PANORAMA DES COUCHES DE ROULEMENT

p S. SOLIMAN – Docteur Ingénieur EUROVIAp France

Sommaire

p La route en France en quelques chiffresp Rappel fonctions des différentes couches et

propriétés recherchées

p Évolution de la demande pour les couches de surface

p Formulation - composition des enrobés

p Principales caractéristiques des enrobés

p Propriétés de surfaceTextureAdhérenceBruit

p Conclusion

La route en France en quelques chiffres

Réseau routier français

RoutesCommunales

58%

RoutesDépartementales

38%

Autoroutes1%

RoutesNationales

3%

1 Million de km en linéaire

7 500 km 28 000 km550 000 km

36 5000 km

La route en France en quelques chiffres

Autoroutes68%

R. Nationales

Routes Communales

0%

RoutesDépartementales

4%

REPARTITION DES TRAFICS

22 800 V/j

9 400 V/j

1 300 V/j 150 V/j

28%

Rappel : l’essieu légal est chargé à 130 kN

Fonction des différentes couches et propriétés recherchées

SupportSupport

CoucheCouche dd ’Assise’Assise

Couche des caractéristiques de surfaceCouche des caractéristiques de surface

Couche de résistance à la déformation

Fonction des différentes couches et propriétés recherchés

pp 1.1 Fonctions de surface : roulement et liaison1.1 Fonctions de surface : roulement et liaisonSSéécuritcuritéé−− Meilleure adhMeilleure adhéérence pneurence pneu--chausschaussééee−− DrainageDrainage−− Uni longitudinalUni longitudinal−− DiffDifféérenciation des voies (couleur, texture, renciation des voies (couleur, texture,

homoghomogéénnééititéé))ConfortConfort−− Uni transversal et longitudinalUni transversal et longitudinal−− Bruit de roulementBruit de roulement

Protection de la structureProtection de la structure−− ImpermImpermééabilisationabilisation−− RRéésistances msistances méécaniques (cisaillement, cohcaniques (cisaillement, cohéésion, sion,

usure, orniusure, orniéérage, fluagerage, fluage etcetc ……))−− RRéésistances aux agents extsistances aux agents extéérieurs (eau, sels, rieurs (eau, sels,

fondants, soleil, huiles,fondants, soleil, huiles,……))

Fonction des différentes couches et propriétés recherchés

pp 1.2 Fonctions structurellesa) Assisea) Assise−− Supporter les efforts dus aux vSupporter les efforts dus aux vééhiculeshicules−− RRéépartir les charges au solpartir les charges au solLe comportement est diffLe comportement est difféérent si les matrent si les matéériaux sont riaux sont traittraitéés s ou ou non, non,

−− MatMatéériaux liriaux liéés au bitume en couches s au bitume en couches éépaisses paisses →→rigiditrigiditéé →→ effets de dalles effets de dalles →→ rrééduction des duction des contraintes verticales sur les couches souscontraintes verticales sur les couches sous--jacentes.jacentes.

−− MatMatéériaux ayant un bon module et un bon comportement riaux ayant un bon module et un bon comportement àà la fatigue la fatigue →→ couches couches éépaisses paisses →→ profilsprofils et uni.et uni.

Fonction des différentes couches et propriétés recherchés

pp 2.2 Fonctions structurelles (suite)b) Sol supportb) Sol support

−− Bonne portance pour accepter les dBonne portance pour accepter les dééformations verticalesformations verticales−− DDéépourvu de fines argileuses nocives (cas des sols pourvu de fines argileuses nocives (cas des sols

plastiques)plastiques)−− Apport de matApport de matéériaux concassriaux concasséés propres, frottants, non s propres, frottants, non

ggéélifs, bien gradulifs, bien graduéés en s en éépaisseur suffisantepaisseur suffisante−− Traitement en place Traitement en place àà la chaux et/ou cimentla chaux et/ou ciment

pp 2.3 Fonctions diverses :2.3 Fonctions diverses :ÉÉconomieconomieDurabilitDurabilitééÉÉcologie (recyclage)cologie (recyclage)Environnement (travaux propres)Environnement (travaux propres)Nuisances aux usagers (durNuisances aux usagers (duréée de travaux, ge de travaux, gêêne aux ne aux riverains et bruit)riverains et bruit)

Evolution de la demande des couches de roulement

p 60-75 : Renforcement structurel BB épais (6 à 10 cm)

p 75-85 : Entretien superficiel BB minces (4 à 5 cm)sur des supports de bonne qualité(structure et géométrie)

p 85-00 : Entretien superficiel plus ciblé :

• Adhérence BB très minces (2 à 3 cm) et Ultra-minces (1cm)

• Confort visibilité BB Drainant (4 cm)• Esthétique BBTM à fine granularité (0/6 discontinu)• Réduction du bruit BBTM à fine granularité, Drainant• Forte résistance à l’orniérage BB spéciaux• Réduction des dommages par fatigue : BB à module élevé

Principales évolutions des couches de roulement

p Épaisseurs de plus en plus minces 1 à 2 cm

p Formulation discontinue

p Mélange de plus en plus «grenu»

p Augmentation de la porositéCouche d’accrochage-imperméabilisation

p Emploi plus fréquent de liants modifiés ou spéciaux

p Produits généralement à chaud [sauf ECF]

p Produits normalisés Exigences de performances

Formulation - composition des BB

Norme Performances Etude laboratoirecourbe granulométrique et TL composition libre

Courbe «type»Courbe «type»

Courbe granulométrique

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.1 1 10

Tamis en mm

Pass

ants

en

%

ECFBBSGBBMBBTMBBUMBBDr

Outil de formulationP. C. G.

Formulation - composition des BB

Adéquation :Compositions (courbe et TL) / Épaisseurs / Trafics

01

2

3

4

5

67

8

ECF BBDr BBUM BBTM BBM BBSG012345678910

Dosage liant (%) Epaisseur (cm)Dosage / Épaisseur

Généralités sur les caractéristiques des BB

Type BB BBSG BBM BBTM BBUM BBDr ECF

D 10 - 14 10 6 - 10 6 - 10 (6) - 10 6- 8- 10

Courbe Cont. Discont. Discont. Discont. Discont. C. et D.

% PCG 4 à 9 6 à 12 10 à 17 - 20 à 28 -

Epais. (cm)

6 à 8 3 à 5 2 à 2.5 1 à 1.5 3 à 4 1

Dosage (kg/m²)

150 à 200 100 40 à 60 25 à 35 80 15 à 20

C.A. (g/m² mini)

250 300 400 500 300 sans

Surface/an(million m²) 5 7 30 2 3 27

Recul obs(an)

25 20 >15 10 >15 >15

Réseau Tous RN & RD Tous (A) RD A RD-villes

Propriétés de surface

Les études en laboratoire ne permettent pas deprévoir les propriétés de surface

suivi in situ des performances : Texture / Adhérence / Bruit / Photométrie

Création de bases de données :p Fichier Adhérence CFL + 5000 fiches

p Fichier Bruit + 300 fiches[pour plus de 15 familles de revêtements]

Propriétés de surface - Texture

p Niveau élevé et durable de la texture et ce d’autant plus que l’épaisseur des revêtements est mince; l’incidence D est faible.

Texture et évolutionRevêtements D = 10mm

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

ECF BBDr BBUM BBTM BBM BBSG

origine2 à 3 ans

HS (mm)

Texture : comparaison des techniques

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

5

Bétonciment

Bétonstrié

ES D>6 ESD=<6

BBSG BBM BBTM BBUM

Seuil minimal de HS

HS (mm)

Bétons Enduits Enrobés

Texture : aspect de différents revêtements

Coupe d’enrobés

BB Epais BB Mince BBDr

Texture de surface sur chaussées

Propriétés de surface - Adhérence

p Coefficient de frottement longitudinal

Conditions de mesureConditions de mesure¤ Pneu lisse (AIPCR)¤ 1 mm d’eau¤ Roue bloquée¤ Vitesse 40 à 120 km/h

Norme NFP 98Norme NFP 98--220220--22

Adhérence à long terme : trafic cumulé PL 1 à 5 millions

Enrobés de D = 10 mmEnrobés de D = 10 mm

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

40 80 120vitesse km/h

9ème décileBBUM (33)BBTM (86)BBM (35)BBSG (60)1er décile

(nombre de valeur)Trafic: 1 à 5 Millions de P.L.

Coefficient CFL

Adhérence à long terme: trafic cumulé PL 1 à 5 millions

Comparaison des ECF, EnrobésComparaison des ECF, Enrobés DrainantsDrainants etet EpaisEpais

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

40 80 120vitesse km/h

9ème décileBBDr (51)ECF (22)BBSG (60)1er décile

(Nombre de chantier)Trafic: 1 à 5 Millions de P.L.

Coefficient CFL

Adhérence : influence du D sur les BBTM

Comportement au jeune âgeComportement au jeune âge (trafic cumulé PL 0.2 à 1 million)(trafic cumulé PL 0.2 à 1 million)

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

40 80 120vitesse km/h

(nombre de valeur)Trafic: 1 à 5 Millions de P.L.

Coefficient CFL 9ème décileBBUM (33)BBTM (86)BBM (35)BBSG (60)1er décile

Adhérence BBTM: influence du % sable et du liant

Comparaison : Comparaison : -- de formule sableuse (40% de 0/2) et grenue (30% de 0/2)de formule sableuse (40% de 0/2) et grenue (30% de 0/2)-- de bitume pur et modifiéde bitume pur et modifié

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

40 80 120

vitesse km/h

9 eme décilepolymère (17)grenue (4)sableuse (10)1 er décile

(Nombre de chantier)

Trafic: 1 à 5 Millions de P.L.

Coefficient CFL

Adhérence BBTM : très bonne durabilité dans le tempsEvolution sous trafic: exemple BBTM 0/10 au BmP

Coefficient CFL

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

40 80 120

Vitesse km/h

9ème décile0,02 à 0,2 M PL (55)0,2 à 1 M PL (98)1 à 5 M PL (116)1er décile

Résultats comparables pour tous les BBTM, BBUM et BBDr

Propriétés de surface - Bruit de roulement

7, 50 m

1, 20 m

Revêtement à tester

Méthode normalisée SMéthode normalisée S--3131--119 : La119 : La maxmax 90 km/h en90 km/h en dBdBaa¤ méthode «au passage»¤ méthode «au passage»¤ véhicule maîtrisé, vitesse 80 km/h¤ véhicule maîtrisé, vitesse 80 km/h¤ en champ proche¤ en champ proche

Propriétés de surface - Bruit de roulement

Base de données Bruit : + 300 fiches

Peu bruyants BruyantsIntermédiaires

Extrait de la base de Strasbourg 1998

Bruit de roulement : Comparaison des enrobés D=10 mmClassement (au jeune âge) : Classement (au jeune âge) : BBDr >> BBSG > ECF= BBTM = BBUMBBDr >> BBSG > ECF= BBTM = BBUM

très forte dispersion des résultats

68

70

72

74

76

78

80

82

84

BBDr0/10

ECF0/6 à 0/10

BBUM0/10

BBTM0/10

BBSG0/10

LAm

ax(9

0 km

/h) e

n dB

(A)

Moy

Min

Max

Revêtements

Bruit de roulement : Influence du D

Plus le calibre D est grand plus le niveau de bruit est élevéPlus le calibre D est grand plus le niveau de bruit est élevé

68

70

72

74

76

78

80

82

84

BBSG0/14

BBSG0/10

BBTM0/10

BBTM0/6

BBUM0/10

BBUM0/6

BBDr0/14

BBDr0/10

LAm

ax(9

0 km

/h) e

n dB

(A)

Moy.

Max

Min

Revêtements

Durabilité des revêtements

p Lorsque les techniques sont utilisées correctement (qualité du support, de la fabrication et de la mise en œuvre des enrobés), la durabilité des revêtements n’est pas influencée par l’épaisseur.

p Les BBTM, BBUM, BBDr ont une durée de vie au moins aussi longue que les BB épais ou minces, en présentant un niveau de texture et d’adhérence plus élevé.

p Les BBTM, BBUM, BBDr sur des supports résistants bien à l’orniérage (par exemple Grave bitume, Enrobés à haut module) conduisent à un excellent comportement à l’orniérage sous fort trafic.

Conclusions

p Diversité importante des revêtements de chaussées pour répondre à des besoins ciblés.

p Etude des performances en laboratoire en accord avec les normes produits visant à une bonne adéquation entre la composition de l’enrobé et son utilisation (maniablité, tenue à l’eau, résistance à l’orniérage).

p Suivi sur le terrain des propriétés de surface (difficiles à évaluer en laboratoire) pour valider le choix des techniques et évaluer leur durabilité.

Conclusions

p BBTM, BBUM, ECF (en urbain) sur des chaussées en bon état structurel et de très bonne géométrie. Adhérence élevée, non orniérant, économique.

p Formulation 0/6 discontinue : excellent compromis Adhérence Bruit Esthétique.

p BBM et surtout BBSG (épais) ou BBME (à module élevé) complément structurel, réduction des dommages de fatigue

p BBDr amélioration de la visibilité (limitation des projections d’eau) et aussi BBTM 0/6 diminution du bruit.

p Des produits opérationnels, bien maîtrisés et complémentaires

Répartition des techniques sur RN et autoroutes

Autoroutes

Routes Nationales