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Concept de chaussée flexible à Très Faible Énergie
Chaussée TFE
Marc Proteau, ing.
Directeur technique Amérique du Nord
Groupe Eurovia
Benoit Champagne, ing., M.A.
Chef de division – Gestion des actifs de
voirie
Ville de Montréal
Sommaire
La gestion des actifs de voirie à la Ville de Montréal
Présentation du concept de chaussée TFE
Matériaux proposés
Réalisations depuis 2008
Réalisations des travaux
Analyse du cycle de vie environnementale
Instrumentation de planches expérimentales
Potentiel de développement des chaussées TFE
Conclusion
La gestion des actifs de voirie
à la Ville de Montréal
Réseau artériel Réseau local
Que possède-t-on? 845 km 3 214 km
Quelle en est la valeur? 3,4 G$ 7,5 G$
Quel en est l’état? C+ C
Combien doit-on investir? 162,6 M$ 273,2 M$
Les faits :
Investissements 2012 80 M$ 70 M$
Entretien 2012 6 M$ 15 M$
La gestion des actifs de voirie
à la Ville de Montréal
Les enjeux :
Assurer la pérennité des infrastructures de transport par la mise
en place d’un financement dédié et l’optimisation du rendement
des investissements
Assurer les besoins de mobilité de tous les montréalais en
repensant le partage de l’espace public entre les différents
usagers
Améliorer la qualité de vie des citoyens, protéger
l’environnement et promouvoir une croissance économique
durable
La gestion des actifs de voirie
à la Ville de Montréal Les stratégies :
Assurer la pérennité des infrastructures de transport par la mise en
place d’un financement dédié et l’optimisation du rendement des
investissements
Fonds de voirie
Plan d’intervention intégré eau-voirie
Assurer les besoins de mobilité de tous les montréalais en
repensant le partage de l’espace public entre les différents usagers
Plan de transport 2008 – 18e chantier
« Chaque projet sera conçu, non pas seulement comme un lien routier, mais comme un véritable projet urbain intégré. »
La gestion des actifs de voirie
à la Ville de Montréal
Améliorer la qualité de vie des citoyens, protéger l’environnement et
promouvoir une croissance économique durable
Plan de développement durable de la collectivité 2010-2015
Améliorer la qualité de l’air et réduire les émissions de gaz à effet de
serre
Réduire de 30 % les émissions de GES d’ici 2020 Atteindre le standard pancanadien en matière de concentration de particules fines dans l’air
Pratiquer une gestion responsable des ressources
Récupérer 80 % des matières recyclables Implanter des mesures de réduction à la source, de récupération et de revalorisation
C’est dans ce contexte que s’inscrivent les projets TFE
Principaux intérêts du concept
Approche en développement durable pour la construction/réhabilitation de routes
Diminution de l’empreinte environnementale
Augmentation du recyclage
Évolution du coût de l’énergie
Approche permettant la réduction de la consommation d’énergie très efficace
Concept valable pour les principaux travaux de réhabilitation; surtout pendant
l’excavation des fondations existantes et/ou l’enlèvement de dalles de béton en
milieu urbain
Réalisation possible d’une structure complète de chaussée, sans
chauffage des matériaux bitumineux
Concept de chaussée TFE
Comment optimiser l’économie d’énergie dans
les structures de chaussées flexibles?
« Principe des 3R »
Recycler
Réutiliser
Réduire
Volume du camionnage
Température : la fabrication des procédés à chaud est l’activité
qui consomme plus d’énergie lors de la construction d’une
chaussée conventionnelle
Concept de chaussée TFE
Plus concrètement :
Recycler et/ou réutiliser les matériaux existants
Réduire l’épaisseur de la couche de roulement
Réduire l’épaisseur de la structure en utilisant des matériaux traités
Réduire l’épaisseur de la couche des sous-fondations, en utilisant un matériel
améliorant la protection contre le gel et la drainabilité de la structure
Maximiser l’utilisation des procédés à froid et la réduction de la température des
enrobés (enrobés tièdes lorsque nécessaire)
Concept de chaussée TFE
Matériaux proposés
pour le concept TFE
Matériau à forte drainabilité en sous-couche
Matériau traité à froid en centrale
Teneur en matière recyclée de 30-50 % (bétons concassés)
Faible densité = isolation par les vides, 1 800 kg/m³
Liant composite : émulsion de bitume et ciment/chaux hydratée
Réduction de la pénétration du gel
Forte perméabilité (vides ± 30 %)
Recyflex FD
Matériau structurant en couche de base
Matériau traité à froid en centrale
Matériau utilisant de 30 à 100 % de matériaux recyclés (provenant des chaussées existantes)
Liant composite : émulsion de bitume et ciment/chaux hydratée
Capacité structurale hautement améliorée comparativement au matériau granulaire
Module résilient en traction indirecte à 15°C > 3 000 MPa
Densité de 2 100 kg/m³ (vides 12-15 %)
Recyflex EBC
Recyflex EBC
Pose et
compaction
Mélange à froid pour
couche d’usure, Écolvia
Procédé 100 % à froid
Matériau hautement évolutif (montée en cohésion,
dépendant des conditions climatiques)
Teneur en vides de 10-12 %
Enrobage à 100 %
Possibilités d’utilisation de fraisats d’enrobés à
fort taux
BBF Écolvia
ÉCOLVIA
Température moyenne et évolution de la compacité
Écolvia (formule n°1) : réalisée le 17 mai 2010, à Carignan
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
17-m
ai
22-m
ai
27-m
ai
01-ju
in
06-ju
in
11-ju
in
16-ju
in
21-ju
in
26-ju
in
01-ju
il
06-ju
il
11-ju
il
16-ju
il
21-ju
il
26-ju
il
31-ju
il
05-a
oût
10-a
oût
15-a
oût
20-a
oût
25-a
oût
30-a
oût
04-s
ept
09-s
ept
14-s
ept
19-s
ept
tem
p. m
oyen
ne (
°C)
1 juin
compacité moyenne : 90 %
10 septembre
compacité moyenne : 92,6%
modules résilients sur carottes a 10°C : 3250-4600 Mpa
modules résilients sur éprouvettes labo à10°C : 3750 MPa
17 mai
compacité moyenne (formule 1) : 87,8 %
26 mai
compacité moyenne : 89,6 %
Carottage difficile sur toute l'épaissseur
9 juillet
compacité moyenne : 90,7 %
2507 °C. jour du 17 mai au 15 septembre
495 mm de pluie
Application de l’ÉCOLVIA
Gripfibre (optionnel en surface)
Enrobés coulés à froid
Procédé à froid utilisant une émulsion de bitume
Application ultra mince (7 à 15mm) au lieu de 30 à 40mm pour un mélange
à chaud conventionnel
Texture comparable à un mélange à chaud
Première application en 1992 Application en 2008
Enrobés tièdes Tempera Dat H5 (trafics
supérieurs et saison tardive)
Option qui permet la
réalisation du concept
TFE jusqu’à la mi-
novembre
Température de
malaxage -50°C
Enrobés
tièdes
Tempera
ECF
Gripfibre
BBF
Écolvia
Grave recyclée
structurante
Recyflex EBC
Grave recyclée
drainante
Recyflex FD
Réduction des
températures
X X X X X
Procédé à froid X X X X
Réduction de
l’épaisseur de la
couche d’usure
X X
Réduction de
l’épaisseur de la base
de fondation
X
Réduction de
l’épaisseur de la
couche de fondation
(gel)
X
Matériau recyclé X X X X
Grille analytiques – Matériaux
Concept TFE
Réalisations depuis 2008
Rue Molière
Faible trafic
Limitation des camions lourds
Réhabilitation complète des réseaux souterrains
Réalisation 2008
Recyflex EBC
Recyflex FD
Rue de Rouen
Rue des Érables
Réalisations 2010
Réalisation des travaux
Réalisation de travaux
Application du RECYFLEX FD Compactage du RECYFLEX FD
Moins de travaux d’excavation grâce au
concept de chaussée TFE
Production de mélange à froid avec un
matériel de chantier mobile
Réalisation de travaux
Pose d’ÉCOLVIA sur une couche d’accrochage spéciale
Application du RECYFLEX EBC Application du RECYFLEX EBC
Couche d’accrochage (enduit)
Réalisation de travaux
ÉCOLVIA : mélange vert (12°C)
ÉCOLVIA après compactage Texture ÉCOLVIA
Application d’ÉCOLVIA
Analyse du cycle de vie
environnementale
Analyse complète
de l’impact environnemental
L’Analyse de Cycle de Vie permet
de quantifier les impacts d’un
produit « du berceau à la tombe »
Non pris en compte :
A performance égale de la chaussée, on
suppose ici même entretien, même
durée de vie et même fin de vie de la
chaussée
Ex : Poste d’enrobage
Ex : Production granulats, liants, …
Transport et Mise en oeuvre
Application
au chantier routier
Analyse complète
de l’impact environnemental
0
100
200
300
400
500
600
700
Couche
de fondation
Fondation
Chaussée TFE (51 cm) Conventionnel (89 cm)
Couche liaison et Base
Couche d’usure Écolvia
Recyflex EBC
Recyflex FD
Gripfibre
Analyse complète
de l’impact environnemental
Résultats GAÏA
Analyse complète
de l’impact environnemental
Indices environnementaux 10 km/an 50 km/an 50 km/an pendant
10 ans
Mise en état
Consommation de ressources
énergétiques
Mégajoule (X10e6)
Consommation annuelle
équivalente
-25
126 hab.
-125
631 hab.
-1 250
6 310 hab.
Consommation/habitant au
Québec/an= 198 000 Mj
Transport
Tonnes km (X1000)
- 4 500
-22 500
-225 000
Émissions de gaz à effet de serre
Tonnes CO2 équiv.
-860
71 hab.
-4 300
354 hab.
-43 000
3 550 hab.
Émission/habitant au
Québec/an = 12,1 tonnes
Émission/car/an = 3 tonnes
Excavation
M3
-31 000
-155 000
-1 550 000
Analyse du concept TFE : Perspectives sur une période de 10 ans
Instrumentation du site expérimental
Rue des Érables
Instrumentation du site : installation des capteurs
4 cm EC-10
Membrane
C L SECTION
5 cm ESG-10
0,15 m
C L SECTION
0+080,71 m 0+084,71 m
0,28 m 0,58 m 0,58 m 0,30 m 0,58 m
Voie N-S
0,300 m
0,350 m
Vers cellule de T
0,203 m
0,050 m
0,58 m
Vers sonde
H% N3 0,152 m
0,76 m
Vers sonde
H% N2 Vers sonde
H% N1
0,40 m 1,15 m
0+080,71 m 0+084,71 m
0,05 m
0,05 m
0,05 m
0,38 m
Recyflex EBC
Recyflex FD
Jauges de déformation
Vue transversale
Positionnement des sondes et des thermocouples
Résultats préliminaires: Température des différentes
couches, TFE
37
-20,00
-15,00
-10,00
-5,00
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
0 336 672 1008 1344 1680 2016 2352 2688 3024 3360 3696 4032 4368 4704 5040 5376 5712 6048 6384 6720 7056 7392
Te
mp
era
ture
(⁰C
)
Time (Hours)
T3( Niveau 3, Recyflex PI)
T1 (Niveau 1, Recyflex EBC)
T2 (Niveau 2, Recyflex EBC)
Tair
Temperature : October /18/2010 - August /29/2011
Fev
/1/1
1
Oct/
18/1
0
No
v/1
/10
De
c/1
/10
Jan
/1/1
1
T= 0oC
Juin
/1/1
1
Avr
/1/1
1
Mai
/1/1
1
Juil/
1/1
1
Ao
ût/
1/1
1
Sep
t/1
/11
Résultats préliminaires: Recyflex PI (Niveau -3)
38
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
18,00
20,00
22,00
24,00
26,00
28,00
30,00
32,00
34,00
36,00
38,00
40,00
42,00
0 336 672 1008 1344 1680 2016 2352 2688 3024 3360 3696 4032 4368 4704 5040 5376 5712 6048 6384 6720 7056 7392
Tem
péra
ture
(o
C)
Pé
rio
de
(µ
s)
Temps (Heure)
Période 3 (Niveau 3,Recyflex PI)
T3 ( Niveau 3, Recyflex PI)
Tair
RECYFLEX PI : Octobre /18/2010 - Août /29/2011
Fev
/1/1
1
Période 3
Temp T3
Oct/
18/1
0
No
v/1
/10
De
c/1
/10
Jan
/1/1
1
T= 0oC
Juin
/1/1
1
Avr
/1/1
1
Mai
/1/1
1
Juil/
1/1
1
Ao
ût/
1/1
1
Gel : [Décembre/15/2010] Dégel: [Mars/ 18/ 2011]
Durée du Gel-Dégel: 93
Sep
t/1
/11
Températures moyennes mensuelles
39
Potentiel de développement
des chaussées TFE
Conclusion
Conclusion
Le concept est né d’un assemblage possible de précédentes expériences de développement et de nouveaux procédés
La combinaison de chaque procédé individuel procure un concept global « vert » qui maximise l’économie d’énergie
En complément de l’aspect technique, l’aspect écologique prend de plus en plus d’importance dans le choix du type d’intervention (rapport écologie - technicité/prix)
Le développement du concept TFE permettra aux industriels de la route de contribuer à réduire la production de gaz à effet de serre
Conclusion
Le concept de chaussée TFE est le résultat d’un partenariat public-privé
Ce nouveau concept répond au projet de développement durable de la Ville de Montréal
Les chaussées TFE pourront
assurer une meilleure qualité de
vie aux habitants et protégera
l’environnement pour les
générations futures.
Conclusion
Futurs développements de concept TFE
Amélioration des caractéristiques de Recyflex FD :
Pouvoir isolant
Écolvia III :
Montée en cohésion controlée
Recyclage de frasaits d’enrobés
Utilisation d’émulsion polymère
Nouveau processus d’enrobage
Utilisation d’enrobés Tempera avec fort taux de recyclage (collectrices et artérielles)
Application avec d’autres clients
Observations à ce jour:
Aucune anomalie quelconque (déformations, fissurations)
Efficacité de la couche drainante traitée encourageante