CA2035362C

CA2035362C - Revetement multicouche pour chaussees

Info

Publication number: CA2035362C
Application number: CA002035362A
Authority: CA
Inventors: Maurice Vivier
Original assignee: Entreprise Jean Lefebvre
Current assignee: Entreprise Jean Lefebvre
Priority date: 1990-02-02
Filing date: 1991-01-31
Publication date: 1999-06-29
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: EP0440562B1; ES2042341T3; DK0440562T3; DE69100133D1; ATE90982T1; US5106228A; EP0440562A1; FR2657902A1; DE69100133T2; PT96651A; FR2657902B1; CA2035362A1

Abstract

L'invention a pour objet un revêtement multicouche pour les chaussées notamment pour les chaussées dont le assises se fissurent, et un procédé pour la réalisation de ce revêtement. Le revêtement selon l'invention, constitue par une membrane bitumineuse appliquée sur l'assise de la chaussée et par une coucha de roulement ou une couche de liaison, est charactérisé en ce qu'il comporte, entre la membrane bitumineuse et la couche de roulement ou de liaison, au moins une couche d'enrobé coulé à froid. Le procédé consiste à appliquer successivement sur l'assise de la chaussée éventuellement revêtue d'une couche de surfaçage : - une couche de liant bitumineux, - à froid, une couche d'une composition contenant un liant bitumineux et un granulat, - une couche de roulement ou de liaison. Ces revêtements sont particulièrement efficaces pour ralentir la remontée dans la couche de roulement, des fissures se formant dans le support de la chaussée.

Description

Revêtement multicouche ~our ch~u~sée La présente invention appartient au domaine des revêtements de chaussees, notamment des chaussees dont les assises se fissurent.
5~a fissuration de retrait de ohauss~es à assise semi-rigide constitue un handicap au développement de ce type de structure dont l'interêt tPçhnique et économique e~t par ailleurs certain. Ce rh~nomène ind~sirable se produit notam-ment pour les cha~c~e~s comportant cles assise~ traitées aux 10 liants hydrauliques et une coucha da roulement constituee par des enrobes ~ chau~.
Diff~rentes solutions ont at~ envisagees pour retarder ou empecher 1EI remontee dans le~ couch~ superiellres de la chaussee, de la ~issurakion provoque~ par le retrait ther~
15 mique des assises.
Une premi~re amelioration consiste a interposer un2 membrane bitumi~e~e, ay~nt une ép~ e~lr de 2 ~ 3 mm, entre la couche de rouleme~t et le ~ L ~- Dans le cas d'une chaussée neuve, le support e~t con~titué par des graves trai-20 ~ée~ aux liant5 hydrauliques. Dans le cas d'une chaus~éefissurée existante compcrtant des grave traitées aux liants hydra~lique~, le support est constitue par le revêtement existant.
Les bitume utilises pour la membrane bit~ineuse peuvent 25 ~tre des bitume~ purs ou de~ bitumes modi~ies par addition de subs~n~ macromoleculaires.
Un inconvenient de ce type de proced~ est que, lors de la pose du premier tapis d'enrob~ ~ chaud sur la m~mbrane bitum;~e~l~e, m~me sablée, cella-ci se mat en fusion et per-30 cole de ba~ en haut ~ la bas~ de ce tapis, si ~ien ~u~ son~paisseur diminue fortement jusqu'~ disparaStre quasi totale-ment si la te~perature de l'enrobé e~t ~essive. La capacité
~ ralentir la remontée des fis~ure~ ~ trouve alors considérablement amoindrie, car un tapis d'enrobe, m~me - 35 forte~e~t enrichi en liant bitu~in~ux ~ sa bas~, e~t l'~vidence moins deformable qu'une cQlt~he de liant pur~

Un~ amelioration supplemen~aire a ensuite et~ appork~e par l'application, entre la membrane bi~l ineu e precitee et la couche de roulement ou une couche de li~j~on, d'une mem-brane xealisee par deroulement d'un non tissé ou par enchevê-5 trement sur place de fils synthe~iques tr~s for~emenk dos~s.
C~ procede a p~rmis de ralentir la r~ontée des fissure~, mais sa mise en oeuvre e~t delicate et par consequent co~teuse.
Le~ présents inventeurs ont maintenant découvert un 10 nouveau moyen permettant d'empêcher la percolation inv~rse du liant constituant la m~m~rana bitumineuse lors de 1'application de l'enrob~ à chaud formant la couche de roule-ment.
L~ pres~nte inv~ntion a pour objet un nou~eau revête~ent 1~ multicouche pour les chaussées, notamment pour les ch~ussees dont leq assises se fissurent.
L'invention a également pour objet un proced~ de reali-3ation de CQ revêtement.
Le r~vêtement multicouche selon l'invention comporte une 20 membrane bitumineuse applique~ sur l'a~sisa de la chaussee, et une couche de.roulement ou une co~h~ de liaison. Il est caracteris~ en ce qu'il comporte en outre au moin~ une couche d'enrob~ coul~ ~ froid, entre la me~brane bitumineuse et la couche de roulement ou une couche de liaison. Bien entendu, 2S si l'~tat dQ sur~ace du support 1Q n~c~esite ~ on appliquera une couche de surfaçage sur l~dit support, avant d'appliquer la membrane bitumineuse.
La c~çhe d'enrobe coul~ ~ froid est consti~uée par un liant bitumineux et un granulat dont la dimension maximale 30 de~ particule~ reste inférieure ~ environ 10 m~.
: Le granulat est de pr~f~rence un sable conc~se e~ plus paxticuli~r~ment un sable 0/6, 0/4 ou 0/2. L'epaisseur de la couche d'enrobe coule ~ froid e~t comprise entre 3 et 12 m~.
Elle est essentiellement ~onction d~ la granulométrie du 35 sable. ~insi, pour un sable 0/2, l'~pai~s~ltr est de l'ordre de 3 ~ 5 mm ; pour un sable 0/4, elle est de 5 ~ 7 mm; pour un sable 0/6, elle est de 7 ~ lO mm.

La couche d'enrobe coulé ~ froid peut être un~ mono-couche, Elle peut également ~tre une couche double.
Le liant bitumineux contient essentiellement un bitume.
Le bitume est choisi parmi le~ bitumes purs, de prefé
5 rence parmi les bitumes de ~rades 60/70, 80/100, et 180/220.
Le bitume utilisé peut être un bitume modifi~ par addition de copolym~res ther~oplastique~, soit par m~lange direct ~ chaud de bitu~e pux et de copolym~re, soit par melange indirect à ~roid d'~mulsion de bitume pur et de 19 dispersion a~ueuse de copolym~re au ~oment de la ~abrication de l'enrobé à couler.
De pref~rence, on utilisera des copolym~re~ ethyl~ne vinyle acétate (EVA) ou styr~ne butadl~ne styr~ne tri~équence (SBS) ou éthyl~ne méthacrylate (E~A).
Mais on pourra également utili~er le~ copolymère~
styr~ne butadi~ne rubber b~ nc~ (S8R) et les copoly~re~
acryliqu0~ ainsi qua divers m~lange~ da ce5 copolym~res.
La teneur en copolym~re e~t au plu~ egale a environ 5 %
en poids. L'addition de tels copolym~res a pour effet un 20 moindre rejet ~ la mise en service, une meilleure liai~on liant-granulat, une ré~istanc~ ~ la saumure accrue, une réduction de la sensibilit~ ~ la ohaleur et au froid, une plus grande cohésion ainsi ~u'uns mailleure aptitude à la d~ormation.
: 25 Une charge min2rale paut ~ ellement compléter la granulométrie des granulats comme par exemple une poudre de roche broyee, de préférence calcaire, du ciment, des fibres d~ roche naturelle ou articielle. L~ teneur en ch~rge min~rale e~t in~rieure ~ 10 %~
Dans un~ variante de l'invention, le lian~ bitumineux contient en outre des fibres synth~tiques. Le~ fibres utili-sees sont de~ flbres organiques d~ synthèse ultr~fines (quelques d~citex) et relativement longue~ (4 ~ 8 mm).
Elles sont choisies en fonction du module elastique du mate-35 riau dont elles sont constituées, a~in d'obt2nir un enrobé
fibreux dont la deformabilit~ est co~patible avec celle du support sur lequel il sera appliqué. Les fibres à faible t, ? ~

faible module seront utilisées pour les chaussee~ le3 plus d~ormables.
La proportion de fibres est aYantageusement compri5e ent~e 0,05 et 3 ~ en poids. Cette proportion peut être très ~aible, 5 mais compte-t~nu de l'extrêm~ finesse de ces fibres, leur nombre au m~tre carre d'enroba coul~ est considerable, de m~me que la longueur du reseau ~u t elle~ constituent.
La membrane bitumineuse appliqul~ sur 1~ support peut être une simple ~ dne constitu~e essentielle~nt par un 10 bitume pur.
De pref~rence, cette membran~ e~t constituée par un bitume ~odifié par addition d'un compos~ macromoléculaire, par exemple un copolym~re éthYl~ne -acétate d¢ vinyle ~EV~) ou un copolymere styrène-butadiene-styr~ne ~SBS). De telles 15 membranes sont d~crite~ par exemple dan~ 12 breYet FR 2 183 618 et son certif~cat d'addit~on 2 268 113.
La teneur maximale en copolym~re e~t impo~ee par la viscosit~
limite du bitum~ modifi~ jusqu'~ laquelle il s'~coule par une rampe d'~pandag2 chau~ante et calori~ug~e tout en restan~ à
20 un~ te~pé~aL~te inf~rieure ~ la temp~rature de degradation du copoLymere.
A titre d'exemple de composition utilisable pour elaborer u~e msmbrane bituminel)~e, on peut citer la composition suivante :
. bitume 80/100 environ 80 % ~en poids) copolym~r~ EVA ~ 20 % ~en poids) dope 0 - 3 ~O(en poids~
L'~p~i-s~el~r de la membran~ bitumi~e-l~ e~t avantageusement comprise entre 1 et 5 m~.
Il convient de rappeler à ce stade que la composition précise de la 30 membrane bitumineuse,'ainsi que son mode d'application ne sont nullement critiques dans le cadre de la présente invention. C'est ainsi que ladite membrane bitumineuse peu être appliquée à chaud, ou bien répandue à
froid sous forme d'une émulsion bitumineuse.

:
I

:- La membrane bitumineuse peut êtra avantageusement revê-tu~, de manière classiqu~:, lors d'un~ operation de sablage, par de fines particule ~, par exetDple par de l'ardoisine ou 5 par du sa}~ de grèsage.
':
On observera toutefois qu'une telle opération de sablage ou de gravillonnage n'est pas obligatoire. en effet, il est tout à fait possible de faire circuler le camion de répandage de l'enrobé coulé à froid directement sur ladite membrane, à condition d'humidifier en permanence les pneumatiques du camion pour éviter leur coliage à la membrane.

Ia nature exacte dea couche de roule~nent ou de liaison n'est pa critique. :Elles sont r~alisees, d'une maniere :: 15 ~onntl~ en s.oi, par exemple sous la for~e d'un enduit superfi&i~ d:'un enrobé à chaud ou d'un enrobê coule à
froid. Dans ~.cas partic:ulier d'un enrobe à chaud susjacent, 6 ~ ~ e~ 3 ~ ~
..

la couche d'enrobe coulé ~ froid constitue un ~cran ther~ique et r~Pc~nique s'opposant 3A la p~rcolation inverse dQ la membrane dans cet enrobé.
La couche de roulement ou de liai~;on peut également etre 5 constituee par un enrobe coule à froid contenant un bitume modifie auquel des fibres ~ynth~tiques ont eventuellement et~
ajouteas.
Le revetement selQn la presente invention peut être applique sur tout support de ~h~ s~. Il est particuli~-10 rement utile pour les chaussaes dont le support subit unefissuration, quelle que soit l'origine de la fissuration. Il peut s'agir notamment des fissurations actives provenant d'un ph~nomene de retrait thermique. Le Su~G~ ~ peut, par exemple, être consti~ue par d~ dalles de b~ton separe~ par des 15 joints de dilatation. Le rev~tement est particuli~rement uti}e pour les chaussees ~ a5sise semi-rigide traitees aux liants hydrauliques et pour les chal~cs~es en b~ton de ciment.
Le procédé de réalisation d'un revêtement multicouche selon l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer successivement 20 sur la chaussée, une couche d'un liant bitumineux répandue à chaud ou bien à froid sous forme d'émulsion, une couche d'enrobé coulé à froid, puis une couche de roulement ou une couche de liaison. Chacune de ces couches est appliquée par les procédés classiques.

La présente invention ~st illustree de ~açon non limita-tive par les~ exemples suivants.
Le~ exemples 1 et 2 sont des exemple~ de preparation de compo~itions destinées ~ con~titu~r la couch~ d'enrobe coul~
~ ~~roid.
~c~LE 1 on a utilisé comme liant bit7~ el~Y, le Mobilplast commercialise par le demandeur, contenan~ 95% en poids de bitum~ 80jlOO émulsionable, e~ 5% en poids d'un copolym~r~
EVA 33/45.

7 ~ 62 on a prépare une emulsion ayan~ la compo~ition suivante, exprimee en kg:
liant Plobilplast (~) 600 agent e~ulsif iant g HCl (d-l,l9) 2,15 Eau 400 Le~ caract~ristiques d~ cet1:e émulsion sont }es suivantes:
- pH 2 a 3,5 - viscosit~ Engler 2 ~ 6 degres - refus sur tamis de - 0, 63~ 0, 1%
- O, 160 mm ~ O, 25%
- indice de rupture LCPC ~ 160 - diamètre medlan 2 ~ 4 ~im - s~dimentation ~ 7 ~ourc ~ 596 La composition destineQ à ~ormer la col~h~ d'enrobe coul~ ~ froid a eté praparé~ en malaxant le mélange ~uivant, danc lequel leg proportions sont exprimées en parties en

2 Q poids - m~lange initial 100 - sable c~nca.~sé ~/2 mm 99% en poid - ciment CPA 55 1% I' - eau de mouillage 7, 5 - emul9ion ~ 60% 25 - dope pur o, 2 - ~ibre~ polye~ter 0, 2 - liant résiduel 15 ~;.Yk~ E 2

3 ~ on a utilisé 1 ' émulsion prepar~e ~ 1 ' exemple 1 et on a préparé la composition suivante, de la m~e manière que dans 1 ' exemple - mélange minéral 100 sable corlc~se 2/4 m~a 34% en poid~
- sable conc;~sé 0/2 mm65%
- CP~.55 1% "
- eau de mouillage ' '' 8 '~3~

- é~ulsion ~ 60% 20 - dop~ pur 0,2 - fibres polye~ter o,~
- liant ré~iduel 12 ~:x~ L~ 3 Essais de re rait-~lexion Des eqs~is d~ retrait-flexion ont ~t~ e~fectue-~ sur une ép~uv~LLe re~~od~isant un rev~te~ent mu}ti~couche de l'invention et sur des é~Lo~veL~es reproduisant des revete-10 ments temoins.
L'essai consiste a suivre la vites~e de rémontée d'unefissure au travers des diff~rent~ rev~tements.
Chaque eprouvette xepr~sentative du complexe support +
revêtement est soumise, dans de~ conditions de temperature 15 constan~e (5-C), ~ deux sollicitation~, simult~nc ~rt :
- une traction longitu~inale continue l~nte, simulant le retrait ther~ique.
- uns ~lexion verticale cycliquQ, ~ la ~r~quence de 1 Hz~
simulant le trafic.
~a k.~y~eq~ion de la fis ure e~t suivie par le biais d'un reseau de fils conducteurs.
L'e~sai p~rmet d'estimer, dan~ ce~ conditions, diff~-rentes caract~ristiques li~5 ~ l'ef~i acite du complexe étudié (apparition de la ~i~sure, vitesse de propagation, 25 temps d- fissuration compl~te du complexe).
Un sché~a de la machine utili ée est representé sur la ~ig. 1.
Dans la figure 1, (1) repr~sente le bâti de la machine.
3~ (2~ représente les axes de piYotement des pla~ues en L (3).

(4) représente des lames souple~.

(5) represente la traverse superieur~ d~ reaction du v~rin . yJ.Pl~ ~tique à course r~glable ~6).
(7~ represente les galets.
35 (8) represente les plaques d'appui.
(9) represente le reglage de la cours~ du vérin pneumatique~6).

(10) represente les biellette~ de transmission de fl~che aux plaques en L (3).
(11) represente le verin de tractivn ~ vis et la circulation de bille.
5 (12) représente les plaques de base boulon~é~ sur le~
plaque~ en L (3) ( ep~ isse~lrs var.iables suivant l'~p~1sseur de~ eprouvette~).
(13~ represente le collage de l~prouvette sur 1eR plaques de base (12).
10 (14~ represente la coushe de 1,5 cm de b~ton bitu~:ineux au soufre prefissurée simulant l'ancienne chaussee fissuree~
(15) représente la prefissure (~euilla carton1.
(16) represente l'inter~ace eventuelle (gaotextile, membrane, pontage).
~17) represente le corp~ d'~Lo~vette, c'est-~-dire la couche de roulement.
(18) repres~nte le clinquant collé interdisant le~ mouvements vsrticaux des exLL~~ ité~ de 1~PL~UV~Le tout en p~rme tant ~n mouvement horizonta} (par rapport aux plaques de basej.
(19) represente le reseau de détection de fissure.
Les e~ uvettes ~ tester ont éte préparees à la table de compactage dans des plaques de 400 x 600 x e (mm), e etant 25 l'ép~ ellr. Elles svnt constituee des couches suivantes :
a - Cou~he support préfissur~s en sable bitume soufre d~une ép~ics~lr de 15 m~;
b ven~ellement système ~ ~tudiar;
c - Co~lrhs ds roulement étalon en b~ton bitumineux témoin 30 0/10, d~signe ci-apr~s par B~ 0/10, genéralement en 6 cm d'~p~i~seur repondant à la formul~ suivante :
3S% sable 0/2 Pont de Colonne 22% sable 2/6 4~% sable 6/10 I-3% fine~ calcair~

6,3% bitume 60~70, Chaque plaqu~ est sciee pour ~ournir trois epro~vette~
d'essai de dimensions 560 x 110 x e. Chaque eprouvett~ reçoit un réseau de fils conducteurs ~aisant partie du syst~me de suivi d~ la fissure. L'eprouvette e.~. en~uite coll~e sur deux 5 demi-plaqu~c (en aluminium) et fixee sur la machine confor~é-ment au schema de la figure 1.
Pour une description plu~ d~t~ e du procede et du dispositif de mesure utili~es, on se reportera ~ :
"Reflective Crackin~ in Pa~, ent, A~,qe~ -~t and Control"
10 edité pour la Conferenc~ tenua ~ Li~!ge en 8elgi~le le~ 8, 9 et 10 mai 1989, relatant la conf~rence d~ J.~l. VQCOVen, .R.P.C. d'Autun, intitulée ~ thode d'etude de syst~mes limitant la remont~e de fissures dans le~ chaussees".
Un complexe support + revêtement complexe selon l'inven-15 tion a et~ e udié dans le cadre da cette exp~rimentation, parcomparaison av~c trois complexes t~oin~. Laurs constitutions sont indiqu~e~ dans le tabl~au I ci-des~ou~.
TAB~AU I

20 EchantillonNature des couches Epalsseur n' 1 BB 0/10 4 cm 2 BB 0/10 8 cm 3 Sable enrobe 2 cm BB 0/10 6 cm 4membrane bitumin~ 0 5 mm enrobe coule a froid 0/4 (exemple 2) 1,2 cm BB Q/10 6 cm LQ comporteme~t en cours d'essai des syst~mes ~ tester p~ut se déc~mposer a~n i :
- P~riode sans fissure (de l'origine ~ l'instant amoxçage~;
- Apparition de la fissure en fond de couche (instant amor 35 cage);
- P~riode de remontee de la ~issure;
- ~uptur~ rapide du syst~me (instant de fissuration totale).

Les resultats pour chaque sy~t~e etudié, sont représen-t~i sur le graphique de la figur~ 2 qui fournit la progres-sion de la ~issure en fonction du temp~. L'~paisseur ~issurée E, en mm, est port~e en ordonnee. Le tefflps de fissuration T, 5 en mn, est porté en abscisse.
~ haque courbe correspond au comE~orteme~t moyen de deux eprouvette O Le numero af~ecté à chaque courbe est le no de l'echantillon correspondant, L'essai, bien qu~ simulant les sollicitations auxquelles 10 est soumise la ~fl-~sé~, ne peut ~tre interprété qu'en éta-blissant des comparaisons avec des systèmes t~oins conn~
Les temoins utilisé~ dans cette étud~ sonk des bétons bitumi-neux au 60/70 directement coll~ sur leur support fissuré
(échantillons et courbes n' l et 2) et un syst~me b~ton 15 bitumineux au 60/70 + sable riche bitume 80/100 lui-meme colle sur son support (~chantillon et courbe n~ 3 ) .
Lorsque l'on observe les courbes de la figure 2, on note que les temps d'amorçage sont ass~z s~mblable~. Les témoins et le système selon l'invention semblent avoir un comporte-20 ment assez proche lors de cette phas~.
En revanche, lorsque l'on ronsid~r~ la première phase depropa~ation de la fissure (les deux premiers centim~tres), les vitesse~ moyenne~ de fissuration sont notablement diffe-rentes : .
- Proceda b~couch0 : 6 mm/h - Procede membrane-coulis : 4 m~/h En co~p~rant le syst~me selon l'invention e~ les 5y it~mes t~moin~, il apparait que las syst~mes ~elon l'invention pr~sentent une meilleure r~siskance ~ la propaga-30 tion de la fissuration.

Claims

1. Revêtement multicouche pour une chaussée comportant une assise subissant des fissurations, constitué par une membrane bitumineuse appliquée sur l'assise et une couche de roulement ou une couche de liaison, caractérisé en ce qu'il comporte, entre la membrane bitumineuse et la couche de roulement ou de liaison, au moins une couche d'enrobe coulé à
froid.

2. Revêtement multicouche selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane bitumineuse est constituée de bitume pur ou de bitume modifié par des copolymères thermoplastiques.

3. Revêtement multicouche selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la couche d'enrobé coulé
à froid contient un liant bitumineux et un granulat dont la dimension maximale des particules est inférieure à environ 10 mm.

4. Revêtement multicouche selon la revendication 3, caractérisé en ce que le granulat est choisi parmi les sables concassés.

5. Revêtement selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le liant bitumineux contient un bitume pur.

6. Revêtement selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le liant bitumineux contient un bitume-modifié par addition d'au moins un copolymère.

7. Revêtement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le copolymère est choisi parmi les copolymères éthylène-acétate de vinyle, les copolymères triséquencés styrène-butadiène-styrène, les copolymères styrène-butadiène rubber biséquence (SBR), les copolymères acryliques, ainsi que leurs mélanges.

8. Revêtement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la couche d'enrobé coulé à froid contient des fibres synthétiques.

9. Revêtement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une couche de surfaçage entre la support et la membrane bitumineuse.

10. Procédé de réalisation d'un revêtement de chaussée selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, visant à
ralentir la propagation des fissurations des assises à
travers le revêtement, caractérisé en ce qu'il consiste à
appliquer successivement sur l'assise de la chaussée éventuellement revêtue d'une couche de surfaçage :
- une couche de liant bitumineux, - à froid, une couche d'une composition contenant un liant bitumineux et un granulat, - une couche de roulement ou de liaison.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la couche de roulement ou de liaison est appliquée à
chaud.