Overlay bitumineux sur chaussée existante en béton Pierre-Paul Brichant Centre de recherches routières pp.brichant@brrc.be

Overlay bitumineux sur chaussée existante en béton Problématique de base Solutions à cette problématique de base Problématique secondaire pour les overlays bitumineux Solution à cette problématique secondaire: les overlays bitumineux avec interface antifissure (et stabilisation du support) Autres solutions de type overlays bitumineux

1. Problématique de base 1.1 Etat de surface du revêtement en béton

1.2 Pompage  Battements et "Marches" au droit des joints

1.2 Pompage  Punch out

1.3 Joint longitudinal

1.4 Fissuration

Overlay bitumineux sur chaussée existante en béton Problématique de base Solutions à cette problématique de base Problématique secondaire pour les overlays bitumineux Solution à cette problématique secondaire: les overlays bitumineux avec interface antifissure (et stabilisation du support) Autres solutions de type overlays bitumineux 10

2.1 Traitement de surface du revêtement en béton Traitement de surface par meulage au moyen de disques diamantés (microrainurage) M.2.1 Adhérence Uni Réduire bruit de roulement Traitement de surface par fraisage M.2.2 Traitement de surface par bouchardage M.2.3 Traitement de surface par grenaillage M.2.4 Nettoyer la surface Largeur rainures 3 à 4 mm; espacement < 3,2 mm (Meulage préalable au droit des joints indispensable) espacement < 7 mm

2.2.1 Réparation au moyen de produits bitumineux (M.2.8) 2.2 Réparations locales 2.2.1 Réparation au moyen de produits bitumineux (M.2.8) "Réparations provisoires" Alternative (mortier LHM)  voir exposé Olivier De Myttenaere

2.2.2 Remplacement local du revêtement en béton 2.2 Réparations locales 2.2.2 Remplacement local du revêtement en béton Remplacement de dalles défectueuses ou parties de dalles par une nouvelle dalle en béton de ciment (M.2.10) Remplacement d'une partie du revêtement en béton armé continu (M.2.9) Si la surface concernée par les dégradations est réduite  voir exposé Olivier De Myttenaere

2.3 Relèvement et/ou stabilisation de revêtements en béton 2.3.1 Relèvement et/ou stabilisation de revêtements en béton par injection (M.2.11) 2.3.2 Rétablissement du transfert des charges du joint PAS DANS LE CCT QUALIROUTES

2.4 Overlay en béton Fragmentation du revêtement béton existant (M.2.12) Couche bitumineuse sandwich de reprofilage (G.2) Nouveau revêtement en béton (G.1)

2.5 Overlay bitumineux Solution souvent retenue car résoud plusieurs problèmes permet d'augmenter la portance de la structure relativement peu coûteuse

Overlay bitumineux sur chaussée existante en béton Problématique de base Solutions à cette problématique de base Problématique secondaire pour les overlays bitumineux Solution à cette problématique secondaire: les overlays bitumineux avec interface antifissure (et stabilisation du support) Autres solutions de type overlays bitumineux 17

3. Problématique secondaire pour les overlays bitumineux possibilité de remonter le niveau de la chaussée? bourrelets "réflectifs"  fissuration réflective = propagation de fissures/joints depuis le support vers la couche bitumineuse supérieure

Causes de la fissuration reflective Concentration de contraintes dans le revêtement bitumineux Par exemple lorsqu'on roule le long d'un joint ou d'une fissure longitudinal(e)

2. Déplacements horizontaux 2.1 Au droit d'un joint ou d'une fissure transversale Essentiellement mouvements thermiques

2. Déplacements horizontaux 2.2 Au droit d'un joint longitudinal (dans le béton)

3. Déplacements verticaux 3.1 Battement au droit des joints transversaux Sommet d'une fissure Overlay bitumineux Ancien revêtement en béton Vides Risque de propagation rapide des fissures/joints vers la couche bitumineuse

3. Déplacements verticaux 3.2 Déflexions différentes au droit du joint longitudinal (dans le béton)

Overlay bitumineux sur chaussée existante en béton Problématique de base Solutions à cette problématique de base Problématique secondaire pour les overlays bitumineux Solution à cette problématique secondaire Autres solutions de type overlays bitumineux 27

4. Solution à cette problématique secondaire 4.1 Marquer les joints et fissures 4.2 Les overlays bitumineux avec interface antifissure (et stabilisation du support)

4.1 Marquer les joints et fissures 4.1.1 Overlay bitumineux "épais" sans stabilisation des dalles et sans interfaces antifissure peu durable - vu la longueur des dalles - si battement des dalles

4.1.2 Overlay bitumineux ultra mince RUMG (Revêtement ultra mince grenu)  Chapitre G.2 Epaisse couche d'interface de bitume élastomère posée au finisseur à rampe intégrée (300 à 600 g/m2 de liant résiduel) Enrobé avec teneur en liant faible Granulométrie fortement discontinue Remontée du bitume de collage lors du précompactage et du compactage Epaisseur 1,5 cm

Inconvénients des RUMG Necessite un support peu dégradé (ornière max. = 1 cm, support peu fissuré, etc.) Plumage si la couche de collage ne remonte pas assez Faible résistance aux efforts tangentiels Durabilité moyenne Impossible à mettre en oeuvre manuellement Revêtement mince Parfois problème de collage Applications à rejeter Géométries complexes (voiries urbaines, etc.) Voiries avec efforts tangentiels importants (voiries urbaines, parking, zones industrielles, etc.) Autre solution: MBCF ou enduit scellé par MBCF  Chapitre G.3

4.2 Les overlays bitumineux avec interface antifissure (et stabilisation du support) 4.2.1 Comment retarder la fissuration réflective? 4.2.1.1 Stabilisation du support 4.2.1.2 Interface antifissure 4.2.1.3 Choix du revêtement bitumineux 4.2.1.4 Suppression des causes des désordres initiaux 4.2.2 Autres travaux préparatoires 4.2.3 Aide au choix entre les différentes techniques

Fissure Rechargement Couche de nivellement Structure routière fissurée localement ou de manière aléatoire Joint Système d’interface

4.2.1.1 Stabilisation du support 4.2.1.1.1 Stabilisation du revêtement en béton par fragmentation et par compactage (M.2.12) "briser" asseoir

Catégories des mesures au faultimètre (mm) Effets de la stabilisation du revêtement en béton par fracturation et compactage Catégories des mesures au faultimètre (mm) Pourcentage (%) Distribution des valeurs de faultimètre avant et après fractionnement de la route N9 en direction de Gent avant fractionnement après fractionnement 47 55 33 34 5 7 4 2 1 10

4.2.1.1.2 Relèvement et/ou stabilisation du revêtement en béton par injection (M.2.11)  voir exposé Olivier De Myttenaere

PAS DANS LE CCT QUALIROUTES 4.2.1.1.3 Stabilisation du revêtement en béton par insertion de goujons PAS DANS LE CCT QUALIROUTES [Lane B. 2009] Performance of Concrete Pavement Repairs on Hwy 417, Materials Engineering and Research Office – Ministry of Transportation Ontario Canada

4.2.1.2 Interfaces antifissures (M.4) Couche ultramince interposée le plus bas possible dans la structure pour retarder le plus possible la remontée de fissures du support vers la surface du revêtement bitumineux

Deux grandes catégories d'interface antifissure A. Système "armature"

Deux grandes catégories d'interface antifissure B. Système "chiclette"

Rôle des couches antifissures

Importance d'une bonne adhérence de la couche antifissure au support en béton Importance de la pose des interfaces antifissures sur un support plan Difficultés rencontrées dans les courbes avec les grilles et treillis

4.2.1.2.1 Membrane bitumineuse épaisse cloutée = SAMI (M.4.2) Enduit avec beaucoup de bitume élastomère et peu de gravillons

1 3 2 2 1 3

Nouveau dans le CCT Qualiroutes Si fraisage préalable: fraisage fin (D.2.1.1.2 et M.2.2) Nettoyage à l'eau sous haute pression (D.2.1.1.2.2) Imposition sur les conditions climatiques et la période d'exécution Type de liant: bitume polymère neuf de type 45/80 – 65 (C.12.3.2) Quantité minimale de liant  (avant 1,5 kg/m2 sur tout type de support) Bitume polymère(s) neuf(s) Sur nouvel enrobé 1,5 kg/m2 Sur ancien enrobé non fraisé 1,8 kg/m2 Sur ancien enrobé fraisé (fraisage fin suivant D.2.1.1.2) 2,3 kg/m2 Sur béton

Nouveau dans le CCT Qualiroutes Si fraisage préalable: fraisage fin (D.2.1.1.2 et M.2.2) Nettoyage à l'eau sous haute pression (D.2.1.1.2.2) Imposition sur les conditions climatiques et la période d'exécution Type de liant: bitume polymère neuf de type 45/80 – 65 (C.12.3.2) Quantité minimale de liant  (avant 1,5 kg/m2 sur tout type de support) Type de gravillons: gravillons nus ou préenrobés (avant uniquement préenrobés) Quantité de gravillons:  4,5 l/m2 (avant: entre 3,5 et 5 l/m2), mais suffisamment pour que le liant ne colle pas aux pneus Régularité de l'épandage transversal et longitudinal de l'épandage des gravillons et du liant

4.2.1.2.2 Interfaces bitumineuses avec géotextile non tissé (M.4.3) Nouveau dans le CCT Qualiroutes Ce type d'interface est utilisé localement en complément d'un SAMI Seuls les géotextiles conservant leurs caractéristiques jusqu'à 190 °C peuvent être utilisés Capacité d'absorption en liant du géotextile non tissé  0,6 kg/m2 Quantité de liant résiduel épandue lors du premier passage = capacité d'absorption en liant du géotextile non tissé majorée de 0,1 kg/m2 2ème passage = SAMI Exigences sur les conditions climatiques

4.2.1.2.3 Interfaces bitumineuses avec géogrilles en matériaux synthétiques (M.4.4) Prescriptions sur les géogrilles au C.27.1

PAS DANS LE CCT QUALIROUTES Mode de pose alternatif Quid du comportement de la géogrille lors de la montée en température lors de la pose du revêtement bitumineux?

Nouveau dans le CCT Qualiroutes Sur support fraisé: pose d'un MBCF 0/4 avant mise en œuvre de la géogrille Prescriptions concernant les conditions climatiques Géogrilles: seules les géogrilles conservant leurs caractéristiques jusqu'à 190 °C peuvent être utilisées Liant: bitume polymère neuf du type 45/80 – 65 (C.12.3.2) Prescriptions concernant la régularité transversale et longitudinale de l'épandage du liant et des gravillons

NOUVEAU DANS LE CCT QUALIROUTES 4.2.1.2.4 Interfaces avec géotextile non tissé renforcé par une géogrille en matériau synthétique ou par un réseau orthogonal de fibres synthétiques organiques ou minérales (M.4.5)  "Combigrid" NOUVEAU DANS LE CCT QUALIROUTES Capacité d'absorption en liant comprise entre 0,1 et 0,5 kg/m2

Emulsion de liant modifié Teneur en liant résiduel lors du premier passage = capacité d'absorption + 0,1 kg/m2 Géogrille et géotextile conservant leurs caractéristiques jusque 190 °C

Teneur en liant résiduel lors du deuxième passage = 1,2 kg/m2 Taux d'épandage des gravillons < 4,5 kg/m2

PAS DANS LE CCT QUALIROUTES Mode de pose alternatif PAS DANS LE CCT QUALIROUTES Quelle quantité de liant mettre précisement en œuvre? + quid en cas de pluie après pose du combigrid?

4.2.1.2.5 Interfaces avec grillage d'armatures métalliques (M.4.6)  Grillage métallique + MBCF Prescriptions sur les grillages d'armatures métalliques au C.27.2 Prescriptions sur le MBCF au G.3.3

Nouveau dans le CCT Qualiroutes Pose du grillage métallique: imposition de la pose "à contre sens" pour éviter que les extrémités ne se relèvent imposition du rouleau à pneus pour le cylindrage MBCF 0/6,3 liant du type émulsion de bitume polymère (C60.B.P.1) taux d'épandage: 17 kg/m2 au lieu de 12 kg/m2 Exigences sur les conditions climatiques lors de la réalisation de l'interface

4.2.1.3 Choix des différentes couches du revêtement bitumineux Essai thermique AC-14 surf 1-1 Après 2 cycles Essai thermique SMA-10-2 Après 25 cycles

Rechargement Système d’interface Fissure Couche de nivellement Structure routière fissurée localement ou de manière aléatoire Joint NB: pas de vibration au-dessus des grilles lors du compactage

4.2.1.4 Suppresion des causes des désordres initiaux 4.2.1.4.1 Effets de bord

 Drainage (I.1) ou décapage de drains (M.1.9)

. Curage de fossés ou mise à gabarit de fossés (M. 1  Curage de fossés ou mise à gabarit de fossés (M.1.10), réfection de petits ouvrages (J), remise sous profil d'accotements (M.1.11), etc.

4.2.1.4.2 Glissement de talus  drainage (I.1), rechargement en pied de talus, etc.

4.2.1.4.3 Etanchéisation ou drainage de la berme centrale

4.2.2 Autres travaux préparatoires Fraisage ou fraisage fin (D.2.1.1.2.1 et M.2.2) Réparation du joint longitudinal Réparation de fissures (M.2.5) Renouvellement du scellement des joints et des fissures traitées selon le M.2.5 (M.2.7) Réparation au moyen de produits bitumineux (M.2.8) Réparation au moyen de LHM (Liant hydraulique modifié) (voir notamment M.2.6) Remplacement d'une partie du revêtement en béton armé continu (M.2.9) Remplacement de dalles défectueuses ou parties de dalles par une nouvelle dalle en béton de ciment (M.2.10) Réparation de punch out Mise à niveau d'éléments localisés (M.1.4)

4.2.3 Aide au choix entre les différentes techniques PAS DANS LE CCT QUALIROUTES 4.3.1 Couche de profilage ou pas? 4.3.2 Stabilisation du support ou pas? 4.3.3 Quel type d'interface antifissure? 4.3.4 Une ou plusieurs couches au dessus de l'interface antifissure?

4.2.3.2 Stabilisation du support ou pas? Fissuration réflective (%) Autres critères: - Béton discontinu ou BAC - Battements mesurés (< 0,7 mm ?) - Vibrations provoquées - Trafic - etc.

4.2.3.3 Quel type d'interface antifissure? Exemple: route expérimentale – pose d'interface antifissure en 1999 sans fragmentation des dalles en béton Recouvrement de 5 cm de SMA sur des dalles en béton injectées Fissuration réflective (%) Autres critères: - Pose en courbe? - Support fragmenté ou pas? - Etat du support? - Epaisseur du revêtement bitumineux? - etc.

4.2.3.4 Une ou plusieurs couches au dessus de l'interface antifissure? Fissures équivalentes par réflexion (%) Treillis d’armature en acier 8 cm de rechargement 10 cm de rechargement 4 cm de rechargement 4 cm de rechargement + fractionnement de dalles Non-tissé Années après la réparation Autres critères: - Perte de portance due à la fragmentation - Epaisseur nécessaire au-dessus de l'interface - Trafic - etc.

5 Quelle solution retenir? PAS DANS LE CCT QUALIROUTES 5 Quelle solution retenir? Nombreux éléments à prendre en compte Problématique de départ (état de surface, marches, pompages, fissuration, dégradation du joint longitudinal, etc.) A observer et analyser: possibilité de remonter le niveau de la chaussée? De combien? présence de bâtiments à proximité + types de structure état du support en béton présence d'eau etc.

5 Quelle solution retenir? PAS DANS LE CCT QUALIROUTES Auscultation, suivant les cas: détermination de la structure en place (fouille-fenêtre, carottage + ...) détermination de la portance du sol (sonde de battage légère) surtout auscultation visuelle (détermination de la cause des dégradations) + éventuellement:  BAC: Falling Weight Deflectometer (déflexion) + calcul inv.  Béton discontinu: Faultimètre (battement des dalles)

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