration longitudinale dans la structure
→ Coefficients de dilatations thermiques différents entre les matériaux bitumineux et hydrauliques
⇒ Décollage de l’interface CdB (bitume) / CdF (béton)
⇒ Chaque couche travaille en flexion
⇒ Dégradation rapide de la couche de Base bitumineuse par fatigue structurelle
⇒ Fissuration longitudinale de la couche bitumineuse
⇒ Réduction de la durée de vie de la chaussée
154
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Chaussées à structure Inverse: Anti remontée de Fissure
σ
(13T) +
NE (trafic)
εt
Couche Intermédiaire en grave non Traitée (ép ≅12cm)
Couche de Fondation = matériaux traités aux liants hydrauliques (ép entre 20 et 40cm)
→ mode de fonctionnement - Couche de roulement
- Couche de Base
- Couche de GNT =
σi
Ralentir la remontée des fissures transversales de la CdF
σj
σj
εt
εr
σr
TRES Faible Déformation résiduelle en fond de couche
2 modes d’endommagement
→ Fissuration longitudinale de fatigue des couches bitumineuses ⇒ Entrée d’eau dans les G.N.T. ⇒Altération de la rigidité des G.N.T.
⇒Amplification de la fatigue des couches bitumineuses
⇒ Faïençage
⇒ Ruine de la Chaussée
→ Fissuration transversale de retrait thermique de la couche traitée au liant Hydraulique
⇒ Remontée très lente des fissures en surface sous forme de fissures irrégulières et dédoublées ⇒ difficile à étancher
⇒ Cycle classique de destruction de la chaussée au niveau des fissures: Faïençage & nids de Poule
155
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Causes d’endommagement des chaussées:
Facteurs extérieurs à la chaussée
Facteurs liés à la structure elle-même, à ses défauts de conception et de réalisation
Facteurs liés aux matériaux constitutifs
Facteurs extérieurs à la chaussée:
- Trafic:
→ type de trafic, accroissement
- Climat: → Pluviométrie=
Dégradation de la portance des sols
Dégradation de la rigidité des G.N.T.
Altération accélérée des granulats de G.N.T.
Résistance des matériaux bitumineux dégradée en présence d’eau (DURIEZ)
Infiltration dans la fissuration des couches
→ Températures estivales=
Risque d’orniérage ou de ressuage avec la canicule
→ Températures hivernales= Fragilité du bitume (FRASS)
→ Amplitude de température journalier = Dilatation thermique des MTLH, accroissement de la fissuration
Susceptibilité thermique des bitumes
→ Ensoleillement =
Vieillissement des matériaux,
durcissement des liants bitumineux et fragilisation des liaisons granulats/liants
→ Exposition aux intempéries = Vieillissement des matériaux,
durcissement des liants bitumineux et fragilisation des liaisons granulats/liants
→ Gel intense = Soulèvement des couches non traitées et gorgées d’eau,
Dégradation de certains matériaux après de nombreux cycles gel/dégel
→ Dégel = Chute de portance de certains sols support (sols fins, craies)
⇒ barrière de Dégel
→ Grande Sécheresse = Dessiccation des sols (Indice de plasticité élevé) + fissuration de retrait
- Vitesse: → vitesse lente: rampe
→ vitesse nulle: parking
- Géométrie: → Zone de cisaillement: giratoire, virage en épingle
→ Zone d’arrêt: Stop, Feux
156
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
157
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Facteurs liés à la structure elle-même, à ses défauts de conception et de réalisation :
- sous-épaisseur: Ponctuelle ou étendue
→ Plateforme mal nivelée
→ Traverse d’agglomération (Urbanisation)= Présence de réseau + chantier sous circulation
→ Giratoire= Mise en œuvre délicate
- Défaut de collage horizontal entre les couches:
→ Mauvais dosage
→ Absence ponctuelle ou étendue (circulation calions)
→ Averse
→ Pollution sur la couche sous-jacente
- Défaut de collage vertical entre les couches: JOINT
→ Joint transversal de démarrage
→ Joint longitudinal de redoublement de bande
- Travaux d ’élargissement de chaussée: JOINT
→ Différences de structures
→ Réalisations de redans
- Travaux de réseaux enterrés en tranchées:
→ Différences de structures
→ Problèmes de compactages
- Travaux de bordures:
→ Défauts de structures
158
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Facteurs liés aux matériaux constitutifs :
- Matériaux non traités:
→ teneur en eau trop élevée=
Performances mécaniques
→ forte teneur en fine ou mauvaise propreté= rétention de l’eau libre (capillarité)
Sensibilité au gel
- Matériaux bitumineux:
→ sous-dosage=
Performances en fatigue
Maniabilité du mélange, difficulté de compactage (
Sensibilité à l’eau (décohésion liant/granulat)
PCG),
Compacités
→ sur-dosage sur les couches de surface=
Macrotexture et adhérence (surface plus fermée)
Sensibilité à l’orniérage et au ressuage
→ manque de fine important=
→ surchauffe en centrale=
Sensibilité à l’orniérage
vieillissement prématuré du liant ⇒ désenrobage ⇒ fissuration anarchique en surface
→ sur-compactage des couches de surface=
Macrotexture et adhérence (surface plus fermée)
Risque d’orniérage
→ sous-compactage des matériaux bitumineux=
→ ! Bitumes durs=
sensibilité thermique ⇒
fissuration de surface aléatoire
159
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Facteurs liés aux matériaux constitutifs :
- Matériaux traités aux liants hydrauliques:
→ sous-dosage en liant hydraulique=
→ sur-dosage en liant hydraulique=
Performances mécanique (rigidité, résistance en traction)
Durée de vie
Délai de maniabilité
Délai de Prise hydraulique ⇒ Fissuration de retrait
La rigidité croît plus vite que la résistance en traction
⇒ Fragilisation du matériau
→ sur-dosage en eau=
→ sous-dosage en eau=
Délai de maniabilité
→ sur compactage=
⇒ Feuilletage de la partie supérieure
160
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
CHAP XIX: ENTRETIEN DES CHAUSSEES
► Différence entre entretien et renforcement de chaussées:
→ Entretien=
Travaux légers: ! À la circulation
Pas de calcul de structure
Travaux sur la couche de surface
Travaux PEUX COUTEUX
→ Renforcement= Travaux lourds
Re-calcul de structure complet
Nouvelle durée de vie
► Pourquoi entretien :
- Sécurité:
Responsabilité du Maître d’Ouvrage
Nécessité de maintenir le niveau de rugosité
- Protection de la structure:
Maintenir le rôle d’imperméabilité de la couche de surface
Maintenir La durée de vie calculée de la chaussée surface
- Réparer au plus vite les points faibles en surface:
Joints longitudinaux
Fissures
Arrachements, nids de poules
► Programmation de l’entretien :
- Entretien préventif programmé
AUSCULTATION PAR CAMERA
- Relevé des dégradations de surface
161
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
CHAP XX: ENTRETIEN DES CHAUSSEES
AUSCULTATION PAR CAMERA
→ Relever les dégradations de surface
► Principe:
Circuler sur la voirie avec un véhicule équipé de caméra , relever manuellement les dégradations et
alimenter une base de données informatiques.
1) Passage du véhicule équipé de la caméra
2) Prise d’informations manuelle
DÉGRADATIONS DE
SURFACE
GRAVITÉ
FAIBLE
GRAVITÉ
FORTE
Fissures
longitudinales
Raccordements
défectueux
Désenrobage,
plumage
Pelade
Nids de poule
Orniérage à
faible rayon <
2,5 cm
Orniérage à
faible rayon >
2,5 cm
Ressuage
162
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Technique d’entretien des Dégradations des couches de surfaces:
→ Entretien localisé de surface=
- Pontage des fissures: émulsion de Bitume à la lance
- Scellement des joints: émulsion de Bitume à la lance + Sablage
- Rebouchage des nids de poules: émulsion de Bitume à la lance + Sablage
- Remplacement des arrachements par plaque: enrobés à la main
- Rapiéçage: point-à-temps manuel ou automatique
+ Rq: ! à l’humidité du support
PURGES
163
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Technique d’entretien des Dégradations des couches de surfaces:
→ Renouvellement généralisé de surface=
Fct(planimétrie du support)
- Enduits à base d’émulsion: E.S.U., monocouche ou bicouche
- Coulis: E.C.F.
- Enrobés minces: BBUM, BBTM, BBM
+ Rq: ! à la propreté du support
+ Rq: possibilité de rabotage ou reprofilage ponctuels
→ Réfection localisée= sur tout ou partie de la structure de chaussée
PURGES
- Terrassement mécanique, rabotage
- Enrobés bitumineux, GB, GE, EME
164
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
CHAP XX: RENFORCEMENT DES CHAUSSEES
► Guide technique de renforcement des chaussées:
► Synoptique de la démarche de renforcement des chaussées:
165
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Auscultation des chaussées:
Informations recueillies
◘ L’Historique de la chaussée:
→ schémas itinéraires « Points zéro » ou Plan de Recollement= toute donnée technique de construction
→ sollicitations= comptage PL
→ données de dégradation= descriptif, évolution
→ historique de l’entretien= nature et importance, efficacité, renouvellement
◘ Le Trafic: reconnaissance du trafic actuel par comptage
◘ L’environnement
→ contrainte géométriques
→ assainissement, drainage
◘ Le climat
→ pluviométrie
→ historique et moyenne des températures
◘ L’état visuel de surface: dégradations, orniérage
→ fissures transversales
→ fissures longitudinales
→ faïençage
→ orniérage et fluage
→ affaissement de rives
→ arrachements, nids de poule
→ remontée d’eau, de boue ou de laitance
◘ L’Uni:
Analyseur de Profil en Long - APL
→ Uni transversal
→ Uni Longitudinal
Analyseur de Profil en Travers
MESURE DU RAYON DE COURBURE
◘ La déformabilité de la chaussée sous charge: déflexion, rayon de courbure
SOUS CHARGE
◘ Les épaisseurs des couches
MESURE DES EPAISSEURS EN CONTINUE
MESURE DE DEFLEXION
166
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
167
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Principe:
Traction à vitesse constante d’une remorque qui enregistrement des dénivellations du profil en
long d’une route traduites par les oscillations d’un bras par rapport à une référence pseudo
horizontale fournie par un pendule inertiel.
1) Traction de la remorque à vitesse constante
VCAPL 25 et CPAL 72
► Spécifications: - Fonction des CCTP
Rq: importance financière du CAPL dans les marchés autoroutiers
168
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► 3 gammes d’ondes:
- Petites Ondes (PO)= Longueur d’ondes < 3m, amplitude de qq mm
Vibration dans l’habitacle: « tôle ondulée »
Joints de reprise, nids de poule, affaissement de rive, fissures transversale
- Moyennes Ondes (MO)= Longueur d’ondes entre 3m et 10m, amplitude de l’ordre du cm
Tassement des remblais: flottement de la suspension
- Grandes Ondes (GO)= Longueur d’ondes entre 10m et 45m
169
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Analyseur de Profil en Travers
► Principe:
Norme NF EN 13036-7 → Caractériser le profil transversal sous une règle de 3m
Norme NF EN 98219-5 → Caractériser le profil transversal sous une règle de 1,5m
Mesurer les défauts d’affaissement ou d’orniérage sous la règle posée transversalement sur la
chaussée.
1) Poser au sol une règle de 1,5 m ou 3m
2) Mesurer la profondeur d’affaissement ou d’orniérage
Analyseur de Profil en Travers en continue - TUS ou PALAS
170
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Norme NF P 98-200 → Mesurer la déformation de surface sous charge statique de 13T
MESURE DE DEFLEXION
► Principe:
Pour. Mesurer, l’enfoncement provoquer par un essieu unique à roue jumelée de camion
chargé à 13T.
1) Positionner d’un essieu de 13T
camion 19T (4x2)
2) Installer de niveau la
Poutre de Benkelman
3) Enlever le camion
Poutre de Benkelman
↨ Z2
13 t
► Déflectographe à masse tombante
4) Mesurer l’enfoncement
Déflexion
► Durée de l’essai:
Z2
(1/100 mm)
6 minutes
► Essentiellement pour les chaussées souples traditionnelles, inverses et bitumineuse épaisse
171
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
MESURE DE DEFLEXION
Norme NF P 98-200 → Mesurer la déformation de surface sous charge statique de 13T
► Déflectographe en continue:
Mesure simultanée sur les 2 bandes de la voie
Vitesse = 10 km/h
Pas < 5m
► Curviametre:
Mesure sur la bande en rive
Vitesse = 18 km/h
Pas = 5m
Moyenne des Déflexions (dm)
(1/100 mm)
Ecart type des déflexions maximales (σ
σ)
Seuils caractéristique à 97,5% des déflexions maximales (dc)
► 6 classes de déflexion:
172
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
MESURE DES EPAISSEURS EN CONTINUENorme NF P -1 → Mesurer en continue des épaisseurs des couches
► Principe:
Mesurer l’echo d’une onde radar sur les hétérogénéités de la structure:
- couche de nature différentes (bitumineuse, traitées aux liants hydrauliques, GNT
- variations d’épaisseurs et épaisseurs globales
- présences de canalisations
- présences de cavités dans et sous la chaussées
1) Passage du véhicule équipé
2) Prise de mesure automatique
3) Recalage avec carrottage
+ Antenne de 2GHz aérienne: couches de surfaces
+ Antenne de 900MHz de contact: 1ml de profondeur
173
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
174
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Découpage de l’itinéraire en zones homogènes:
► Définition et implantations de sections témoins:
► Investigations complémentaires sur les sections témoins:
→ Sondages en tranchée= ⇒ réalisation de coupes transversales
→ Carrottages=
- Classification de la qualité des interfaces: couches collées, semi-collées ou décollées
- Classification des matériaux des sous couches
- Mesures de compacité
- Désenrobage: ⇒ vérification des constituants:
+ Granulats= courbes granulos, LOS, MDES
+ Bitumes= teneur en Liant, Péné, T° Bille-Anneau
175
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
176
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Modélisation des zones homogènes:
→ Utilisation de la méthode rationnelle de calcul d’une structure de chaussée=
- Estimer par calcul inverse le module des couches
- Vérifier le dimensionnement initial
- Evaluer l’endommagement de chacune des couches de la structure en fonction de l’historique de la
chaussée
► Conception des solutions de travaux de renforcement:
→ Rechargement:
- Grave-Emulsion: Renforcement SOUPLE
Facilité de mise en œuvre: niveleuse ou finisseur
Epaisseur variable: 0 à 12 cm
Remise en circulation immédiate
! Conditions climatiques, Giratoire et virages
- Enrobés: GB, EME; + BB
! Variations d’épaisseur (Profil en travers)
→ Décaissement partiel + structure neuve
→ Décaissement total + structure neuve:
→ Retraitement en place: Recyclage in situ des matériaux du corps de chaussée par ajout d’un liant
(hydraulique ou hydrocarboné), malaxage, mise en forme et compactage.
Nécessite une Couche de Roulement
! réseaux
5 Classes de Retraitement
177
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
- Traitement à l’émulsion de bitume:
178
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
- Traitement à l’émulsion de bitume:
179
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
- Traitement avec un liant hydraulique ou composé:
180
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
CHAP XIX: LA FABRICATION DES ENROBES
► Mode discontinu:
Doses pondérales des constituants introduites dans un malaxeur fermé
Fabrication par gâchées
Filler
Filtre poussières
Bitume
Trémies granulats
Tambour sécheur
Malaxeur
Usine fixe en « cathédrale »
181
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Mode continu:
Séchage, malaxage et enrobage en continu dans un tube ouvert
Filler
Filtre poussières
Bitume
Trémies granulats
Tambour sécheur Malaxeur
Usine mobile au sol
182
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Tambour Sécheur Equicourant:
Gaz
Recyclés
Bitume
Granulats
Séchage
Chauffage
Zone de
combustion
Mélange
Enrobage
Malaxage
Enrobés
► Tambour Sécheur à contre courant:
Gaz
Recyclés
Bitume
Granulats
Zone de
combustion
Enrobés
Séchage
Chauffage
Mélange
Enrobage
Malaxage
183
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Fabricants:
→ ERMONT
- Fabricant FRANCAIS
Problème de concurrence depuis le rachat de RAZEL-BEC par FAYAT
- Spécialiste du Poste de chantier continu:
Les Classiques sur chantier=
- Qq Postes discontinus
→ ASTEC
TSM 17 : 180 t/h
TSM 21 : 250 t/h
TSM 21 Major : 300 t/h
TSM 25 : 380 t/h
TSM 25 Sénior : 430 t/h
- Fabricant AMERICAIN
-Gamme complète du continu au discontinu
→ AMMANN - Groupe SUISSE
-Gamme complète du continu au discontinu
► 2 niveaux: Norme 98-150= Précision et tolérance sur le dosage des granulats
→ Niveau2: - Dosage Granulats +-10%:
- Dosage Bitume +-5%:
→ Niveau1: - Dosage Bitume +-10%:
- Dosage Granulats +-15%:
184
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Recyclage des enrobés:
→ FRAISATS d’Enrobé: issus de
- Rabottage de chaussées
Tonnage total= 5 MT/an
- Déconstruction de chaussées
- « BLANCS » de postes
→ Nécessité de caractériser les fraisats d’enrobés
- Analyse granulométrique
- Identification de l’enrobé: teneur en eau, teneur en liant, granulométrie après désenrobage
- Caractérisation du liant vieilli: péné, T° Bille anneau, FRASS
185
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Recyclage des enrobés:
Recommandations XPP98-135 ⇒ Relation entre la connaissance de l’état des agrégats et le taux de réemploi
186
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
187
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
188
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
CHAP XX: LA MISE EN ŒUVRE AU FINISSEUR
► Fonctions:
→ Répandre le matériau amené par camion et déchargé dans la trémie à l’avant du finisseur.
→ Régler la couche répandue à l’épaisseur désirée et la niveler pour laisser un bon uni de la surface.
→ Assurer un premier serrage du matériau afin d’éviter le fluage et les déformations dûes aux
compacteurs= PRECOMPACTAGE
Poste de conduite
► Schéma technique:
Trémie de réception
Table flottante
Rouleau d’appui
Train de chenilles
ou pneus
Convoyeur
Vérin de réglage
Vis de répartition
Bras de traction de la table
189
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Trémie de réception et convoyeur:
Trémie de réception
Convoyeur
Rouleau d’appui
► Convoyeur et vis de répartition:
Convoyeur
Vis de répartition
Train de chenilles
ou pneus
190
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Vérin de relevage et
de bloquage
► Principe:
Vérin de réglage
Table flottante
Train de chenilles
ou pneus
Vis de répartition
► Equilibre de la table: la table flotte sur l’enrobé à la manière d’un ski nautique
la table flotte en position d’équilibre avec un certain angle d’attaque fonction de la vitesse, des
matériaux, des réactions dues à la vibration
- Poids propre de la table
- Portance de l’enrobé vibré
- Traction résultant de l’effort du finisseur transmis par les bras
- Résistance opposée par les enrobés poussés par le bouclier de la
table
191
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Vibreurs
► Table vibrante:
Dameurs
Couteaux
β = Angle de réglage
α= Angle d’incidence
Plaque de lissage
► Réglage de l’épaisseur de mise en oeuvre:
→ Pour faire monter ou descendre la table d’un finisseur, on change l’inclinaison de l’angle d’incidence.
→ angle d’incidence α = Constant
Fonction de l’épaisseur d’enrobé
! Attention au réglage (usure)
→ angle de réglage β =
ép ⇒
α
provisoire
192
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► 3 méthodes de réglage de la table:
→ Réglage manuel:
Le point d’attache reste fixe. On fait varier l’angle formé par la table et le bras à l’aide
des vis de réglage.
→ Réglage automatique: L’angle formé par la table et le bras reste fixe. On fait monter ou descendre le point
d’attache à l’aide d’une vis sans fin ou d’un vérin.
► 4 méthodes associées de guidage de la table
193
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Guidage court= guidage par une roulette ou un ski court ou capteur ultra-son
194
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
Guidage référence fixe= guidage avec un palpeur sur un fil ou avec un rayon laser
195
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
CHAP XVIII: LA MISE EN ŒUVRE AU FINISSEUR
Guidage DPS= ordinateur embarqué + automate + théodolite vidéo-asservi en station ⇒ calcul en temps réel x,y,z
196
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
CHAP XVIII: LA MISE EN ŒUVRE AU FINISSEUR
Guidage référence mobile= guidage avec un palpeur sur une poutre
197
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
→ Travail « vis calées » :
Ni l’orientation de la table par rapport au bras, ni les points d’attache par rapport à la
machine ne changent en cours de répandage. Les défauts de faible amplitude du
support sont corrigés par la machine.
► Choix du mode de guidage :
► Paramètres :
198
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Influences des paramètres du finisseur :
► 3 types de finisseurs :
199
U.P.S. M2 UE1 2011/2012
► Défauts d’UNI :
→ conduite du chantier:
- Table froide
- variation de vitesse (démarrage)
- variation de température (enrobés refroidis)
- Joints transversal (cales)
- enrobés devants les chenilles
- Arrêt et attente du finisseur
- Patinage du finisseur sur l’émulsion
- Freins du camion bloqués devant le finisseur
- Impact du camion (recul)
- Conduite sinueuse du chauffeur de camion
- Actions répétées du régleur sur les boutons de réglage
→ réglages:
- Mauvais réglage du palpeur ou pendule
- Mauvais réglage des palpeurs des vis de répartition
- Mauvais réglage des hauteurs des vis de répartition
- mauvais fonctionnement des dameurs (résonnance)
200

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