etudes des techniques routières adaptées au...
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Projet de fin d’étude Mémoire
Etudes des techniques routières
adaptées au département de l’Aisne dans une démarche de développement durable
Elodie MERON, élève ingénieur 5ème année INSA de Strasbourg, spécialité Génie Civil
Juin 2009
Tuteur entreprise : Jean-Fabrice LION Tuteur INSA : Eric CHARDIGNY
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Remerciements :
Je tiens tout d’abord à remercier Jean-Fabrice LION et Eric CHARDIGNY pour m’avoir
permis d’effectuer ce projet au conseil générale.
Je remercie également l’ensemble du service pour le très bon accueil que j’ai reçut et pour
leur aide dans le projet.
Enfin, je souhaite remercier toutes les personnes qui ont contribuées à la réussite de mon
stage.
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Sommaire
Sommaire.................................................................................................................................... 5
Introduction ................................................................................................................................ 6
1. Le Conseil Général de l’Aisne ............................................................................................ 7
2. Le projet ............................................................................................................................. 8
3. Etat actuel des travaux dans le département........................................................................ 9
3.1. La politique routière ................................................................................................... 9
3.2. Etude des techniques utilisées dans le département.................................................. 14 3.2.1. Choix des opérations .................................................................................................. 14
3.2.2. Etude des opérations .................................................................................................. 16
4. Le développement durable dans la construction routière ................................................. 26
4.1. Le développement durable ....................................................................................... 26
4.2. Les matériaux locaux ................................................................................................ 27
4.3. Les matériaux d’apport ............................................................................................. 28
5. Des techniques classiques et innovantes pour le département .......................................... 30
5.1. Le recyclage .............................................................................................................. 30 5.1.1. Les graves de recyclage :............................................................................................ 31
5.1.2. Les liants ..................................................................................................................... 33
5.1.3. Le recyclage d’enrobé ................................................................................................ 33
5.2. Retraitement ............................................................................................................. 34 5.2.1. Historique ................................................................................................................... 34
5.2.2. Caractéristiques des retraitements ............................................................................. 34
5.2.3. Exemple de produits d’entreprise .............................................................................. 36
5.3. Matériaux auto-compactant :..................................................................................... 36
5.4. Les enrobés bitumineux............................................................................................ 37
5.5. Bilan des techniques ................................................................................................. 38
Conclusion ................................................................................................................................ 39
Index......................................................................................................................................... 40
Bibliographie ............................................................................................................................ 41
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Introduction
Le développement durable est actuellement un thème très important dans le vie de tous les
jours. Dans tous les domaines nous cherchons à préserver notre planète en réduisant au
maximum les nuances causées à l’environnement sans pour autant détériorer nos conditions
de vie.
Ainsi, ce document cherche à évaluer les possibilités qui s’offrent au département de l’Aisne
pour réduire son impact environnemental lors de la construction de route. Pour cela, l’étude
porte particulièrement sur les techniques de construction et les matériaux utilisés.
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1. Le Conseil Général de l’Aisne
Le Département de l’Aisne, situé en Picardie, est principalement rural. Il compte un peu plus
de 530 000 habitants pour une superficie de 7 400 km².
La direction de la voirie départementale (DVD) à actuellement à sa charge 5400 km de voiries
et 1000 ouvrages d’art. Situé à Laon, la préfecture du département, le service de l’ingénierie
et des grands travaux (SIGT) est chargé de la gestion des projets sur l’ensemble du
département.
De plus, le département est découpé en unités départementale (UD). Ils sont chargé de
l’entretient des routes et de la maîtrise d’œuvre des travaux réalisés dans la zone. Les 5 UD
sont :
- Château Thierry
- Laon
- St Quentin
- Soissons
- Vervins
Image 1 : UD dans l'Aisne
Image 2 : Position de l'Aisne en France
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2. Le projet
La définition initiale du projet est la suivante :
Elaboration d’un catalogue de structure, adapté au réseau routier départemental dans
le cadre d’une démarche économique de développement durable des travaux de
renforcement, calibrage, depuis la couche de forme jusqu’à la couche de roulement.
L’élaboration d’un catalogue de structure complet demandant énormément de temps,
l’objectif de ce stage à été revu. Le but de ce projet a été de définir les types de chaussées les
mieux adaptés en fonction des spécificités locales, tout en se plaçant dans une optique de
développement durable. Ceci n’est donc pas un catalogue de structure, mais il pourra servir de
point de départ lors de sa réalisation.
Pour répondre à cet objectif, il faut prendre en compte :
- Les types de sols présent dans le département : pour travailler sur le retraitement en
place ;
- Les matériaux disponibles pour le département : l’apport de matériaux locaux permet
de limiter les durées de transport
- Les techniques adaptées au département : département principalement rurale où les
travaux consistent prioritairement à de la réhabilitation
- Les techniques ayant un équilibre entre l’écologie et l’économie : pour rester dans
l’optique du développement durable
Ainsi, afin de connaître les compétences locales et les techniques de construction déjà
pratiquées, la partie suivante traite de travaux effectués dans le département il y a plusieurs
années.
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3. Etat actuel des travaux dans le département
3.1. La politique routière
Actuellement, le département de l’Aisne est chargé de plus de 5400 km de routes
départementales. Pour cela, le conseil général réalise principalement des opérations de
réhabilitation, mais également des travaux neufs, de renforcement et/ou de recalibrage.
Le tableau en page suivante, « politique routière de l’Aisne », est un tableau de synthèse des
objectifs retenu pour les constructions dans le département. Ainsi, le dimensionnement des
chaussées s’effectue avec une durée de service de 10 à 20 ans, contre 20 à 30 ans pour le
catalogue national ou 50 ans pour la ville de Paris. Ceci implique donc des structures plus
légères, mais nécessitant un entretient plus fréquent, et un réaménagement complet de la
chaussée plus rapidement.
Actuellement, la conception des chaussées dans le département de l’Aisne suit les
recommandation fournit dans le catalogue SETRA « catalogue des structures type des
chaussées neuves » de 1998. Cependant, plusieurs régions ont
réalisées des catalogues de structures régionaux afin de répondre
au mieux aux besoins locaux. Ces catalogues se basent sur le
guide SETRA mais prennent en compte les objectifs stratégiques
établis par les régions.
Image 3 : Catalogue SETRA 1998
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Tableau 1 : Politique routière de l'Aisne
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Ces choix stratégiques se traduisent par des hypothèses de calcul ayant une importance
majeure dans la conception des chaussées, influençant aussi bien l’épaisseur des couches de la
chaussée, que les techniques de réalisation.
La durée de dimensionnement et le risque de calcul:
C’est deux notions sont liées à la stratégie d’investissement. En effet, on considère
qu’il existe un risque pour qu’au cours de cette durée de dimensionnement l’état de la
chaussée nécessite des travaux de renforcement équivalent à une reconstruction total
de la chaussée
Le taux de croissance PL :
Le dimensionnement des chaussées dépend du trafic poids lourd, et plus précisément
du trafic cumulé sur la durée de service de la chaussée. Pour cela, il est nécessaire de
tenir compte de l’évolution du nombre de poids lourds sur les routes.
Ces données permettent de déterminer un élément essentiel au dimensionnement :
Le trafic cumulé
Les classes de trafic poids lourds cumulé sont définies par leur borne supérieure. Le
trafic pris en compte est le nombre de poids lourds circulant sur la voie la plus
chargée, cumulé sur la durée de dimensionnement de la chaussée.
Tableau 2 : Classe de trafic cumulé (en millions de poids lourds)
TC1 TC2 TC3 TC4 TC5 TC6 TC7 TC8 VRS
0.5 1 3 6 15 38 94
TC1 TC2 TC3 TC4 TC5 TC6 TC7 TC8 VRNS
0,2 0,5 1,5 2,5 6,5 17,5 43,5
Les voies du réseau structurant (VRS) étant les autoroutes et routes expresse à une
chaussée et les voies du réseaux non structurant (VNRS) les artères interurbaines et les
autres routes.
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Cependant, le trafic cumulé se détermine à l’aide des relations suivantes :
TCi = 365 x T x C
TCi le trafic cumulé
T le trafic poids lourd MJA (moyenne journalière annuelle)
C = d + t x d x (d-1)/2
d la durée de dimensionnement
t le taux de croissant linéaire annuelle du trafic PL
Dans le dimensionnement, c’est en fait le nombre d’essieux équivalents de 130kN qui
intervient : NE = TC x CAM
TC le trafic cumulé
CAM le coefficient d’agressivité moyen.
Ce coefficient permet de prendre en compte les différents
PL circulant sur les routes.
Ainsi, ces hypothèses de calculs définie pour l’ensemble du pays par le catalogue SETRA
peuvent être affiné et mieux adaptées à une région ou un département grâce à des études du
parc poids lourds circulant.
Le tableau en page suivant regroupe les hypothèses de calculs retenus dans quatre régions,
deux grandes villes, ainsi que celles provenant du catalogue national SETRA.
On remarque que les zones où les durées de dimensionnement son les plus élevés sont les
zones urbaines. En effet, les travaux en ville entraîne des contraintes de circulation et de mise
en œuvre beaucoup plus importante qu’en zone rurale.
Les taux de croissance et l’agressivité du trafic poids lourds résultant d’étude de la circulation,
il est normal que chaque région ait ses propres paramètres.
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Tableau 3 : Hypothèse de calculs locales et nationales
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3.2. Etude des techniques utilisées dans le département
Les études effectuées sur des opérations déjà réalisées dans le département permettent de
connaître les expériences locales ainsi que d’analyser le vieillissement des chaussées.
3.2.1. Choix des opérations Une première sélection d’une quarantaine opérations effectuées dans le département depuis
1990 fait apparaître une majorité de travaux de renforcement et de recalibrage.
Le tableau suivant indique le type de travaux effectués suivant les opérations et l’année :
Tableau 4 : Travaux effectués dans le département
Année Localisation Type de travaux
de 2005 à 2008 Déviation de St Quentin neuf
de 2007 à 2008 D1191 Crouy neuf
2008 D 966 Hary et Braye en Thierache renforcement, recalibrage
2008 D 81 Vivières renforcement, recalibrage
de 2007 à 2008 ex VC2 Dallon neuf sur existant
de 2007 à 2008 D967 Epieds sur existant
2007 D966 Braye en Thierache renforcement
de 2006 à 2007 D32 Vaux en Vermandois renforcement, recalibrage
de 2004 à 2007 D81 Vivières renforcement, recalibrage
de 2001 à 2008 D26 Nouvion en Thiérache renforcement, recalibrage
de 0026 à 2006 D1 Déviation de Vignole neuf
2006 D966 Hary renforcement, recalibrage
2006 D1 Blanchar renforcement, recalibrage
de 2003 à 2005 D1251 Ciry Salsogne - Augy neuf
2005 D81 renforcement, recalibrage
de 2002 à 2005 D 969 Déviation de Charly neuf
2004 D51 carrefour à Chambry neuf
2003 D31 entre Levergie et Sequehart mise hors gel
2002 D966 Montcornet renforcement, recalibrage
2002 D960 Vadencourt mise hors gel
2002 D51 Pierrepont renforcement
2002 D29 Landifay-et-Bertaignemont reprofilage
2002 D31 Séquehart renforcement
2000 D967 Mareuil-en-Dole reprofilage
2000 D33 Vermand purge, reprofilage
2000 D372 Thenaille reprofilage
2000 D51 Chambry à Pierrepont renforcement, recalibrage
2008 D1 Septmont renforcement lourd
2000 D56 Beaumonten Beine renforcement, recalibrage
2000 D946 Etreux mise hors gel
2000 D29 Origny St Benois purge, reprofilage
entre 2002 et 2004 D181 Sissone renforcement, recalibrage
2000 D5 Any Martin Rieux reprofilage
1999 D20 condé / Celle / La chapelle Monthodon renforcement
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Dans un second temps, 5 opérations ont été retenues pour une étude plus approfondie. Pour
chacune d’entre elles, la recherche porte sur l’évolution de la chaussée depuis sa réalisation.
Elles ont été choisies afin de recouvrir les techniques les plus utilisées dans le département :
retraitement en place, utilisation de grave laitier, structure inverse et chaussée bitumineuse
épaisse.
Les opérations retenues sont :
- La RD 20, proche de Condé en Brie
- La RD 32, proche de Trefcon, Beauvois en Vermandois et Vaux en Vermandois
- La RD 51, entre Chambry et Pierrepont
- La RD 81, proche de Vivières, Mortefontaine, Ressons-le-long
- La RD 969, la déviation de Charly
Pour situer ces opérations, la carte « Localisation des opérations dans le département de
l’Aisne » est jointe à ce dossier.
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3.2.2. Etude des opérations
Pour chacune de ces opérations, une fiche a été créée afin de connaître l’historique de la
chaussée. Les hypothèses de calculs retenus lors de la conception y figurent, ainsi que les
données actuelles connues. De plus, on y retrouve la composition des chaussées réalisées.
Chaque couche de chaussée à un rôle différent :
- Couche de forme : Elle permet d’homogénéiser les caractéristiques du sol support et
le protège notamment contre le gel.
- Couche de fondation et couche de base : Ces deux couches constituent l’assise de la
chaussée. Elles apportent à la chaussée la résistance mécanique nécessaire pour
reprendre les charges verticales induites par le trafic. Elles répartissent les pressions
sur le sol support afin de maintenir les déformations à ce niveau dans les limites
admissibles.
- Couche de surface : Elle est composée de la couche de liaison et de la couche de
surface sur laquelle s’appliquent directement les charges. Elle doit satisfaire la sécurité
et le confort des usagers, protéger la couche d’assise des différentes infiltrations (eaux
pluviales, polluants,…)
Image 4 : structure type de chaussée
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RD 20, Condé-en-Brie
Les travaux sur la RD20 proche de Condé-en-Brie ont été réalisés entre 1990 et 1996. Ils
avaient pour but d’effectuer un renforcement et une mise hors gel de la chaussée.
Image 5 : localisation des travaux sur la RD 20
Les hypothèses de calculs retenues étaient :
- trafic : T4 à T3-
- taux de croissance PL : 4%
- vérification au gel pour un hivers courant (50°Cj)
Le trafic actuel est de 798 TMAJ (Trafic Moyen journalier annuel) avec 8% de PL, soit un
trafic T3-. Les prévisions sont donc toujours d’actualité, le trafic sur cette chaussée n’a
pas eu d’évolution inattendue.
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Selon les zones, le sol support est composé de :
- limon
- limon crayeux
- calcaire tendre limono-argileux
Structure existante avant les travaux :
- couche de roulement : enduit monocouche
- 6cm de BB
- couche de base : 20 cm de grave laitier
- couche de fondation : 18 cm de sable laitier
La chaussée réalisée au sud de Condé-en-Brie :
- couche de roulement : Enduit mono double gravillonnage
- couche de liaison : 10 cm de Grave Bitume
- couche de base : 40 cm de Sable laitier
La chaussée c’est beaucoup détérioré depuis sa réalisation, on constate un arrachement de
la couche de roulement. Cela implique un désenrobage des granulats qui risque d’entraîner
la destruction locale de la chaussée.
Image 6 : Arrachement de la couche de roulement sur le RD 20
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RD 32, Trefcon
Les travaux ont été réalisés les étés 2006 et 2007 entre Trefcon et Beauvois-en-
Vermandois pour le renforcement de la chaussée.
Image 7 : localisation des travaux sur la RD 32
Les hypothèses de calculs retenues étaient :
- durée de services : 20 ans
- trafic : 646 véhicules/j dont 4,33% de poids lourd soit un trafic T3-)
- taux de croissance PL : 2%
- vérification au gel pour un hivers courant (50°Cj)
Le trafic actuel est de 1242 veh/j avec 4% de PL. Le trafic a donc doublé par rapport à la
prévision. Cela entraîne donc des dégradations importantes des chaussées.
Selon les zones, le sol support est composé de :
- craie
- calcaire tendre
- sable
- limon sableux
La chaussée réalisée est :
- couche de surface : 6 cm de BBSG (Béton bitumineux semi grenu)
- couche de liaison : 12 cm de GE (grave émulsion)
- Epaulement : 40cm de GNTB
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RD51, entre Chambry et Pierrepont
Les travaux effectués sur la RD 51 consistaient à effectuer un renforcement de l’ensemble
de la chaussée et à la création d’un carrefour giratoire au niveau de l’intersection avec la
RN2.
Ces travaux se sont déroulé en quatre phases : ils ont débuté en 2000 et se sont fini en
2004 par la réalisation du giratoire.
Image 8 : localisation des travaux sur la RD 51
Les hypothèses de calculs retenues étaient :
- durée de services : 10 ans
- trafic : 4560 véhicules/j dont 17% de poids lourd, soit un trafic T3+
- taux de croissance PL : 4%
- vérification au gel pour un hivers rigoureux non exceptionnel (110°Cj)
Le trafic actuel est de 868 veh/j donc 4% de PL, soit un trafic T4. La chaussée à donc été
sur dimensionné.
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Selon les zones, le sol support est :
- Limoneux avec le plus souvent de la craie rapporté,
- Crayeux
- Limono-crayeux
La chaussée réalisée est :
- couche de surface : 8 cm de BBME (Béton bitumineux à module élevé)
- couche de base : 15 cm de Grave bitume
Malgré le surdimensionnement du à l’évolution du trafic, le chaussée présente des
dégradations importante.
On constate des bourrelet transversale régulier tous les 100m, cela est du à la dilatation
des matériaux de la couche de base.
On constate également la présence de fissure de rives. Afin de remédier à cela, les côtés
de la chaussée ont été repris un an après la fin des travaux à l’entrée du carrefour giratoire.
La réalisation de poutre en bord de chaussée a permis le renforcement et l’arrêt de
l’affaissement.
Image 9 : Réalisation de poutre pour stopper l'affaissement de rive
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RD 81
Les travaux de renforcement de la RD81 entre Villers-Cotterêts et Montigny-Lengrain se
sont déroulés en 5 phases entre 1995 et 2008
Image 10 : localisation des travaux sur la RD 81
Les hypothèses de calculs retenues étaient :
- durée de services : 15 ans
- trafic : T3
- taux de croissance PL : 4% Pour les deux premières phases, puis 2%
- vérification au gel pour un hivers courant (45°Cj) jusqu’en 1998, puis pour un
hivers courant non exceptionnel (110°Cj)
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Le trafic actuel est un T2, donc l’évolution du trafic à été plus important que prévu. Cela
peut entraîner une usure prématurée de la chaussée.
Selon les zones, le sol support est composé de :
- limon argilo-sableux
- limon
La chaussée réalisée phase 1 :
- couche de roulement : 6 cm de BB (Béton Bitumineux)
- couche de base : 18 cm de GTLH (Grave Traité aux Liant Hydraulique)
- épaulement, purge : 40 cm de GNT (grave non traité)
On constate sur cette phase un décollement de la couche de roulement, pouvant entraîner
des dégradations dans la couche de base.
Image 11 : Décollement de la couche de roulement sur le RD 81
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La chaussée réalisée phase 2 :
- couche de base : 6 cm de BB
- couche de fondation : 40 cm de GTLH : 2% chaux, 6% de ciment
- couche de forme : 35 cm de limon traité à la chaux
La chaussée réalisée phase 3 :
- couche de base : 6 cm de BBSG type EBT
- couche de base : arc 700
- en rives : sable de Bitry traité à 45%
La chaussée réalisée phase 4 :
- couche de roulement : 6 cm de BBSG
- couche de base : 8 cm de GB
- couche de fondation : 10 cm de GB
- couche de forme : 20 cm de GNTB
55 cm de GNTA
La technique utilisée est du retraitement en place avec une couche de roulement en enrobé
basse température.
Pour ces trois phases, on constate un effondrement en
rive de la chaussée. Cela peut être du à un sous
dimensionnement de la chaussée (ce qui est confirmé
par l’évolution du trafic) ou à une chaussée non buté
en rive. La chaussée risque à terme de se rompre si
une réflexion localisée n’est pas réalisée.
Image 12 : Affaissement en rive de la RD 81
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RD 969, déviation de Charly
La création de la déviation de Charly-sur-Marne a été réalisée en 2005.
Image 13 : localisation des travaux sur la RD 969
Selon les zones, le sol support est composé de :
- limon sableux
- limon argilo-sableux
- limon argileux
- argile limono-sableuse
La chaussée réalisée est :
- couche de surface : 2,5 cm de BBTMG (Béton bitumineux très mince)
- couche de liaison : 10 cm de GB (grave bitume)
- Epaulement : 22 cm de limon traité à la chaux et au ciment
Cette chaussée est très récente, et les hypothèses de calcul n‘ont pas changé depuis sa
réalisation. Il n’est donc pas étonnant de ne constater aucun défaut visible à la surface de
la chaussée.
Image 14 : Déviation de Charly
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4. Le développement durable dans la construction routière
4.1. Le développement durable
Le développement durable est un juste équilibre entre l’économie, l’environnement et le
social. Ceci intervient dans chacune des étapes de calcul de dimensionnement des chaussées.
Le terme de développement durable est aujourd’hui très utilisé, mais il ne faut négliger aucun
aspect. Ainsi, pour parvenir à cet objectif, plusieurs thèmes sont abordés dans ce mémoire :
- l’utilisation de matériaux locaux :
L’apport de matériaux sur chantier doit être particulièrement étudié. En effet, cela
réduit les distances de transport, réduisant ainsi l’impact économique, mais
également environnemental par diminution de rejet de gaz à effet de serre dans
l’atmosphère. De plus, cela fait marcher le commerce de la région.
Néanmoins, certains matériaux nécessaires à la construction ne sont pas toujours
disponibles près du chantier. Cela rejoint le point suivant.
- les techniques de construction :
Pour optimiser au mieux les travaux, la technique utilisée doit tenir compte des
matériaux locaux, mais également de l’ensemble des phases de construction.
viable
DURABLE
SocialSocialSocialSocial EconomiqueEconomiqueEconomiqueEconomique
EnvironnementEnvironnementEnvironnementEnvironnement
équitable
vivable
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4.2. Les matériaux locaux
Pour limiter au maximum l’impact environnemental et économique, le retraitement en place
en place est une excellente solution.
La carte suivante permet de montrer la présence matériaux très variés dans le département :
des roches très dur, des terrain argileux, et de la craie. Ainsi, le retraitement en place devra
être effectué uniquement dans les zones adaptées.
Image 15 : carte géologique du département
Bien que cette carte montre la possibilité de travailler le sol en place, il sera nécessaire
d’effectuer des analyses préalables du sol pour en connaître la composition exacte.
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4.3. Les matériaux d’apport
Lorsque le retraitement en place est impossible, ou lorsque qu’il y a nécessité de compléter
avec des matériaux extérieurs au site des travaux, l’utilisation de matériaux locaux permet une
réduction du temps de trajet des véhicules, donc un gain environnemental et économique
important.
Pour cela, le recensement des carrières s’étend au-delà des limites du département sur les
zones environnantes. Ainsi, sont concernés :
- le département du Nord (sud)
- le département du Pas de Calais (sud-est)
- le département de la somme (est)
- le département de l’Oise (est)
- Le département de le Seine et Marne (nord-est)
- Le département de la Marne (Nord-ouest)
- Le département des Ardennes (Ouest)
- La Belgique (Ouest)
Pour la zone d’étude, on estimera que les carrières situées à plus de 60 km de la limite du
département ne seront pas utilisées puisque les temps de trajet seront trop importants.
Ainsi, on dénombre près de 40 carrières et 20 centrales d’enrobés proposant les produits
utilisables en travaux routiers :
- grave non traités
- grave traité
- sable
- sable traité
- sablon
- gravier drainant
- tout venant
- matériaux de remblai
- enrobés
Les carrières et leurs produits sont illustrés sur la carte « Localisation des Carrières et
centrales d’enrobés » fournie en annexe.
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L’apport de ces matériaux sur les chantiers implique les transports des matériaux de leur lieu
d’extraction ou de production à leur site de mise en œuvre. Dans la majorité des cas, ceci est
effectué par transport routier, mais on utilise parfois les voies ferrées ou fluviales. Ces
transports alternatifs sont moins coûteux du point de vue environnementale, mais ils
nécessitent la mise en place de structure de chargement/déchargement particulier.
L’ensembles des sites de productions proposent une livraison par camion, mais certain ont
également des structures adaptées pour des livraisons par voies ferrées et/ou fluviale. Ainsi, le
tableau suivant (extrait de l’annexe 3.2 « Le transport alternatif ») indique ces sites
particuliers proposant des livraisons par transport alternatif.
Tableau 5 : Le transport alternatif
Transport Ville Société
Route Fluvial Ferroviaire
PRESLES-ET-BOVES Holcim granulats oui
RESSONS-LE-LONG Desmerest oui
SOUPIR Holcim granulats oui
TERGNIER GSM oui oui
TERGNIER Aisne Enrobé oui
VASSENY GSM oui
GIVET Lafarge granulats Seine nord oui
GIVET Val de Meuse Enrobés oui
LUMES Ardennes Enrobés oui
SAINT-ETIENNE-AU-TEMPLE Morgagni oui
SAINT-LEONARD Enrobés routiers de Champagne Ardennes Reims oui
SOMMESOUS Société Champenoise d'Enrobés oui
BOUCHAIN Hainaut Enrobés oui
GLAGEON Bocahut oui oui
HAUT-LIEU Bocahut oui
HAUTMONT Sambre Enrobés oui
WELLIN Les carrières du fond de Vaulx oui
ERQUELINNES Carrière de la Thure oui
FLORENNES Carrière de Berthe oui
La carte des carrières et des produit permet de constater que les matériaux, tel que la GNT
(grave non traité), sont disponible à moins de 40 km dans l’ensemble du département.
Cependant, certains matériaux comme le sable se font plus rare, il sera donc judicieux lors de
la conception des chaussées de vérifier qu’une autre solution n’est pas envisageable.
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5. Des techniques classiques et innovantes pour le département
5.1. Le recyclage
La consommation de matériaux lors de la construction des routes étant énorme, le recyclage
des matériaux de chaussée permet la réutilisation des matériaux existant avec ou sans
modification des caractéristiques des matériaux. Ainsi, le recyclage peut se décliner suivant
plusieurs possibilités :
- retraitement en place ou en centrale,
- ajouter aux matériaux à retraiter de nouveaux matériaux,
- changer les caractéristiques et la fonction des matériaux.
Ces choix s’effectuent en fonction de nombreux paramètres tel que les choix économiques,
techniques ou encore environnemental.
Le tableau suivant montre les matériaux recyclables et leurs utilisations :
Tableau 6 : Les matériaux recyclables et leur utilisation
Catégories Matériaux Débouchés
Inertes Béton, pierres,
maçonnerie, brique,
mortier, tuile, carrelage
Concassage en centre de
recyclage puis réutilisation
comme granulats
Bitumineux Démontage de routes
ou d'aires de parking
Concassage en centre de
recyclage et tamisage en
vue de réemploi (parking,
route,…)
MIOM Mâchefers
d'Incinération des
Ordures Ménagères
Réutilisation comme
granulats pour couche de
remblais ou couche de
fondation
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5.1.1. Les graves de recyclage :
Ces matériaux sont classés en deux catégories :
- Les GRD (Grave Recyclés de Démolition), décomposable en :
o GRD granulats : réutilisables en couche d’assise sous forme de GNT
o GRD sols : réutilisables en remblai, couche de forme et tranchée
- les MIOM sont réutilisables en couche de forme. Elles peuvent être utilisées en couche
d’assise uniquement dans le cas de chaussée à faible trafic.
Les MIOM :
Chaque année, 3,5 millions de tonnes sont produites dont 65% sont utilisés en TP.
Selon la circulaire N°94 IV – 1, leur utilisation est limitée :
Travaux autorisés :
- pour des structures routières et de parking
- remblais inférieurs à 3 mètres
- pour la protection des surfaces par une autre structures (routière, parking,
bâtiment) ou un recouvrement végétal sur un substrat de plus de 50
centimètres.
Travaux non autorisés :
- en remblai de tranchées à canalisation métallique
- comme matériaux drainant
- à proximité de cours d’eau (30 mètres) et point de captage
La mise en œuvre des MIOM nécessite un compactage à énergie élevé (DC2 à l’état m
et DC3 à l’état s).
En structure de chaussée, ce matériau est limité à des trafics faibles (inférieurs à T3).
Cela est du à la rigidité de la plate-forme : EV2 de 50 à 80 MPa.
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Les matériaux de démolition
Actuellement, alors que près de 15 millions de tonnes pourrait être recyclé chaque
année, seul 5 millions le sont. La marge de progression est donc très importante, ce qui
explique que l’utilisation de ces matériaux soit en forte progression
Le recyclage de matériaux issus de la démolition permet de limiter l’apport de
matériaux issus des carrières, et limite également les volumes des décharges. Ainsi, le
gain environnemental est très important.
Il existe 3 types de matériaux issus de la démolition :
- Les recyclé tout béton (plus de 95% de béton)
- Les recyclés spécifiques (un ou deux matériaux sont présent tel que les briques,
tuiles, roches massives)
- Les recyclés tout venant (mélanges de plusieurs matériaux)
Pour leur mise en œuvre, le compactage est difficile à cause de leur fort coefficient de
frottement, mais cela permet une bonne tenue à la pente.
Leur utilisation dépend de la granulométrie du matériau :
- Remblai : 0/10 et 0/80
- Masque drainant sur pente : 0/100 et 0/80
- Couche de forme : 0/80 et 0/31,5
- En remblai de tranché : toute granulométrie (mais il faut faire attention à
l’interaction avec les sulfates des ouvrages)
Exemple d’utilisation : Recyclage fraisât compacté fibré :
Il s’agit d’un projet actuellement en cours de développement. Il vise à évaluer d’un
point de vue technique, environnement et performantiel le béton de fraisât compacté
fibré comme matériau composite durable pour assise de chaussée à fort trafic ou très
fort trafic.
L’étude de l’influence des constituants du mélange sur ses propriétés
thermomécaniques comporte un vaste programme de planche d’essai, de convenance
et de fatigue. Les études ont débutés au mois de mars 2008 et la durée prévue est de 4
ans.
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5.1.2. Les liants
Le recyclage implique notamment l’utilisation de liants pour améliorer les performances des
matériaux. Il en existe de nombreux types :
- ciment
Le ciment permet d’améliorer la résistance du matériau, mais le retrait est
important.
- chaux et ciment : ce type de traitement convient vient bien à des terrains argileux
Le ciment augmente la résistance
La chaux flocule les particules fines et fait diminuer la teneur en eau
- émulsion de bitume
L’émulsion de bitume à l’avantage de pouvoir être utilisé à froid
- mousse de bitume
Produite par injection d’eau et d’air dans le bitume chaud
- ciment et émulsion ou mousse de bitume
La présence d’émulsion ou de mousse de bitume permet la diminution de la teneur
en ciment. Ainsi, la résistance reste élevé alors que le mélange reste souple,
diminuant ainsi le retrait
- Bitume
5.1.3. Le recyclage d’enrobé
Il est possible lors de la rénovation d’une route de réinjecter le fraisât issu du rabotage dans le
nouvel enrobé à hauteur de 50% maximum.
Cette méthode permet de limiter les matériaux d’apport, sans diminuer les caractéristiques
mécaniques.
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5.2. Retraitement
Lorsque le sol en place n’a pas les caractéristiques recherchées, il peut être intéressant de
modifier la structure existante par l’apport de ciment, de chaux, de correcteur…
5.2.1. Historique
La plupart des méthodes de retraitements sont utilisées depuis une vingtaine d’années.
Cependant, certaines études ont débutés dans les années 40 (retraitement en place à froid à
l’émulsion de bitume).
Pour la plupart des techniques, l’innovation vient des pays Canada et Etats-Unis avant de se
développer en Europe. Néanmoins si le principe de la méthode vient de l’étranger, la France
développe beaucoup de produits utilisant ces techniques.
5.2.2. Caractéristiques des retraitements
Les effets du traitement à la chaux sont les suivants :
- assèchement du sol par évaporation d’eau
- augmentation de la limite de plasticité
- réduction de l’indice de plasticité.
Le traitement au ciment permet de renforcer la structure du sol. Il est adapté aux sols peu ou
non plastique. Un tel traitement peut permettre d’obtenir des couches de forme très
performantes, permettant à la chaussée de supporter de plus forte contraintes et donc un trafic
plus élevé, et même des couches de fondation pour des chaussées à trafic modéré.
De plus, le retraitement en place permet une réduction de la teneur en eau du sol. Ceci est
réalisé de plusieurs manières :
l’hydratation de la chaux vive créé une réaction exothermique entraînant une évaporation
l’apport de matière sèche (chaux ou ciment) entraîne une diminution de la teneur en eau
lors du malaxage, une évaporation complémentaire à lieu.
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Ainsi, la réalisation d’un traitement de sol à 1% de chaux ou de ciment permet une diminution
de la teneur en eau de l’ordre de 2 à 4 % selon les conditions climatiques.
Retraitement en place des chaussées au moyen de ciment :
Limite du procédé :
• Moins d’homogénéité du matériau par rapport à un matériau neuf
• Apparition possible de fissurations transversales
• Réhabilitation plus longue
Amélioration possible :
Pour éviter les fissurations, nous pouvons utiliser une pré-fissuration avec intervalle
réduit des couches retraitées au ciment ou mise en place d’une épaisse couche de
bitume sur les couches retraitées.
Retraitement en place des chaussées à froid au moyen de l’émulsion ou mousse
de bitume :
Limité du procédé :
• Nécessite des repérages préalables pour vérifier la présence de réseaux divers, de
géotextiles ou de matériaux dont le diamètre dépasserait 63mm.
• Vérifier la portance du support pour un bon compactage
• Besoin de bonnes conditions météorologiques
• Niveau de performances mécaniques inférieures à celle d’un recyclage à chaud.
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5.2.3. Exemple de produits d’entreprise
Produit Entreprise Type de retraitement
NOVACOL COLAS Retraitement en place a froid
RECYCOLD SCREG Retraitement en place a froid ou en centrale
RECYCLOVIA EUROVIA Retraitement en place a froid a l'émulsion ou mousse
de bitume
RAFTED EIFFAGE Recyclage a fort taux des enrobes drainant
ARC700 EIFFAGE Retraitement en place des chaussées au moyen de
liants hydrauliques ou émulsion de bitume
FLEXOCIM EIFFAGE Traitement et retraitement mixte ciment bitume a froid
5.3. Matériaux auto-compactant :
Il s’agit de matériaux granulaires traités aux liants hydrauliques ne nécessitant pas de
compactage lors de leur mise en œuvre.
Ils sont utilisés depuis une quinzaine d’années en Amérique du Nord et sont apparus en
France depuis 10 ans.
Ces matériaux permettent de simplifier la mise en place des matériaux par couches et de
supprimer le compactage mécanique. Ces matériaux sont fluides lors de la mise en place,
homogènes, durables et réexcavables.
D’un point de vue des résultats, la couche de roulement placée sur ces matériaux ne s’affaisse
pas. De plus, cette solution génère moins de gène pour l’usager, moins de nuisances pour les
riverains, plus de sécurité pour les ouvriers et se révèle être économiquement intéressante.
Néanmoins cette solution ne peut s’appliquer qu’en remblai de tranchée.
Exemple de produit :
COULIPAC pressente par le comité IVOR (Innovation Validée sur Ouvrage de Référence)
MACES par le LCPC
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5.4. Les enrobés bitumineux
Les Enrobés Bitumineux Tièdes :
Les enrobés sont actuellement chauffé à des températures de 180°C en centrale et sont mises
en place pour des températures d’environ 160°C. Cela nécessite un fort apport d’énergie et
provoque un important dégagement de CO2. Pour pallier à ce problème, des laboratoires ont
créé les EBT (enrobés Bitumineux Tièdes et semi-tièdes).
Les enrobés semi tiède nécessitent une température de fabrication de 80°C et les enrobés
tièdes de 130°C. La mise en place s’effectue respectivement à 70°C et 120°C.
Ces produits sont utilisés sur chantier depuis 2005, le retour d’expérience est donc très faible.
Exemples de produits :
ECOFLEX par la Screg
ASPHA-MIN par Eurovia
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5.5. Bilan des techniques
Le tableau suivant regroupe l’ensemble des techniques exposées précédemment avec leurs
utilisations possibles sur les couches de chaussées.
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Conclusion
Le but de ce mémoire était de rechercher des techniques de constructions routières les mieux
adaptées au département dans l’optique du développement durable.
Ainsi, afin de limiter au maximum les transport de matériaux, nous avons constaté que les
matériaux les plus utilisés, tel que la grave non traité, étaient toujours disponible dans des
carrières situé à moins de 40km. En revanche, certain produit nécessite des transport
beaucoup plus important. Dans ce cas, il sera important de vérifier qu’une solution utilisant
des matériaux disponible ne serai pas possible.
L’étude d’anciennes chaussées réalisées par le conseil général à permis de mettre en avant
l’importance d’une bonne réalisation des travaux et de la connaissance du trafic actuel et
futur.
Enfin, les techniques étudiées nous on permis de connaître leurs caractéristiques. Ces
méthodes sont très bonnes pour l’environnement puisqu’elles limitent au maximum l’apport
de matériaux nouveau. Le retraitement en place et le recyclage sont encore peu utilisés dans le
département, mais elles le seront probablement de plus en plus.
Finalement, ce mémoire visait à étudier le département et les techniques de construction afin
de trouver des guides pour la conception de chaussée. Suite à cela, il pourrait être intéressant
de réaliser un catalogue de structure adapté au département comme l’ont déjà réalisés
plusieurs régions.
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Index
Index des tableaux
Tableau 1 : Politique routière de l'Aisne .................................................................................. 10
Tableau 2 : Classe de trafic cumulé (en millions de poids lourds)........................................... 11
Tableau 3 : Hypothèse de calculs locales et nationales............................................................ 13
Tableau 4 : Travaux effectués dans le département ................................................................. 14
Tableau 5 : Le transport alternatif ............................................................................................ 29
Tableau 6 : Les matériaux recyclables et leur utilisation ......................................................... 30
Index des images
Image 1 : UD dans l'Aisne.......................................................................................................... 7
Image 2 : Position de l'Aisne en France ..................................................................................... 7
Image 3 : Catalogue SETRA 1998............................................................................................. 9
Image 4 : structure type de chaussée ........................................................................................ 16
Image 5 : localisation des travaux sur la RD 20....................................................................... 17
Image 6 : Arrachement de la couche de roulement sur le RD 20............................................. 18
Image 7 : localisation des travaux sur la RD 32....................................................................... 19
Image 8 : localisation des travaux sur la RD 51....................................................................... 20
Image 9 : Réalisation de poutre pour stopper l'affaissement de rive........................................ 21
Image 10 : localisation des travaux sur la RD 81..................................................................... 22
Image 11 : Décollement de la couche de roulement sur le RD 81 ........................................... 23
Image 12 : Affaissement en rive de la RD 81 .......................................................................... 24
Image 13 : localisation des travaux sur la RD 969................................................................... 25
Image 14 : Déviation de Charly ............................................................................................... 25
Image 15 : carte géologique du département ........................................................................... 27
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Bibliographie
Catalogues de structures
Guide SETRA
Réseau routier national. Catalogue des structures types de chaussées neuves
Edition 1998
Catalogue
Structures types de Chaussées
Voiries départementales des Hauts-de-Seine
Conseil général des Hauts-de-Seine (92)
2002
Guide technique pour l’utilisation des matériaux régionaux d’Ile de France
Catalogue des structures de chaussées
Décembre 2003
Guide pour la construction des chaussées à faible trafic,
Bretagne – Pays de la Loire,
Club d’échange d’expériences sur les routes départementales
Groupe régional d’échange d’informations et de réflexions OUEST
2002
Guide régional chaussée : gestion, construction et entretien
Club d’échange d’expériences sur les routes départementales
Départements : Ariège, Aude, Aveyron, Haute Garonne, Gers, Lot, Tarn, Tarn et Garonne,
Haute Pyrénées, Pyrénées Orientales
2004
Techniques de construction
Guides pour le
• Retraitement en place au moyen de ciment
• Retraitement en place à froid à l’émulsion ou à mousse de bitume
• Recyclage à chaud en centrale des enrobés bitumineux
Association mondiale de la route
Guide technique LCPC
SETRA juillet 2003
(Retraitement en place à froid des anciennes chaussées)