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La route de cinquième génération Nouveaux revêtements a hautes performances

P.Hornych F.Hammoum V.Cerezo - IFSTTAR

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NOUVEAUX REVETEMENTS 1

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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)

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Influence de la texture des revêtements routiers sur leurs performances

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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

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Démonstrateur sur RD117 St Philbert (CG 44) Mesures de bruit et d’adhérence

Evolution du coefficient de frottement

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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

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Adhérence

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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)

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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

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Durabilité – résistance à l’arrachement

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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

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Durabilité – résistance à l’arrachement

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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)

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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

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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

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ODSURF Modelling and building the Optimal Dense low noise Surface

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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

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NOUVEAUX TYPES DE STRUCTURES 2

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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

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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

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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 ?

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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

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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..

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EVALUATION DES PERFORMANCES DES

REVETEMENTS

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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

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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

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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)

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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 ?

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