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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/322343602 Les enrobés à module élevé : bilan de près de 30 ans d’expérience française (partie 2 de 2) Revue Via Bitume, Vol. 10 No 3, pp.11-17 Article · October 2015 CITATIONS 0 READS 590 2 authors, including: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Enrobés bitumineux View project Carrefours giratoires au Québec View project Michèle St-Jacques École de Technologie Supérieure 36 PUBLICATIONS 48 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Michèle St-Jacques on 10 January 2018. The user has requested enhancement of the downloaded file. BITUME Octobre 2015 Via 11 Le présent article fait suite à l’article paru en juin 2015 (volume 10 n° 2). Il vient compléter les données sur le bilan de comportement de la technique, les évolutions dans les formulations et des propriétés dans le temps, l’ajout d’enrobés recyclés avec des bitumes moins durs, des nouvelles applications et des recommandations d’usage des enrobés à module élevé EME. 1 - Développement de la technique : bilan en France, transfert de technologie, adaptation aux différents contextes internationaux 1 – 1 Bilan du comportement des EME en France Bien qu’il soit très difficile d’avoir des chiffres précis sur les réalisations, on peut estimer que les bitumes durs 10/20 ou 15/25, voire 20/30, représentent environ 0,35 à 0,4 million de tonnes, soit un potentiel de l’ordre de 4 à 5 millions de tonnes d’EME, parmi les 36 à 38 millions de tonnes d’enrobés fabriqués en France. Le tonnage d’EME a été en progression constante durant la période 1990 à 2010. Cette évolution des EME provient du fait que les travaux d’entretien et surtout les besoins de renforcement structurel des chaussées, augmentent chaque année, par rapport aux travaux neufs. De plus, le choix se porte préférentiellement vers des techniques bitumineuses plus performantes, pour économiser des matériaux non renouvelables et réduire les volumes de transports. Cette technique remonte à presque 25 ans d’expérience. Celle-ci s’appuie sur le comportement des très nombreuses réalisations en service, mais également sur les expérimentations en semi vraie Par Yves Brosseaud, Ingénieur ENSAIS – Directeur de Recherche au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées - Centre de Nantes et Michèle Saint-Jacques, ing. - Professeur titulaire - Département de génie de la construction École de technologie supérieure, Université du Québec, Montréal Les enrobés à module élevé : bilan de près de 30 ans d’expérience française (partie 2 de 2) grandeur (1), et de nombreux chantiers pilotes réalisés au milieu des années 80. Un premier bilan sur le comportement, réalisé dans le cadre de l’Observatoire des Techniques de Chaussée de la direction des routes, avait mis en évidence un très bon comportement mécanique sous service, et ce après, plus de 10 à 15 ans de suivi. Aucune dégradation significative par fissurations transversales prématurées n’avait été observée, ni de problème de faïençage, ni de déformations permanentes. Les seuls cas particuliers de fissuration ont été expliqués par l’usage de liants anormalement durs ou de certains additifs, et par des mauvaises réalisations (2). Avec l’emploi de bitume extrêmement dur, de grade assimilé à des 5/10 de pénétrabilité, issu de procédés spéciaux de raffinage, mobilisant des techniques de semi-soufflage, des phénomènes de retrait avaient été observés, dès l’application de ces enrobés, au niveau des joints transversaux de mise en œuvre. Des fissurations transversales, selon un pas d’une dizaine de mètres, suivi d’un faïençage (Photographie 1) avaient été constatées. Ces phénomènes de fragilité d’un tel matériau avaient été confirmés par une application sur un chantier à environ 1000 m d’altitude, où la fissuration de retrait, en période hivernale, s’était quelque peu généralisée dès les trois premières années. Il convient donc de rester très vigilant sur le choix du liant, et sur les performances du bitume dur utilisé, et éviter les produits obtenus par un raffinage avec soufflage trop agressif. Les essais BBR (Rhéomètre de flexion de poutre), la température de transition vitreuse, les indices des fonctions carbonyles et sulfoxydes, voire la température FRAASS, peuvent constituer des alertes intéressantes pour sélectionner les liants durs trop fragiles. Cette technique semble donner entière satisfaction, à condition de bien respecter les spécifications normatives et les recommandations d’usage sur l’emploi des EME. Photographie 1 : manège de fatigue des chaussées expérimentation 1994 – section EME avec bitume très dur, sous épaisseur 7 cm, dégradations après 2 millions de chargement : analogues à celles de graves hydrauliques (fragilité) 1 – 2 Évolution dans le temps des propriétés mécaniques Compte tenu des propriétés initiales particulièrement élevées en terme de module, obtenues par des bitumes durs, on pouvait redouter un vieillissement accéléré de ces bitumes, et une fragilisation rapide de ces EME, par rapport aux techniques plus conventionnelles. Des mesures de module en traction directe sur prélèvements de chantier à la réalisation et après 11 ans d’un trafic important avaient été effectuées et comparées aux valeurs de l’étude de formulation en laboratoire. Il n’avait pas été constaté d’évolution significative des performances mécaniques et donc aucun problème particulier de durcissement anormal (Tableau 1). u BITUME Octobre 2015 Via 12 Tableau 1 : mesures de module en traction à la machine asservie d’essai rhéologique (MAER), chantier RN2, renforcé par 8 cm EME cl2 et 2,5 cm BBTM, EME 0/14 continu (70 ;50 ;35 ; passant en % aux tamis de 2 ;6 ;10mm et teneur en bitume dur 5,7 %), teneur en vides 3%. Des essais complémentaires ont été faits sur des éprouvettes trapézoïdales, fabriquées à partir des compositions de grave bitume GB et EME, correspondant à une expérimentation sur le manège de fatigue des chaussées de Nantes (1991), et conservées en laboratoire pendant 23 ans à une température de 20°C dans une chambre noire. Les résultats de module et de résistance en fatigue sont récapitulés dans le Tableau 2. Tableau 2 : mesures de module en flexion et de résistance en fatigue sur matériaux du manège de fatigue des chaussées de Nantes, GB cl 2 0/14 et EME cl 2 0/14 de même composition granulométrique (7,4 ; 33 ; 55 ; passant en % aux tamis de 0,08 ; 2 ; 6 mm), teneur en bitume classe 60/70 de 4,4 % pour GB et bitume dur 10/20 de 5,7 % pour EME, et teneur en vides respectivement de 7 et 3%. Ces résultats montrent une moindre évolution dans le temps des EME par rapport à la technique classique des GB, notamment en matière de résistance à la fatigue. L’oxydation du bitume conduit à une augmentation significative du module, cette rigidité s’accompagne d’une certaine fragilité en fatigue qui se traduit par une augmentation importante de la pente de fatigue des matériaux bitumineux. Le critère de résistance en fatigue de l’EME reste très stable. Le module de la GB rejoint celui de l’EME après 23 ans de conservation. Ces valeurs indiquent une très bonne conservation des propriétés en fatigue des EME, et une rigidité comparable à celle d’une GB. La durabilité des EME s’avère très satisfaisante au vu de ces résultats d’évolution comparativement à la technique éprouvée depuis plus de 35 ans des GB. 1 – 3 Transfert de technologie et développement de la technique EME à l’étranger Par suite du passage à l’essieu standard européen désormais de 115 KN, de nombreux pays européens ont manifesté un intérêt certain pour ces EME 2. Des échanges techniques sur les recommandations à suivre, sur les adaptations à prévoir en fonction des matériaux disponibles, mais également des cultures d’entreprise et des conditions climatiques ont été nécessaires pour ajuster les formulations et les conditions d’applications des EME. Pour utiliser cette technique, il importe de bien comprendre les fondamentaux : un matériau aux performances élevées, en épaisseur suffisante, très bien compacté et aux caractéristiques extrêmement régulières (pas de ségrégation, ni de sous épaisseur, une composition stable). Dans le cadre de la coopération franco-polonaise menée depuis 2002 sur les techniques de chaussées, un chantier expérimental (EME + BBTM) a été réalisé à Poznan (2 et 3). Le bilan après 12 ans de service et quatre hivers particulièrement sévères (températures moyennes de -20°C pendant près d’un mois, avec des miminas voisines de -35°C), a démontré tout l’intérêt de la technique, et surtout aucun problème majeur de fissuration thermique de ces enrobés à module élevé EME 0/16 avec un liant « semi dur » (grade 20/30, obtenu sans soufflage important), appliqué en 12 cm d’épaisseur et recouvert soit par un enrobé très mince (BBTM de composition française) de 2 cm, soit par un SMA en 4 cm. Seules trois fissures de joint de construction sont remontées en surface. Un traitement par pontage aurait permis d’éviter les infiltrations et les dégradations très localisées. Ces bons résultats avaient conduit l’administration des routes polonaises à définir en 2006, les spécifications mécaniques (Module > 16 000 MPa à 10°C et 10 Hz) et les conditions d’application des EME polonais, dans un guide technique national. Suite à l’hiver rigoureux de 2013 en Pologne, des désordres importants sont apparus sur des réalisations d’EME, notamment sur une autoroute en cours uploads/Ingenierie_Lourd/ les-enrobes-a-module-eleve-bilan-de-pres-de-30-ans-d-x27-experience-francaise-partie-2-de-2-revue-via-bitume-vol-10-no-3-pp-11-17.pdf