Post on 11-Sep-2018
www.ifsttar.fr
La route de cinquième génération Nouveaux revêtements a hautes performances
P.Hornych F.Hammoum V.Cerezo - IFSTTAR
www.ifsttar.fr
Les besoins
• Adhérence élevée (sécurité usager)
• Moindre résistance au roulement (diminution consommation véhicule)
• Absorption acoustique (moindre nuisance sonore)
• Durabilité (économie)
• Recyclablilité (moindre prélèvement de ressources naturelles & économie circulaire)
3
www.ifsttar.fr
Adhérence Projet CLEAN : Nouveaux revêtements routiers à base de ciment - grande durabilité - haute adhérence
2 solutions :
Enduit Hydraulique Fibré Gravillonné (EHFG)
Enduit Hydraulique Fibré rainuré (EHFR) – réduisant le bruit de roulement
5
Démonstrateur sur RD117 St Philbert (CG 44) Mesures de bruit et d’adhérence
Evolution du coefficient de frottement
www.ifsttar.fr
Adhérence
Famille de critères CritèresSolution EHFR vs. Solutions actuelles
bitumineuses
Environnement
Empreinte CO2 ≈
Energie >Consommation de ressources non-
renouvelables >
Economie
Coût total sur 30 ans (sans amortissement) ≥
Coût total sur 30 ans (avec amortissement) ≤
Social
Gêne à l’usager >Bruit de roulement ≈
Sécurité (adhérence) ≥
Famille de critères CritèresSolution EHFR vs. Solutions actuelles
bitumineuses
Environnement
Empreinte CO2 ≈
Energie >Consommation de ressources non-
renouvelables >
Economie
Coût total sur 30 ans (sans amortissement) ≥
Coût total sur 30 ans (avec amortissement) ≤
Social
Gêne à l’usager >Bruit de roulement ≈
Sécurité (adhérence) ≥
Evaluation de l’enduit fibré gravilloné
www.ifsttar.fr
Adhérence
7
Les micro-enduits pour couche de roulement
Solutions pour l'entretien des revêtements usés sur un structure saine: • Enduits superficiels • Enduits haute adhérence,
souvent à base de bauxite calcinée – coût élevé, réservé aux sites accidentogènes.
Solutions alternative : • Micro-enduit, permettant de
renouveler la microtexture (fraction 0,5 – 0,8 mm)
Surface neuve
Surface usée
Trafic
Renouveler la micro-texture
Principe de la technique micro-enduit (Hamlat, 2010)
www.ifsttar.fr
Adhérence Les micro-enduits pour couche de roulement
Enrobés avec granulats calcaires traités avec un
micro-enduit 0,5 - 0,8 mm de PSV 55
Augmentation du coefficient de frottement au
jeune âge de 0,4 à 0,8.
Durée de vie observée environ 500 000
chargements
Evaluation sur le manège de fatigue
www.ifsttar.fr
Durabilité – résistance à l’arrachement
9
Dégradations d’arrachement observées sur des points singuliers
RD 22
• Giratoires, virages, échangeurs • Zones de manœuvre sur des pistes aérodromes; • Zones urbaines , tramway sur pneu...
Mouvements horizontaux
près d’un feu rouge
www.ifsttar.fr
Durabilité – résistance à l’arrachement
10
Appareil Triboroute Simule l’action d’un effort tangentiel sur une couche superficielle
Bre
vet
N°
FR
06
50
05
4 -
jan
vier
20
06
Principe de fonctionnnement (Stéfani, 2000)
www.ifsttar.fr
Durabilité – résistance à l’arrachement
11 Classement des liants suivant la résistance aux arrachements
Influence de la nature du liant bitumineux (EB 0/10)
Température d’essai (18 -20°C)
Bitume Epoxy
• Evaluation des matériaux de surface (nature du liant, texture, compacité, etc.) • Effet du vieillissement des matériaux • Effet de l’eau, du gel/dégel sur la tenue sous trafic • Evaluation de solutions techniques pour zones très sollicitées
Applications de Triboroute
Projet de norme européenne EN 12697-50 Projet CEDR DRAT
Evaluation de la résistance de différents revêtements
www.ifsttar.fr
Réduction du bruit de roulement
Matériaux peux bruyants classiques :
Enrobés drainants, ou BBTM de faible granulométrie (0/4, 0/6)
Projet ODSURF :
Mise au point de matériaux denses à faible bruit,
en s’appuyant sur des modélisations:
• Couche de roulement à faible bruit utilisant des
structures préfabriquées en béton de ciment à
haute performance – gain de 3 dB par rapport à
un béton classique;
• Pavés de béton de ciment poreux à texture
optimisée
12
ODSURF Modelling and building the Optimal Dense low noise Surface
www.ifsttar.fr
Réduction du bruit de roulement
Projet PERSUADE
Mise au point de matériaux contenant des granulés
de caoutchouc (pneus recyclés), et un lian à base
de résine
Réduction de bruit très efficace (jusqu’à 11 dB)
Mais durabilité à améliorer
www.ifsttar.fr
Chaussées Urbaines démontables
Concept : • Structures en dalles béton
préfabriquées, sur une fondation excavable
• Possibilité de démontage et remontage rapide (en moins d’une journée)
• Accès facile aux réseaux souterrains • Possibilité de réaliser différentes
caractéristiques de surface
Plusieurs chantiers de démonstration
www.ifsttar.fr
Structures intégrant des dispositifs d’alimentation des véhicules (Alstom)
Asphalt
APS emitter
Front view
Concrete
Alimentation par rails insérés dans la chaussée
rails Double collector
www.ifsttar.fr
Structure intégrant des dispositifs d’alimentation des véhicules (Alstom) 1er Demonstrateur pour poids lourds construit en Suède
Problèmes posés : Méthode de construction, durabilité, adhérence, sécurité, résistance à l’eau - homologation ?
www.ifsttar.fr
Solutions pour la recharge de véhicules par la chaussée Solution Bombardier – recharge statique (arrêts de bus)
1. Prefabricated Road slab 2. Matching Network Chamber 3. Wayside Civil Enclosure 4. Cooling Unit
Integration dans la chaussée
Construction : dalles préfabriquées insérées dans la chaussée
www.ifsttar.fr
Solutions pour la recharge de véhicules par la chaussée
Projet FABRIC Caniveau en béton situé Au milieu de la voie
Fv
Fb
Problèmes posés : Méthode de construction, durabilité, adhérence, sécurité, entretien, coût..
www.ifsttar.fr
Projet Rosanne : Rolling resistance, Skid resistance, and Noise emission measurement standards for road surface
Objectif : harmoniser les méthodes de mesure de caractéristiques de surface des chaussées
- Adhérence (WP1)
- Bruit (WP2)
- Résistance au roulement (WP3)
- Texture (WP4)
Durée : 2013-2016 Séminaire de clôture le 11 octobre 2016
Partenaires français :
- IFSTTAR
- CEREMA Lyon
et Strasbourg
www.ifsttar.fr
L’adhérence
Démarche
- Identifier les points critiques de l’harmonisation
- Essais comparatifs sur les pistes de l’Ifsttar Nantes (1ère campagne en mai 2014)
Indicateur commun (SRI) sur un nombre réduit d’appareils
- Vérification de la stabilité de l’indicateur en étendant à de nouveaux appareils (2ème campagne en avril 2015)
Familles d’appareils
Partenaires: TRL, IFSTTAR (+ Cerema Lyon), AIT, DRD, BASt, BRRC, ZAG
www.ifsttar.fr
L’adhérence
Vérifications/calibration avant les essais
- Pneus (pression, état, dureté)
- Débit d’eau, charge statique
- Vitesse, distance
- Angle (CFT)
Essais d’inter-comparaison sur piste
- 10 revêtements
- 3 à 5 vitesses (30 à 80 km/h)
- 5 mesures valides/ série
Essais d’inter-comparaison sur route
- Vitesse « standard » d’essais
- 7 sections
- 3 répétitions
Spécifications (valeurs + tolérance proposées)
www.ifsttar.fr
Retombées/ Valorisation
- Norme d’essais en adhérence – travaux en cours au CEN TC227/WG5
- Procédure qualité au niveau européen
- « Friction workshop » à l’IFSTTAR Nantes en mai 2017
σR 0,05 ( 0,03 même type de véh. )
- « Famille d’appareils » (même pneu, charge): pas de baisse de σR
- Classes de précision
Echelle commune
Indicateur d’adhérence
𝑺𝑹𝑰 = 𝑩𝑭𝒆𝑺−𝑺𝑹𝒆𝒇𝑺𝟎
𝑺𝟎 = 𝒂𝑴𝑷𝑫𝒃
a, b, B: paramètres à calibrer
L’adhérence
F coefficient de frottement
www.ifsttar.fr
Démarche - Développement d’une méthodologie de caractérisation des performances acoustiques des revêtements
- Analyse comparative des méthodes de mesure disponibles (CPX, SPB)
- Amélioration de ces mesures : effet de la température
- Analyse de la compatibilité avec les données d’entrée des modèles de prévision
(CNOSSOS-EU)
- Validation (bases de données et mesures complémentaires)
Partenaires: AIT (AT), DRD (DK), VTI (SE), IFSTTAR, BRRC (B), TUG (PL)
Le bruit
www.ifsttar.fr
Principaux résultats
- Amélioration de la corrélation entre méthodes CPX / SPB
- Loi de correction en T° LCPX,ref = LCPX(Tamb)+ Ct (Tamb - 20)]
Avec Ct tabulée selon pneus et types de chaussées
- Méthodologie de caractérisation basée sur la mesure CPX
- Données de référence pour le modèle règlementaire Européen (CNOSSOS-EU, Basé sur SPB)
Valorisation
- Future norme méthodologique (ISO et CEN)
- Travaux de la CE (mise en œuvre Directive 2015/996/CE et EU-GPP)
Le bruit
www.ifsttar.fr
Démarche
- Identification des points critiques en termes de mesure Crr = FH / Fv
- Définition et analyse des paramètres influents
- Réalisation d’essais en laboratoire et sur site
- Essais comparatifs entre appareils (sur piste Ifsttar 2015)
- Comparaison avec autres méthodes (consommation et coast-down)
Partenaires: BRRC (B), BASt (D), TUG (PL), IFSTTAR(*), DRD, VTI
(*) également participation de COLAS aux essais croisés
La résistance au roulement
www.ifsttar.fr
Principaux résultats
- Meilleure connaissance des paramètres influents (pneus H1/P1, charge, T°, humidité, revêtement, etc.)
- Méthode de calibration
- Comparaison entre appareils : encore faible, meilleures perf pour 2 appareils (TUG et BRRC) : répétabilité courte 2-3%, journée 4-7%,
classement des revêtements similaire
- Bonne corrélation avec indicateurs de texture : PMP, megatexture (Lme)
- Les revêtements testés montrent un potentiel de réduction de la RR de 35% à 56%
Valorisation
- Future norme d’essais
La résistance au roulement
www.ifsttar.fr
Instrumentation des couches de roulement
29/Nbr tot.
Evaluation de capteurs à fibres optiques developpés à l’Université Laval pour la mesure des déformations dans les couches supérieures des chaussées
Plaques et carottes instrumentées à plusieurs niveaux, insérées dans la chaussée après construction
www.ifsttar.fr 30/Nbr tot.
Mesure des déformations dans les 3 directions, sous des roues jumelées
Déformations à faible profondeur (10 to 20 mm) sous une sculpture
du pneumatique - forte influence de la température
Contraction
Extension
Instrumentation des couches de roulement
www.ifsttar.fr 31/Nbr tot.
Comparaisons : mesures / modélisation avec viscoroute
Déformations - transversales
1 2
Profondeur : 15 mm
vitesse : 42 Km/h
Déformations négatives
= extension
Model
Instrumentation des couches de roulement
www.ifsttar.fr
conclusions • Diversification des techniques de couches de surface :
Bitumineuses / béton / à base de résine
Réalisées en place / préfabriquées - urbaines / interurbaines
• Progrès dans l’optimisation des performances :
durabilité / adhérence / acoustique
amélioration des méthodes de caractérisation et de mesure
Interaction forte avec le comportement des pneumatiques.
Besoin de mieux le modéliser et le prendre en compte
+ Possibilité d’utiliser des mesures au niveau des pneumatiques / des véhicules pour mesurer certaines performances des revêtements ?
32