chaussées souples à durée de vie prolongée (long life pavement) pierre langlois, ing....
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Chaussées souples à durée de vie prolongée
(Long Life Pavement)
Pierre Langlois, ing.
Laboratoire des chausséesTransports Québec
Des concepts éprouvés
Cette présentation traite essentiellement du phénomène de fatigue des revêtements;
S'applique seulement en construction; Le concept considère les fondations
granulaires comme étant performantes; Utilisation de concepts déjà existant:
Revêtements bitumineux de forte épaisseur;
Distribution des contraintes en profondeur;
Planage et et resurfaçage;
Les objectifs
Structures de chaussées à longue durée de vie Augmentation de la durée de vie actuelle
Les dégradations se limitent à la couche de surface Entretiens mineurs (scellement de fissures,
etc) Planage et resurfaçage
Stratégie de conception MTQ Construction pour 15-20 ans (inspiration de la
tradition nord américaine de 20 ans) Suivi de couches d’usure ou de renforcement se
répétant suivant des cycles d’env. 10 ans La chaussée est sévèrement détériorée au stade
de premier resurfaçage et souffre de problèmes majeurs Déficience structurale (croissance du trafic lourd) Patron de fissuration qui remonte à travers les couches
subséquentes Comportement au gel parfois marginal
Extraits des motivations justifiant le nouveau guide AASHTO 2002 (chap. 1.1.1.3)
« Les autoroutes originales ont été conçues pour 5 à 15 millions de camions alors qu’aujourd’hui elles doivent être conçues pour plus de 50 à 200 millions de camions tout en ayant de plus longues durées de vie (e.g. 30-40 ans versus 20 ans) »
Les effets de la fatigue
Contrainte en tension
Contrainte
Durée de vie (fatigue)
Durée de vie
indéfinie
Contrainte en compression
La fatigue dans le revêtement; Contrainte en tension diminue avec l’épaisseur du revêtement; Faible épaisseur = Contrainte élevée; Contrainte élevée = Durée de vie raccourcie.
Les effets de la fatigue
Contrainte en tension
Contrainte
Durée de vie (fatigue)
Durée de vie
indéfinie
Contrainte en compression
La fatigue dans le revêtement; Contrainte en tension diminue avec l’épaisseur du revêtement; Épaisseur élevée = Contrainte plus faible; Contrainte plus faible sous la limite = Durée de vie indéfinie.
Les effets de la fatigue
Durée de vie (fatigue)
Contrainte
Teneur en bitume élevée et/ou bitume
modifié
Faible teneur en bitume
Durée de vie indéfinie
La fatigue dans le revêtement; Teneur en bitume élevée = meilleure résistance en tension; Bitume modifiés = meilleure résistance en tension.
La solution
Effort maximum en tension
Fondation granulaire ou stabilisée
Enrobé ESG-5 résistant à lafatigue 75 à 100mm
Enrobé à moduleélevé et résistant àl'orniérage. Épaisseurselon le besoin
30 à 60 mm SMA-10, EG-10, ESG-10
} 100 mmà
150 mm
Zonede compression
élevée
GB-20
Le choix du bitume (exemple zone 2)
Fondation granulaire ou stabilisée
Température
Pro
fon
deu
r
Changement de température
PG 64- 34
PG 64-28 ou 58-34
PG 58 – 28 ou PG 58-34
Tamis (mm)5 10 140.080 2.5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
% P
assa
nt
Tamis (µm)0.45
EG-10 et EGA-10EG-10 et EGA-10
ESG-5ESG-5
GB-20GB-20
Les granulométries des enrobés
Variantes calculéesParc des Laurentides
(A)20 ans
192 mm
(B)50 ans231mm
(C)50 ans
210 mm
GB-20105 mm
EG-1045 mm
EB-20186 mm
EB-20147mm
EG-10 45 mm
EG-10 45 mm
ESG-560 mm
Exemple de coûtsParc des Laurentides Hypothèses
1200 camions par jour (djma 5000 à 7000) 1% de croissance par année, C.A. = 3,57 Exemple sur sol de type SMfin
12,85 millions d’ECAS en 20 ans 192 mm d'enrobé 276 mm de MG-20 740 mm de MG-112 (type B)
600 000$/km
Exemple (suite)(plus longue durée de vie)
37,1 millions d’ECAS en 50 ans Enlever 40 mm de GB-20 à 60$/t : - 6,60$/m² Ajouter 60 mm de ESG-5 à 70$/t : +10,30
Hypothèse conservatrice: Sol gélif (SP = 6) sous-profil de 300 mm Déblais à 4$/m³ : +1,20 MG-112 supplémentaire: +2,60
surcoût initial total: +7,50 $/m²
662 000 $/km (env. 10% de plus)
(3,70)
(3,80)
Comparaison à long terme Conception 20 ans
0 - Construction initiale de 600 000$/km 20 – couche d'usure (avec un peu de chance) 29 - couche d'usure 38 - couche d'usure 47 - Réfection majeure
Conception 50 ans 0 - Construction initiale de 662 000$/km 20 - couche d'usure 40 - couche d'usure (60 - couche d'usure)
La durabilité Prévention de la dégradation de la
chaussée: Choix judicieux des composantes:
Classes des bitume utilisés; Granulats performants fonction des types d’enrobés;
Liant d’accrochage et d’imprégnation; Essai de résistance à l’orniérage; Essai d’adhésivité bitume/granulat; Assurer un contrôle de qualité serré des
travaux de construction.
Des fissures apparaîtront La chaussée vieillira!
Fissuration par retrait thermique; Sera toujours présente; Fonction:
Du climat et de la classe de bitume; De la masse d'enrobé (épaisseur, largeur);
Peut être colmatées efficacement.
ConclusionUne stratégie à plus long terme Construire une infrastructure durable qui
ne nécessitera que des interventions légères Sol et structure granulaire stable Revêtement plus robuste requiérant seulement
des réparations superficielles (planages et c.u.) ou ponctuelles (réparation de fissures transversales)
Il est désormais possible de construire à coût raisonnable des chaussée pour plus que seulement 15-20 ans