LAVOC - EPFLLaurent ARNAUD
Fonctionnalité de l’enrobé drainant
Laurent ARNAUDDr - HDREPFL - LAVOC
Journée technique du LAVOC 14 septembre 2005
Enrobé drainant, oui ou non ?
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historique rapide ...
« Découverte » ancienne :
• enrobé dense - enrobé ouvert• une évolution chaotique• un avis mitigé
Problèmes rencontrés
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historique rapide ...
Problèmes rencontrés• arrachement• colmatage• entretien/réparation• viabilité hivernale• durée de vie
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approche physique de ce matériau
Teneur en vides 14 - 30%
communicants > 15% Granulométrie discontinue:
faible prop. sable 10-12%
Teneur en liant relativement faible (gouttage)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tamis [mm]
Pas
sant
cum
ulé
[%]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Ref
us c
umul
é [%
]
0.09
0.12
5
0.25 0.
5 1 2
2.8 4
5.6 8
11.2 16
22.4
31.5 6345
DRA 11couche de roulement
Teneur en liant sur enrobé : 4.5 à 5.5%
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Perméabilité à l’eau et air élevée
Limitation des projections et réverbération
Propriétés acoustiques Adhérence longitudinale
(vitesse)
Taille des pores Micro-structure Surface Densité de contact
Approche globale : acoustique, thermique, mécanique
caractéristiques physiques
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approche physique de ce matériau
Teneur en vides connectés >15% Squelette rigide « Nature » des vides :
Vv
Vt
c Vvc
Vt
La notion de porosité est insuffisante
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influences liées à la microstructure
Effets contradictoires– Rugosité: contact pneu-granulat
• adhérence (mise en place)
• émission acoustique+bruit aérien
– Porosité ouverte : • densité de contacts mécaniques
• absorption acoustique
• évacuation de l’eau: perméabilité
– Faible aspersion en cas de pluie
– Faible réverbération due à l’eau
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propriétés acoustiques (1)
Structure poreuse:– Rugosité: contact pneu-granulat
• roulement interne véhicule
• émission externe: bruits aériens
– Porosité ouverte : absorption acoustique [Biot, 1956]
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propriétés acoustiques (2)
Hypothèses simplificatrices– milieu à simple porosité– diffraction négligeable sur les pores– squelette rigide (mvt négligeable):onde de compression phase fluide– air = fluide newtonien de viscosité – différentiel de vitesses fluide-
squelette: contraintes visqueuses, échanges thermiques
– régime laminaire
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propriétés acoustiques (3)
Cas du cylindre: air fluide dissipatif
rayon du pore R épaisseur de couche visqueuse:
v a
effets thermiques négligeables
R
v R
v
v R
v
v R
v
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propriétés acoustiques (4)
Cylindres non réguliers :notion de tortuosité
Structure complexe Multi-couches (complémentarité)
Confort Optimisation possible en fonction du
traffic, de la vitesse, ...
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caractéristiques mécaniques (1)
mise en place, compacité (surface) teneur en liant basse
– surface développée, – gouttage
contact intergranulaire– réduction densité des contacts (surf., int.)– accroissement des efforts normaux, de
cisaillement
Granulat de qualité
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caractéristiques mécaniques (2)
arrachement adhérence pneu-revêtement adhérence liant-granulat (dope,
renforts, fibres, ...) orniérage : limité porosité - vieillissement
Liant de qualité
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caractéristiques hydrauliques (1)
mesure de perméabilité– horizontale
– verticale
en cas de pluie, limitation aspersion lors du roulage
limitation réverbération entretien (pompage)
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caractéristiques hydrauliques (2)
évacuation des eaux
impact des joints de chaussée
limitation réverbération
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caractéristiques thermiques (1)
vides remplis d’air : isolation thermique ?
Conduction
eq fct(a ,g,b , Rb3
Ra3 , Rc
3
Rb3 )
R a
RbR c
Bitume
g,g
Air
Granulat
b b
a a
,eq eq
approche théorique
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caractéristiques thermiques (2)
superposition 3 modes de transmission de chaleur– conduction (transit par contact)
– convection (flux d’air)
– rayonnement
influence écoulement eau sur comportement thermique
Conduction
Convection Rayonnement
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caractéristiques thermiques (3)
Convection Rayonnement
Conduction
comportement thermique spécifique
matériau plus « réactif » conditions de gel entretien hivernal système de giclage
automatique ?
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recherches du LAVOC (1)
• Mesures acoustiques in situ A. Bhaskar
Mandat SR (Coll. Gilbert Monnay Ing.)
• Applicabilité des enrobés drainants sur Ouvrages d’Art
Mandats SR-VD et OFROU
• Propriétés mécaniques des enrobés drainants M. Pittet
Mandat VSS 1999/280 (Coll. avec EMPA)
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mesures acoustiques in situ(2)
• mesure des émissions
• simulations
• réduction du
bruit
• comparaison de revêtements
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Applicabilité des enrobés drainants sur
Ouvrages d’Art(3)
• identification des problèmes
• écoulement de l’eau
• analyse du comportement hivernal
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Applicabilité des enrobés drainants sur
Ouvrages d’Art(4)
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Applicabilité des enrobés drainants sur
Ouvrages d’Art(4)
Viabilité hivernale
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utilisations - spécifications
Qualités incontestables Préconisations actuelles à améliorer Réflexion sur les matériaux à mettre en œuvre
– qualité granulats– propriétés des liants– vieillissement
Viabilité hivernale Domaines d’utilisations à optimiser: ville, autoroute, ... Alors oui aux enrobés drainants mais ...