...

EMPLOI DE GRAVES-ÉMULSION EN VOIERIE FORESTIÈRE

by user

on
Category: Documents
6

views

Report

Comments

Transcript

EMPLOI DE GRAVES-ÉMULSION EN VOIERIE FORESTIÈRE
Technique et Foret
EMPLOI DE GRAVES-ÉMULSION
EN VOIERIE FORESTIÈRE
R . CROISE
Class. Oxford 383 .4
La technique idéale pour la construction d'une chaussée neuve ou l'amélioration d'une chaussée ancienne serait celle qui, sans exiger d'étude préalable poussée, serait applicable dans
tous les cas courants, quelle que soit l'importance du chantier et qui, tout en restant d'un
prix raisonnable, offrirait de bonnes garanties de résistance et de durée . Dans le domaine de
la voirie forestière, le procédé de la grave-émulsion présente, à des degrés divers, ces différents avantages et mérite à ce titre d'être connu des forestiers concernés par les problèmes
routiers.
PRINCIPE DE LA GRAVE-EMULSION
La grave-émulsion s'obtient en dispersant au sein d'une grave (matériau à granulométrie continue, c'est-à-dire dont les éléments sont régulièrement répartis entre les plus fins et les plus
gros) une émulsion de bitume destinée à lui conférer une cohésion permanente sans
en altérer le frottement interne.
CONSTITUANTS DE LA GRAVE-EMULSION
Le granulat
La grave, qui est toujours un matériau d'apport, peut être soit naturelle (par exemple tout
venant de rivière présentant la granulométrie voulue), soit de préférence reconstituée (après
triage et éventuellement concassage).
La courbe granulométrique de la grave doit s'inscrire dans un fuseau Robin (fig . 1) . II est
conseillé d'utiliser en couche de base une grave 0-20 et en couche de fondation une grave
0-31,5. Si on emploie une grave reconstituée, il y a tout intérêt à faire entrer dans sa composition des éléments concassés dans la fraction gros gravillon (12,5-20 ou 15-30) et dans la
fraction sable (0-5) : grâce à leur angularité, les éléments concassés assurent une meilleure
stabilité du matériau traité . Les fines (éléments inférieurs à 0,08 mm) doivent représenter entre
4 et 8 °/o du poids de la grave si elle est utilisée en couche de base, entre 2 et 6 °/o pour
la grave utilisée en couche de fondation.
Il est préférable d'utiliser des matériaux suffisamment durs : coefficients Los Angeles inférieur
à 30 pour la couche de base, à 40 pour la couche de fondation.
Enfin, la grave doit être propre et très peu plastique : équivalent de sable toujours supérieur
à 30 et de préférence à 40.
Si la grave-émulsion doit constituer la couche unique d'une chaussée il convient qu'elle
présente les caractéristiques demandées pour la couche de base.
Le liant
Le liant est une émulsion de bitume dont la teneur en bitume peut varier entre 50 et 75 °/o
suivant les cas.
On utilise de préférence des émulsions à bitume de base aussi dur que possible, 80 - 100,
40 - 50 ou même 20 - 30 . C'est à la mise au point d'émulsions de bitume dur de dispersion
très poussée que la grave-émulsion doit certaines de ses qualités les plus intéressantes.
On peut utiliser soit des émulsions anioniques soit des émulsions cationiques (une émulsion
de bitume est une dispersion intime de bitume dans une eau additionnée d'un émulsif ; si
l'émulsif est un savon alcalin d'acide gras, les globules de bitume adsorbent les anions de
l'émulsif et l'émulsion est dite anionique ; si c'est au contraire un sel d'amine grasse ce
sont les cations qui sont adsorbés et l'émulsion est dite cationique) . En principe l'émulsion
cationique a une meilleure adhésivité vis-à-vis des granulats routiers habituels et, dans la
grave-émulsion, le bitume enrobe tous les granulats . L'émulsion anionique adhère moins bien
aux matériaux acides (siliceux), mais, compte-tenu du rôle joué par le bitume dans la graveémulsion, ce manque relatif d'adhésivité n'est pas un défaut grave et peut même constituer
571
R . F. F. XXI - 6-1969
76,263,550,8
1
38 31,7
1
3 2 /2 2
1
i
r
1
3 2 /2 2
1
loo
l t/z
r
1/2
25,3
1t/4
r
r
1 1/ 4
12,7
,
9,52
6,35
4,76
3/4
1/2
3/3
174
r
r
r
r
3/4
r
-t
19,04
—t
1/2
3/8
1/4
r
t
t
4
tamis
Côté de la
maille en i
Passoire
Diamètre
en pouces
Tamis
sipnation
2,38 2,0
1,19
t
'
0,84
0,59
0,42
1
r
r
0,297
0,177 0,149
r
0,074
r
,
°
8
10
r
16
20
30
r
r
,
40
50
-
80
100
'
200
la
r
•~~~~
•.`~
90
n.A
s
80
\
,'
81
\
~
70
1(
~
#p
P
'
60
.
~~
k
~~~~~~~~~
I~~►
50
~
11111MIMPIe&M'Il=11111I
1 111110~~~~~~
1
40
Atm. ~
30
51
31
~.11~~~
20
~
In'n-'
10
4
/
.~' .
0
50
1
100
I
125
48
i
50
I
46
1
31,5
1
63
A0
du tamis
ou de la
Passoire
Ternis
Côté en
34
1
2,0
Passoire
Diamètre en
2,50
N.
44
I
20
I
25
43
1
16
I
20
41
1
10
1
12,5
38
1
5,0
1
6,3
FUSEAU ROBIN
31
1
1,0
I
1,25
28
27
26
I
I
0,50 0,40 0,315
1
I
0,63 0,50
24
I
0,20
FUSEAU 0 20 MATÉRIAU CACHAT des HOUCHES
Figure n° 1
au contraire une qualité : les éléments fins (mortier) sont enrobés et créent des liaisons
solides entre les gros granulats ; ces derniers, non enrobés, conservent leur angularité initiale
et l'angle de frottement interne du matériau traité reste ce qu'il était avant traitement . L'utilisation de bitume dur et un angle de frottement élevé sont les deux facteurs essentiels d'une
bonne stabilité et d'une bonne rigidité de la grave-émulsion.
L'émulsion est enfin une émulsion à rupture lente : l'essentiel de la rupture doit se produire
dans un délai contrôlé pouvant aller de la fin du malaxage au début du compactage et la
prise en masse du matériau n'est obtenue que par le compactage proprement dit.
Le choix du type et du dosage de l'émulsion dépend avant tout de la nature et de la granulométrie de la grave : des études préalables en laboratoire sont toujours nécessaires.
FABRICATION ET MISE EN OEUVRE DE LA GRAVE-EMULSION
L'addition de liant à la grave, réalisée à l'origine en mélange en place par malaxage au
pulvimixer ou à la niveleuse, se fait maintenant presque exclusivement en centrale . Le trai572
21
20
0,10 0,08
11
Technique et Forêt
tement en centrale assure un malaxage plus énergique, des dosages et des mélanges plus
homogènes et permet en outre de réduire l'apport d'eau de mouillage (une grave-émulsion
peu mouillée » acquiert plus rapidement, après compactage, de bonnes résistances mécaniques).
Les dimensions de la centrale s'adaptent à celles du chantier d'application . Il existe des
installations importantes, capables de fabriquer plusieurs centaines de tonnes à l'heure,
destinées aux grands chantiers et des centrales très mobiles et légères, d'un débit de 50 tonnes/heure, particulièrement indiquées pour les petits chantiers . La préparation de la grave-émulsion se faisant à froid, la centrale ne comporte pas d'installation destinée à chauffer le liant
ni les matériaux et a donc une importance plus faible, à débit égal, qu'une centrale à enrobés
à chaud.
A la sortie du malaxeur la grave-émulsion est prête à l'emploi . Elle a un aspect peu différent
de la grave avant traitement, les plus gros granulats n'étant pas recouverts de liant ; on
remarque cependant que le matériau a déjà une forte cohésion, ce qui se traduit par une
pente très raide des tas : cela est dû à la rupture partielle de l'émulsion, le bitume ayant déjà
enrobé les éléments fins.
Suivant les cas, la grave-émulsion peut être soit utilisée immédiatement, soit stockée pendant
un délai très étendu (plus d'une année dans certains cas), elle ne prend en masse et ne
devient rigide qu'après l'étalement à la niveleuse et le compactage qui en achèvent la mise
en oeuvre
Le compactage doit être réalisé progressivement, avec des pressions croissantes (normalement 2 kg par cm 2 en début d'opération, 7 à 9 kg/cm2 en fin d'opération) . L'engin de
compactage couramment utilisé est le rouleau à pneus, mais on peut aussi utiliser un petit
cylindre vibrant, pour des emplois partiels notamment . Le compactage demande à être conduit
de façon différente suivant l'état de la couche sous-jacente, la nature et la granulométrie de
la grave, la teneur en eau du matériau au moment de sa mise en oeuvre et enfin l'épaisseur
de la couche. Il doit être commencé par les rives.
Dès la fin du compactage, la grave-émulsion peut supporter directement la circulation des
véhicules, même lourds . Les résistances définitives ne sont cependant atteintes qu'au bout
d'un délai plus ou moins long suivant les caractéristiques de la grave-émulsion.
Lorsque le pourcentage des vides demeurant après compactage est faible et lorsque les
granulats sont suffisamment durs, il n'est pas nécessaire, en voirie forestière, de recouvrir la
grave-émulsion d'un enduit superficiel ni a fortiori d'un enrobé : un simple enduit de scellement, réalisé par la pulvérisation à faible dosage et à coût peu élevé d'une émulsion spéciale,
Les dimensions de la centraie s ' adaptent à celles du
chantier d'application. Il existe des installations importantes capables de fabriquer
plusieurs centaines de tonnes
à l'heure.
PHOTO SOCIÉTÉ ROUTIÈRE COLAS
573
R . F . F . XXI - 6-1969
La grave émulsion . ..
a déjà une forte cohésion, ce qui se traduit
par une pente très
raide des tas.
PHOTO
SOCIETÉ ROUTIERS COLAS
suffit à imperméabiliser la surface et à éviter les arrachements ; sinon un enduit monocouche, ou à [extrême un enduit bicouche, apporte une étanchéité et une protection en surface
suffisantes.
PROPRIETES DES GRAVES-EMULSION
Facilité d'emploi
— Adaptation à l'importance du chantier (de 100 tonnes à plusieurs milliers de tonnes).
— Possibilité de maintenir la circulation pendant les travaux.
— Rapidité de mise en route du chantier.
— Possibilité d'approvisionner les chantiers à l'avance et de stocker le matériau pendant une
durée quelconque.
— Rapidité de mise en oeuvre.
— Possibilité de différer le compactage (en cas de circonstances atmosphériques défavorables).
Possibilité d'emploi en toute épaisseur.
Possibilité de réaliser des .' reprofilages à zéro (raccordement « en sifflet » de la
couche rapportée à la surface pré-existante avec une épaisseur nulle à la ligne de raccordement).
Possibilité de construction de chaussée neuve en une couche unique (simplification de
l'étude préalable et de l'exécution du chantier).
Performances techniques
— Insensibilité à l'eau et au gel.
— Faible sensibilité à la température, d'où réduction du risque d'orniérage sous la
cir-
culation.
— Absence de fissuration.
— Aptitude à suivre des déformations lentes sans rupture complète (glissement de terrain par
exemple).
— Bonne résistance à l'usure en surface.
— Excellente adhésion à une couche préexistante.
— Rugosité élevée, d'où surface anti-dérapante.
Economie du procédé
— Utilisation de matériaux locaux (réduction des transports).
— Réduction de l'épaisseur nécessaire (due aux résistances mécaniques élevées).
— Prix équivalent très compétitif (compte tenu de la possibilité de différer ou de supprimer
le revêtement en surface, l'enduit de scellement restant toujours un minimum nécessaire).
574
Technique et Forèt
POSSIBILITES D'EMPLOI
En construction neuve
Sur une route forestière où la simplicité de conception et d'exécution de la chaussée est
particulièrement souhaitable, on peut tirer un plein profit des qualités de la grave-émulsion
en l'utilisant pour constituer une chaussée à couche unique, éventuellement protégée en surface par un enduit à la fois d ' usure et d'étanchéité . Il suffit pour pouvoir utiliser cette structure simplifiée que la forme (ou la couche de forme) soit saine et bien réglée . Dans ces
conditions, l'épaisseur de la couche unique peut varier entre 5 cm (terrain résistant et sain)
et 18 cm (terrain peu portant, plastique et imperméable), soit un dosage au m 2 allant de
110 à 400 kg . En terrain moyen l'épaisseur généralement convenable est 9 à 10 cm (200
à 220 kg au m 2).
Dans certains cas, on peut cependant être amené à choisir la construction en deux couches
— cas d'une chaussée provisoire, destinée à être utilisée pendant une durée limitée, puis
à être soumise à une circulation faible pendant une longue période avant d'être à nouveau
normalement circulée (c'est le cas en particulier d'une route à construire pour permettre
l'exploitation et la substitution d'essences dans une forêt feuillue pauvre) : on peut réaliser
alors une chaussée légère et économique (sur sol sain 5 cm soit 110 kg au m 2 , 9 à 10 cm
soit 200 à 220 kg au m2 dans une situation moins favorable) : cette chaussée sera renforcée
ultérieurement avant son utilisation à plein
— cas d'une région pauvre en matériaux i région de dunes de sable en particulier) : pour
limiter les transports il est logique d'utiliser le matériau local en fondation ( sable enrobé
à chaud ou sable-émulsion) et de ne construire en grave-émulsion que la couche de base,
d'épaisseur réduite (4,5 à 5 cm d'épaisseur, soit 100 à 110 kg au m 2 ).
En renforcement
En raison de ses qualités mécaniques et de sa bonne adhésion à une couche préexistante,
la grave-émulsion permet de renforcer efficacement une chaussée usée ou devenue trop
faible . On peut réaliser en même temps un élargissement de chaussée, au prix de travaux plus
simples qu'avec un autre procédé (l'épaisseur relativement réduite nécessaire à la bande
destinée à l'élargissement permet en effet de limiter au minimum la fouille à effectuer sur
l'emprise de cette bande) ; on peut ainsi transformer en une opération unique une route
forestière empierrée étroite en une route élargie de bonne qualité.
L'épaisseur de la couche de renforcement proprement dite, suivant le résultat recherché,
va de 4,5 à 9 cm (100 à 200 kg par m 2 ).
Reprofilage et emplois partiels
La grave-émulsion permet enfin de reprofiler une chaussée déformée par orniérages ou dégradée par formation de flaches, grâce à son aptitude à s'employer sous n'importe quelle épais-
La grave émulsion ne prend en masse et ne devient rigide 'qu ' après l'étalement à la niveleuse et le compactage qui
PHOTO SOCIÉTÉ ROUTIÈRE cous
en achèvent la mise en œuvre .
575
R . F . F . XXI - 6-1969
On peut transformer en une opération unique une route forestière
empierrée étroite en une route élargie de bonne qualité . . . (ces
deux photos représentent un tronçon non transformé et un tronçon
transformé de la même route) .
PHOTOS socirTÉ ROUI ERE COLAS
seur et à réaliser des raccords à zéro . Le dosage dépend évidemment de l'état de la chaussée
à reprofiler ou à réparer.
L'efficacité de la réparation dépend pour une bonne part de l'efficacité du compactage
réalisé.
L'intérêt de la grave-émulsion est attesté par des réalisations échelonnées depuis une dizaine
d'années, dans des conditions très variées, sur routes de toutes importances, publiques,
rurales ou forestières . Il convient d'insister sur le respect scrupuleux des règles de granulométrie et de plasticité du granulat énoncées au début de l'article et sur la nécessité d'une
étude préalable en laboratoire . De bons résultats ne peuvent être obtenus avec certitude qu'à
ce prix.
Le Centre Technique Forestier répondra à toute demande de renseignements pour indiquer
les réalisations qui peuvent être visitées, pour compléter les informations données ci-dessus,
pour aider enfin à l'étude et à la mise au point d'un projet de construction ou de renforcement de chaussée.
La courbe granulométrique et les photographies accompagnant le texte ont été aimablement
communiquées par la Société Routière Colas, que je tiens à remercier.
Roland CROISE
Ingénieur en chef du G . R . E . F.
Chef du département " équipement"
Centre Technique Forestier
Les Barres
45 - NOGENT-SUR-VERNISSON
576
Fly UP