Essai <strong>de</strong> métho<strong>de</strong>s <strong>de</strong> construction selon le recyc<strong>la</strong>geà froid et les résultats du projet <strong>de</strong> NaubergErnst Neußner, Bernd Grätz et Steff<strong>en</strong> RiedlLe procédé <strong>de</strong> recyc<strong>la</strong>ge à froid (mo<strong>de</strong> <strong>de</strong> construction RCF) jouit d’une popu<strong>la</strong>rité croissante à l’échelle internationale etvoit sa signification augm<strong>en</strong>ter sur le p<strong>la</strong>n technique et économique. En mai 1999, <strong>la</strong> voie d’accès à <strong>la</strong> carrière <strong>de</strong> «Nauberg»dans <strong>la</strong> Westerwald (région à l’est <strong>de</strong> Cobl<strong>en</strong>ce) a égalem<strong>en</strong>t été réhabilitée avec succès selon <strong>la</strong> métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> constructiondu recyc<strong>la</strong>ge à froid. Au cours <strong>de</strong>s cinq années écoulées, <strong>de</strong>s mesures <strong>de</strong> contrôle annuelles ont été réalisées sur cette<strong>route</strong> qui subit <strong>de</strong> fortes sollicitations. Nous r<strong>en</strong>dons compte ci-après <strong>de</strong>s bons résultats ainsi que <strong>de</strong> l’exécution du projet.1. Rétrospective et contexte duprojetLes métho<strong>de</strong>s <strong>de</strong> construction selon lerecyc<strong>la</strong>ge à froid avec <strong>de</strong>s mé<strong>la</strong>nges <strong>de</strong>bitume-cim<strong>en</strong>t sont appliquées dans lemon<strong>de</strong> <strong>en</strong>tier <strong>de</strong>puis une vingtaine d’annéeset, <strong>en</strong> Allemagne, <strong>de</strong>puis une dizained’années, <strong>la</strong> priorité ayant porté, àce propos, sur les län<strong>de</strong>r <strong>de</strong> Saxe, Saxe-Anhalt et Thuringe [1 à 21]. Malgré tout,<strong>en</strong> <strong>de</strong> nombreux <strong>en</strong>droits, on se doit <strong>de</strong>constater <strong>de</strong>s réserves à l’égard <strong>de</strong> cesmo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> construction, réserves émanantaussi bi<strong>en</strong> <strong>de</strong>s maîtres d’œuvre que<strong>de</strong> l’industrie du bâtim<strong>en</strong>t.Les raisons ess<strong>en</strong>tielles <strong>en</strong> sont surtout:- l’abs<strong>en</strong>ce d’expéri<strong>en</strong>ces faites par lesmaîtres d’œuvre et les firmes <strong>de</strong>construction.- Les réserves concernant le niveau<strong>de</strong>s résultats <strong>en</strong> comparaison avecles couches <strong>de</strong> base <strong>en</strong> bitume et lescouches <strong>de</strong> base liées hydrauliquem<strong>en</strong>t.- Les investissem<strong>en</strong>ts nécessaires <strong>en</strong>machines <strong>de</strong> chantier (par ex. recycleursà froid, mé<strong>la</strong>ngeurs à froid) quipos<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s exig<strong>en</strong>ces <strong>de</strong> résultatsélevés <strong>en</strong> ce qui concerne le niveau<strong>de</strong> qualité à obt<strong>en</strong>ir ainsi que l’évitem<strong>en</strong>tet <strong>la</strong> minimisation <strong>de</strong>s risques,car les appareils conv<strong>en</strong>tionnels <strong>de</strong>réalisation <strong>de</strong> mortier sont moins bi<strong>en</strong>appropriés pour ce<strong>la</strong>.- Les inconvéni<strong>en</strong>ts face à <strong>la</strong> con-curr<strong>en</strong>ce,car les métho<strong>de</strong>s <strong>de</strong> constructionselon le recyc<strong>la</strong>ge à froid nepeuv<strong>en</strong>t, <strong>en</strong> règle générale, être soumisesque par le biais d’offres annexeslors <strong>de</strong>s procédés <strong>de</strong> concurr<strong>en</strong>ce.- L’évaluation <strong>de</strong>s mé<strong>la</strong>nges <strong>de</strong> bitume-cim<strong>en</strong>tsous l’angle <strong>de</strong> <strong>la</strong> techniqued’essai.- L’abs<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> règlem<strong>en</strong>ts techniques.Tout d’abord, le Ministère d’Etat saxon<strong>de</strong> l’Economie et du Travail, divisionConstructions routières, a adopté <strong>la</strong>«Directive Recyc<strong>la</strong>ge complexe dansles constructions routières», directiveselon <strong>la</strong>quelle un grand nombre <strong>de</strong>mesures <strong>de</strong> ce g<strong>en</strong>re a été réalisédans les nouveaux län<strong>de</strong>r.Entre-temps, <strong>la</strong> Forschungsgesellschaftfür Straß<strong>en</strong> und Verkehrswes<strong>en</strong>(FGSV/Société <strong>de</strong> recherche pour les<strong>route</strong>s et <strong>la</strong> circu<strong>la</strong>tion) a é<strong>la</strong>boré <strong>la</strong> «Fichetechnique pour le recyc<strong>la</strong>ge à froidin situ pour <strong>la</strong> superstructure <strong>de</strong> <strong>la</strong><strong>route</strong>» (FT RCF) et l’a publiée <strong>en</strong> tantqu’édition 2002. Elle pr<strong>en</strong>d <strong>en</strong> considérationaussi bi<strong>en</strong> les expéri<strong>en</strong>ces faites<strong>en</strong> Allemagne que celles faites àl’étranger. En un premier temps, les<strong>de</strong>ux règlem<strong>en</strong>ts précités se circonscriv<strong>en</strong>t,<strong>en</strong> ce qui concerne les liantsbitumeux, à <strong>la</strong> seule applicationd’émissions bitumeuses. En ce quiconcerne l’application <strong>de</strong> bitumesmousses, un complém<strong>en</strong>t à apporter à<strong>la</strong> M KRC est <strong>en</strong> cours <strong>de</strong> préparationsous forme <strong>de</strong> docum<strong>en</strong>t <strong>de</strong> travail. Atitre transitoire, il est possible <strong>de</strong> recouriraux publications spécifiques aux firmes.Ces <strong>de</strong>rnières années, les métho<strong>de</strong>s<strong>de</strong> construction selon le recyc<strong>la</strong>ge àfroid ont pris une signification particulière<strong>en</strong> combinaison avec <strong>la</strong> réutilisation<strong>de</strong> substances usagées cont<strong>en</strong>ant<strong>de</strong> <strong>la</strong> poix (métho<strong>de</strong>s <strong>de</strong> constructionavec bitume à <strong>la</strong> poix ou avec unepure poix routière), <strong>en</strong> particulier pourles raisons suivantes:- aucun danger pour les eaux <strong>en</strong> raisond’une intégration à l’épreuve du phénomèned’érosion <strong>de</strong>s matériaux <strong>de</strong>construction routière cont<strong>en</strong>ant <strong>de</strong> <strong>la</strong>poix- évitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s vapeurs attaquant lesvoies respiratoires et/ou carcinogènesainsi qu’évitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s fumées.Le champ d’utilisation <strong>de</strong>s métho<strong>de</strong>s<strong>de</strong> construction selon le recyc<strong>la</strong>ge àfroid s’est cep<strong>en</strong>dant considérablem<strong>en</strong>té<strong>la</strong>rgi.Outre les questions techniques et économiques,les principaux avantageslors <strong>de</strong> l’application <strong>de</strong> ces métho<strong>de</strong>s<strong>de</strong> construction rési<strong>de</strong> dans le ménagem<strong>en</strong>t<strong>de</strong>s ressources et <strong>la</strong> minimisation<strong>de</strong>s incid<strong>en</strong>ces négatives sur l’<strong>en</strong>vironnem<strong>en</strong>tet <strong>la</strong> circu<strong>la</strong>tion, à savoir:- le comman<strong>de</strong>m<strong>en</strong>t d’évitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>sdéchets et <strong>de</strong> réutilisation dans les<strong>en</strong>s <strong>de</strong> <strong>la</strong> loi re<strong>la</strong>tive au recyc<strong>la</strong>ge etau déchets (KrW-/AbfG–Kreis<strong>la</strong>ufwirtschafts-und Abfallgesetz).- La quantité principale d’agrégats minérauxse trouve d’ores et déjà dans<strong>la</strong> chaussée qui doit être refaite: parconséqu<strong>en</strong>t, évitem<strong>en</strong>t <strong>de</strong> transports<strong>de</strong> matériaux et, <strong>de</strong> ce fait aussi, <strong>de</strong> <strong>la</strong>consommation <strong>de</strong> carburant, <strong>de</strong> pollutionsatmosphériques, <strong>de</strong> sollicitationsdues au bruit et à <strong>la</strong> poussièreainsi que d’un volume <strong>de</strong> circu<strong>la</strong>tionet <strong>de</strong> sollicitation <strong>de</strong>s <strong>route</strong>s.- En raison <strong>de</strong> <strong>la</strong> préparation à froid,économie d’énergie, <strong>en</strong> particulierpour les émulsions bitumeuses.- Raccourcissem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s durées <strong>de</strong>construction.L’intérêt porté aux métho<strong>de</strong>s <strong>de</strong>construction selon le recyc<strong>la</strong>ge à froid
ne sera cep<strong>en</strong>dant durable et n’augm<strong>en</strong>teraqu’à <strong>la</strong> condition que l’onpuisse garantir une qualité et une r<strong>en</strong>tabilité<strong>de</strong> haut niveau. Les expéri<strong>en</strong>cesfaites et les résultats obt<strong>en</strong>us lors <strong>de</strong>travaux <strong>de</strong> réfection <strong>de</strong> stabilisations<strong>de</strong> <strong>route</strong> ont donc une significationd’autant plus gran<strong>de</strong>. A cette fin, <strong>en</strong>supplém<strong>en</strong>t aux cas d’application généraux,on crée <strong>de</strong>s tronçons d’essai et<strong>de</strong> mise à l’épreuve afin d’obt<strong>en</strong>ir leplus grand nombre possible <strong>de</strong> critèresd’évaluation exhaustifs. Les résultatsobt<strong>en</strong>us avec <strong>de</strong> telles mesuresont surtout une gran<strong>de</strong> significationlorsque les hautes performances <strong>de</strong>smétho<strong>de</strong>s <strong>de</strong> construction et <strong>de</strong>s stabilisations<strong>de</strong> chaussée respectives ontété éprouvées dans <strong>de</strong>s conditions localesdéfavorables et extrêmes. Le prés<strong>en</strong>tarticle se consacre à <strong>la</strong> fabricationet au comportem<strong>en</strong>t à l’emploi d’unevoie d’accès à une carrière qui a étéconstruite <strong>en</strong> tant que tronçon d’essai.[22, 23].2. Choix et état initial du tronçond’essaiEn ce qui concerne les objectifs précités,une <strong>route</strong> à refaire servant <strong>de</strong> voied’accès à une carrière et <strong>de</strong> sortied’une usine <strong>de</strong> mé<strong>la</strong>nge <strong>de</strong> béton manufacturéa semblé particulièrem<strong>en</strong>tappropriée. Cette voie d’accès doit assumeraussi bi<strong>en</strong> <strong>de</strong>s transports <strong>de</strong>matériaux <strong>de</strong> construction <strong>en</strong> prov<strong>en</strong>ance<strong>de</strong> <strong>la</strong> carrière et <strong>de</strong> l’usine à bétonque <strong>de</strong>s transports dans l’<strong>en</strong>ceinte<strong>de</strong> l’<strong>en</strong>treprise, par exemple pour <strong>la</strong> livraison<strong>de</strong> cim<strong>en</strong>t et <strong>de</strong> sable naturel àl’usine <strong>de</strong> mé<strong>la</strong>nge <strong>de</strong> béton et <strong>de</strong> produits<strong>de</strong> récupération ainsi que masses<strong>de</strong> déb<strong>la</strong>is <strong>de</strong>stinées à remplir <strong>la</strong>carrière. De ce fait, on obti<strong>en</strong>t <strong>la</strong> trèsforte sollicitation routière souhaitée.L’état <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>route</strong> prés<strong>en</strong>tait <strong>de</strong> nombreuxdommages, si bi<strong>en</strong> que d’importantestravaux <strong>de</strong> réfection se sontavérés incontournables (photos 1 et 2).Le tronçon mesure <strong>en</strong>viron 1000 m <strong>de</strong>long sur 5,1 m <strong>de</strong> <strong>la</strong>rge. Un <strong>en</strong>droit particulièrem<strong>en</strong>tcritique, <strong>en</strong> direction <strong>de</strong> <strong>la</strong>sortie, est une section d’<strong>en</strong>viron 100 m<strong>de</strong> long avec une inclinaison longitudinale<strong>de</strong> jusqu’à 6 % <strong>en</strong> combinaisonavec un virage serré. Des recherchespréa<strong>la</strong>bles, <strong>de</strong>s essais <strong>de</strong> qualification,<strong>de</strong>s analyses concomitantes à <strong>la</strong>construction et consécutives à celle-ciont été confiées au bureau d’étu<strong>de</strong>sNies, <strong>de</strong> Cologne, et sont évoqués auxrubriques 3 et 4.3. Bi<strong>la</strong>n et proposition <strong>de</strong> réfectionAfin d’é<strong>la</strong>borer une proposition <strong>de</strong> réfection,il a été procédé aux recherchespréa<strong>la</strong>bles suivantes:- à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong> prospections expérim<strong>en</strong>tales,on a établi <strong>la</strong> structure <strong>de</strong> <strong>la</strong> stabilisation<strong>de</strong> chaussée existante et lespropriétés respectives du sous-sol et<strong>de</strong> <strong>la</strong> fondation.- La portance du sous-sol a été constatéeaussi bi<strong>en</strong> avec l’appareil coniquequ’avec un essai statique <strong>de</strong> charge àp<strong>la</strong>que. A cette occasion, on a obt<strong>en</strong>ules valeurs suivantes: valeur CBR25 %, E V2 100 MN/m 2 .3.1 Essai <strong>de</strong> qualification (EQ)Figure 1:Fissurations transversaleset longitudinales typiques<strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>route</strong>.Figure 2:Eau stagnante et gel ontcontribué à aggraver <strong>la</strong> dégradation<strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>route</strong>.L’essai <strong>de</strong> qualification s’est déroulépar analogie à [24 à 30]. Des éprouvettesselon Marshall ont été testées quantà <strong>la</strong> résistance à <strong>la</strong> compression diamétralesans et avec stockage dans <strong>de</strong>l’eau. Les éprouvettes d’un diamètre <strong>de</strong>145 mm ont subi l’essai <strong>de</strong> résistanceà <strong>la</strong> compression unidim<strong>en</strong>sionnelle et<strong>de</strong> résistance à <strong>la</strong> compression diamétralesans stockage dans <strong>de</strong> l’eau (SE)à l’âge d’essai m<strong>en</strong>tionné. Une différ<strong>en</strong>cea été faite, lors <strong>de</strong> l’EQ, <strong>en</strong>tre unbitume mousse <strong>de</strong> <strong>la</strong> c<strong>la</strong>sse <strong>de</strong> normesB 80 et l’adjonction d’émission bitumeuseU 70 k.3.2 Formules Exécution <strong>de</strong> <strong>la</strong> constructionCouche <strong>de</strong> base consolidée au cim<strong>en</strong>t:fraisat 0/22 mm, répartition àgranu<strong>la</strong>tion moy<strong>en</strong>ne, consistant <strong>en</strong>matériau pour <strong>la</strong> couche <strong>de</strong> base <strong>en</strong>macadam + bitume fraisé, adjonction<strong>de</strong> cim<strong>en</strong>t 2,0 M.-%, t<strong>en</strong>eur <strong>en</strong> eau w Pr= 6,4 M.-% Couche porteuse <strong>de</strong> RCFavec bitume mousse: granu<strong>la</strong>t <strong>de</strong> bitumecont<strong>en</strong>ant <strong>de</strong> <strong>la</strong> poix 0/22 mm +20 M.-% Sable concassé <strong>de</strong> basalte(BS) 0/1 mm + 2,0 M.-% Cim<strong>en</strong>t + 2,534 // 35