Lcpc - Compactage Des Enrobes Hrydrocarbones a Chaux

ISSN 1151-1516

techniques et méthodes des laboratoires des ponts et chaussées

Guide technique

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Guide technique

Juin 2003

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées 58, bd Lefebvre, F 75732 Paris Cedex 15

Ce guide technique a été établi sous la responsabilité du LCPC et du SETRA Il a été élaboré par un groupe de travail constitué de : ➤ Marie-Line Gallenne (LCPC) ➤ Valérie Goyon (SETRA) ➤ Jean Bauer (LRPC de Rouen) ➤ Yves Ganga (LRPC de Clermont-Ferrand) ➤ Guy Morel (CER de Rouen) ➤ Daniel Renault (CETE Méditerranée) ➤ Jean-Claude Valeux (CER de Rouen) ➤ Patrick Van Grevenynghe (LRPC d’Aix-en-Provence) Le groupe de travail remercie : ➤ MM. Corté et Gourdon (LCPC) ➤ MM. Blanpain et Gaudemer (Ingénieurs généraux) ➤ MM. Laurent et Martin (CETE de l’Ouest) ➤ MM. Guerriero et Forestier (Conseil général de Haute-Savoie) ➤ MM. Lafon (LRPC de Toulouse) ➤ MM. Christory, Monneraye, Sicard et Lefort (LROP) ➤ MM. Delorme (LREP de l’Est Parisien) ➤ MM. Terrie (DDE de la Seine Maritime) ➤ MM. Roche (DDE de l’Hérault) pour l’aide précieuse qu’ils ont apportée pour l’amélioration du texte initial

Pour commander cet ouvrage : Laboratoire Central des Ponts et Chaussées IST-Diffusion des Éditions 58, boulevard Lefebvre F-75732 PARIS CEDEX 15 Téléphone : 01 40 43 50 20 Télécopie : 01 40 43 54 95 Internet : http://www.lcpc.fr

Prix : 30 Euros HT

En couverture : Compacteur à pneumatiques équipé de jupes de maintien en température et de roulette latérale

Ce document est propriété du Laboratoire des Ponts et Chaussées et ne peut être reproduit, même partiellement, sans l’autorisation de son Directeur général (ou de ses représentants autorisés) © 2003 – LCPC ISSN 1151-1516 ISBN 2-7208-3108-5

SOMMAIRE

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Abréviations — symboles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Présentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1.1 OBJECTIF ET DÉMARCHE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1.2 CHAMP D'APPLICATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2.1 DONNÉES RELATIVES AU MATÉRIAU À COMPACTER . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1 L'enrobé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2 La température . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13 13 15

2.2 DONNÉES RELATIVES À LA QUALITÉ REQUISE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1 L'épaisseur moyenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2 Le pourcentage de vides (V %) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3 La macrotexture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.4 L'uni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.5 La perméabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17 17 18 18 20 20

2.3 DONNÉES RELATIVES AUX CONDITIONS DE FABRICATION ET DE MISE EN ŒUVRE DE L'ENROBÉ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Conditions de fabrication, de transport et de répandage . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2 Précompactage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.3 Épaisseur de la couche à compacter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.4 Conditions météorologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.5 Géométrie (tracé en plan — profil en long — profil en travers) . . . . . . . . . . . 2.3.6 Conditions relatives au sol support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.7 Environnement du chantier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20 20 20 21 21 22 22 22

INTRODUCTION

DÉFINITION DU CAS DE COMPACTAGE

2.4 DONNÉES RELATIVES AUX COMPACTEURS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.1 Classification des compacteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2. Équipements spécifiques pour le compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Systèmes destinés à éviter le collage de l'enrobé sur les pneumatiques, les cylindres métalliques ou les plaques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Dispositifs destinés à éviter le fluage du bord de la bande compactée . . • Dispositifs destinés à limiter le cisaillement de l'enrobé dans les virages

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

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22 22

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23

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23 24 25

3

• Dispositifs destinés à limiter les risques de dégradation de l'uni . . . . . . • Autres dispositifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .





DÉFINITION ET CONDITIONS DE RÉALISATION PRATIQUE DU COMPACTAGE

........

27

3.1 TABLEAUX DE COMPACTAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

3.2 PRÉDIMENSIONNEMENT DE L'ATELIER DE COMPACTAGE . . . . . . . . . . . . .

32

3.3 DIMENSIONNEMENT ET FONCTIONNEMENT DE L'ATELIER DE COMPACTAGE . . . . . . . . . . 3.3.1 Schéma de compactage . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2 Dispositions particulières . . . . . . . . . . . . 3.3.3 Cas particuliers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.4 Recours aux planches d'essais . . . . . . . . .

. . . . .

32 32 35 37 38

3.4 EXEMPLE DE DIMENSIONNEMENT DE L'ATELIER DE COMPACTAGE . . . . . 3.4.1 Prédimensionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.2 Dimensionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39 39 39

...........................

43

. . . .

. . . .

43 43 45 45

4.2 DOSSIER DE CONSULTATION DES ENTREPRISES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

46

4.3 PRÉSENTATION DES OFFRES, SOPAQ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

46

4.4 JUGEMENT DES OFFRES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

46

EXÉCUTION DES TRAVAUX — CONTRÔLE DU COMPACTAGE

......................

49

5.1 RÉCEPTION DU MATÉRIEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

49

5.2 ÉPREUVES DE CONVENANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

49

5.3 CONTRÔLE DU COMPACTAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.1 Contrôle des modalités de compactage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.2 Contrôle des résultats obtenus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

50 50 52

.....................................

55

.................................

57

CADRE CONTRACTUEL 4.1 DÉFINITIONS . . . . . . . . . . . 4.1.1 Planche d’essai . . . . . . 4.1.2 Planche de vérification 4.1.3 Planche de référence . .



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POST FACE



BIBLIOGRAPHIE

4

26 26

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Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

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ANNEXES 1 2 3 4 5 6 et 6 bis 7 8 et 8 bis 9 10 11 12 13 14 et 15

...................................... Identification d'un compacteur statique tandem . . . Identification d'un compacteur vibrant tandem . . . . Identification d'un compacteur à pneumatiques . . . Identification d'un compacteur vibrant monocylindre Identification d'un compacteur mixte . . . . . . . . . . . Identification des petits matériels . . . . . . . . . . . . . . Graphique — Schéma de compactage . . . . . . . . . . . . Graphique — Schéma de compactage . . . . . . . . . . . . Réception d'un compacteur statique tandem . . . . . . Réception d'un compacteur vibrant tandem . . . . . . . Réception d'un compacteur à pneumatiques . . . . . . . Réception d'un compacteur vibrant monocylindre . . . Réception d'un compacteur mixte . . . . . . . . . . . . . . Réception des petits matériels . . . . . . . . . . . . . . . . .

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

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59

. 61 . 62 . 63 . 64 . 65 . 66-67 . 68 . 69-70 . 71 . 72 . 73 . 74 . 75 . 76-77

5

Abréviations — Symboles BBSG, BBA, BBM, BBC, BBDr, BBG, BBTM, GB, EME, BBME : types de matériau — Voir page 2 tableau 1. PCG

Presse à cisaillement giratoire.

V%

Pourcentage de vides de l’enrobé en place — Valeur moyenne sur l’épaisseur compactée.

Vfc

Pourcentage de vides mesuré à la partie inférieure de la couche d’enrobé.

Dc

Durée utile du compactage qui est le temps pendant lequel la température de l’enrobé reste comprise entre la température de répandage et la température minimale de compactage.

n

nombre de passes (une passe étant un aller ou un retour du compacteur) sur une zone élémentaire de la surface.

nt

nombre total de passes effectuées dans le profil en travers par un compacteur donné.

e

épaisseur de la couche compactée.

r

Masse volumique de l’enrobé après compactage.

L

Largeur mise en œuvre (largeur de répandage).

Lc

Largeur de compactage d’un compacteur.

K

Coefficient global de rendement des compacteurs.

N

Nombre de compacteurs.

V

Vitesse de translation d’un compacteur en régime établi.

Vm

Vitesse de translation moyenne du compacteur sur un aller-retour.

Q

Débit d’approvisionnement du chantier en enrobé.

Vf

Vitesse de translation du finisseur.

Lp

Longueur efficace de la passe. Distance parcourue par le compacteur lors d’une passe sur l’enrobé dont la température est supérieure ou égale à la température minimale de compactage.

Lf

Distance minimale entre le compacteur et le finisseur.

A

Surface horaire normalement compactable pour obtenir dans des conditions données la qualité requise.

S

Surface horaire mise en œuvre.

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

7

 PRÉSENTATION Le compactage est l’opération ultime de mise en œuvre des matériaux de chaussée. La qualité de sa réalisation sera déterminante, d’une part, pour la durabilité de l’ouvrage, de par la compacité qui pourra être obtenue et, d’autre part, pour les caractéristiques de surface de la chaussée, uni et texture dans le cas des couches de roulement. L’obtention de la qualité recherchée suppose un choix approprié des matériels et des modalités de compactage en tenant compte des conditions climatiques et de l’environnement du chantier. Au cours des dernières décennies, le réseau des Laboratoires des Ponts et Chaussées a cumulé l’expérience tirée du suivi d’innombrables chantiers complétée par les résultats de plusieurs programmes de recherche. C’est cet acquis que restitue ce document technique rédigé pour apporter aux maîtres d’œuvre et aux entrepreneurs les éléments pratiques utiles à l’expression des spécifications, à la définition des conditions de compactage et au suivi de l’exécution des travaux. Ce document a été établi en tenant compte de la philosophie qui doit guider désormais la définition des relations contractuelles, à savoir des spécifications exprimées en fonction des résultats à attendre sur chantier en laissant à l’entreprise le choix des moyens pour atteindre ces objectifs. L’exercice de ces responsabilités suppose cependant que l’ensemble des parties aient un minimum de compréhension commune des aspects déterminant le résultat des travaux. Ce guide s’efforce d’y contribuer. Il convient enfin de saluer le travail qu’a conduit ici Guy Morel au terme d’une carrière consacrée très largement, au Centre d’expérimentation routière de Rouen avec l’équipe qu’il constitua autour de lui, à faire progresser les connaissances dans le domaine du compactage. Jean-François Corté(*) Directeur technique chargé du domaine Chaussées Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

(*) Secrétaire général de l’Association mondiale de la Route – AIPCR depuis mai 2002.

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

9

 INTRODUCTION

1.1. OBJECTIF ET DÉMARCHE Le guide pratique pour l’étude, la réalisation et le contrôle du compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud rassemble en un seul volume les données techniques directement utilisables par l’ensemble des professionnels routiers : maître d’œuvre, ingénieurs et techniciens du bureau d’études, de l’entreprise, du laboratoire ou du bureau de contrôle, constructeurs de matériel. Il se veut à la fois simple et facile d’accès pour traiter des modalités de compactage correspondant aux cas courants et suffisamment complet pour servir de référence dans les cas complexes, quelle que soit la taille du chantier. Malgré les spécificités du compactage des enrobés à chaud [1] (influence de la température sur l’aptitude au compactage, grandeurs prises en compte pour définir la qualité requise notamment…), la démarche retenue est comparable à celle utilisée dans le GTR [2] pour le compactage des remblais et des couches de forme, dans le guide pour le compactage des assises de chaussées en grave traitées par un liant hydraulique ou non traitées [3] ou pour le remblaiement des tranchées [4] à savoir la recherche de l’adéquation entre l’atelier de compactage (les compacteurs et leurs modalités d’emploi) et les autres conditions de chantier (matériau, épaisseur, sol support, conditions de mise en œuvre…) pour obtenir et garantir la qualité requise. Les différents facteurs ayant une influence sur la qualité du compactage sont recensés et ordonnés en s’appuyant sur les normes de matériaux et des matériels de compactage [5] dont le détail figure en références bibliographiques (notamment : NF P 98150 et XP P 98-151, NF P 98-130 à NF P 98-141 pour les matériaux, NF P 98-736 pour les compacteurs) ainsi que sur le guide d’application des normes SETRA-LCPC « Enrobés hydrocarbonés à chaud » [6]. C’est l’ensemble des facteurs d’influence qui définit le cas de compactage. Cette approche n’est pas récente ; la première directive de 1969 pour la réalisation des couches de surface de chaussée en béton bitumineux, préconisait déjà de définir l’atelier de compactage pour un chantier donné et de vérifier sa bonne application pour garantir la qualité. En prenant en compte les résultats de la recherche et les nombreux contrôles et constatations effectués sur chantier, il est possible de donner des informations quantitatives et des règles suffisamment précises pour limiter les opérations de définition et de réglage de l’atelier en début de chantier, pour procéder aux ajustements nécessaires en cours de travaux, et pour établir des règles claires, donc opérationnelles, en matière de spécification et de contrôle. S’agissant plus précisément des conditions d’utilisation d’un compacteur donné, il convient de consulter, lorsqu’il existe, l’avis technique délivré par le Comité français des techniques routières

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

11

(CFTR) [7]. L’avis technique permet d’appliquer la démarche présentée ici, en donnant des indications de même nature mais plus précises que le guide pratique qui est à caractère plus général. Le présent document donne plusieurs solutions en terme d’atelier de compactage chacune conduisant, pour un cas de chantier donné, à la même qualité requise. Elles ne sont bien sûr pas toutes équivalentes au plan économique et le choix doit être laissé libre, de façon à prendre en compte les situations particulières du chantier (parc de l’entreprise, engins disponibles, polyvalence du matériel, cadence réelle de mise en œuvre, géométrie du chantier, etc.). D’autres solutions existent et les « tableaux de compactage » donnés en 3.1 peuvent être complétés par la prise en compte d’ateliers de compactage validés par l’expérience locale.

1.2

CHAMP D’APPLICATION Le guide pratique du compactage des enrobés s’applique aux enrobés hydrocarbonés à chaud, normalisés, c’est-à-dire formulés, caractérisés, fabriqués et mis en œuvre conformément aux normes NF (tableau 1), dont les domaines d’emploi en couches d’assises, couches de liaison et couche de roulement sont donnés dans les normes de produits. Le guide s’applique également aux bétons bitumineux ultra-minces (BBUM) qui ne sont pas normalisés. Des indications générales sont données pour les sables enrobés également non normalisés. Les sables-bitumes ne sont pas considérés ici par manque d’expérience récente. Sont aussi exclus du champ d’application de ce guide, les enrobés à froid (graves émulsion (GE), enrobés coulés à froid (ECF)), les asphaltes coulés ainsi que certaines applications particulières d’enrobés à chaud (revêtement de berge de canaux, étanchéité). Le recours aux indications de ce guide est particulièrement intéressant dans le cas de petits chantiers pour lesquels la phase de réglage de l’atelier est souvent réduite à sa plus simple expression. Tableau 1 – Enrobés hydrocarbonés à chaud normalisés

Désignation symbolique

Norme concernée NF P…

Bétons bitumineux semi-grenus

BBSG

98-130

Bétons bitumineux pour chaussées aéronautiques

BBA

98-131

Bétons bitumineux minces

BBM

98-132

Bétons bitumineux cloutés

BBC

98-133

Bétons bitumineux drainants

BBDr

98-134

Bétons bitumineux pour couche de surface de chaussées souples à faible trafic

BBS

98-136

Types de matériau

Bétons bitumineux très minces Grave bitume Enrobés à module élevé Bétons bitumineux à module élevé

12

BBTM

XP P 98-137

GB

98-138

EME

98-140

BBME

98-141

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

 DÉFINITION DU CAS DE COMPACTAGE

Les caractères essentiels retenus pour identifier un cas de compactage concernent le matériau, la qualité requise, certaines conditions de fabrication et de mise en œuvre et le matériel de compactage utilisé.

2.1

DONNÉES RELATIVES AU MATÉRIAU À COMPACTER

2.1.1. L’enrobé Les enrobés hydrocarbonés à chaud ont un comportement au compactage qui peut être caractérisé par les résultats de l’essai de compactage à la presse à cisaillement giratoire (PCG) [8] (fig. 1), norme NF P 98-252 [5] qui donne l’évolution du pourcentage de vides en fonction du nombre de girations (fig. 2). La courbe d’évolution dépend de la formule (courbe granulométrique, dosage en liant), des caractéristiques des granulats, des fines, de la nature du liant et de la température. Les normes produits des enrobés hydrocarbonés à chaud indiquent généralement des conditions sur le pourcentage de vides pour une ou deux valeur(s) du nombre de girations (tableau 2).

Figure 1 – Presse à cisaillement giratoire.

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

13

Tableau 2 – Spécifications sur le pourcentage de vides (d’après les normes NF) Matériau

classe

BBSG

BBA

BBM

BBC BBDr

BBS

BBTM

type (granulométrie) classe

10

0/10

⭓ 11

0/14

⭓ 11

0/10 C roulement

> 10

3à7

0/10 C liaison

> 11

4à8

0/14 C roulement

> 10

3à7

0/14 C liaison

> 11

4à8

0/10 D roulement

>9

5à9

0/10C

⭓ 11

8 à 13

0/10 ou 0/14 B

⭓ 11

7 à 12

0/10 ou 0/14 A

⭓ 11

6 à 11

0/6

⭓9

4à8

0/10

⭓ 11

EME

BBME

14

25

40

60

80

100

120

200

5 à 10 4à9

Épaisseur moyenne d’utilisation

% de vides chantier

cm

%

5à7

5 à 10

6à9

4à 9

6à7

7à9

4

3à4 pour 0/10 3,5 à 5 pour 0/14 3 6

5 à 10 > 20 ou > 15

20 à 30

0/10 BBS1

⭓9

0/10 BBS2

⭓ 10

0/14 BBS3

⭓ 10

0/14 BBS4

⭓ 10

4à9

4 4

à6

4à9

8 4à9

10 à 20

Type 2

18 à 25 ⭐ 11

0/14 classe 3

> 14

⭐ 10

0/14 classe 4

> 14

⭐9

10 à 12

0/20 classe 4

> 14

⭐9

0/20 classe 2

> 14

⭐ 11

0/20 classe 3

> 14

⭐ 10

0/10 classe 1

⭐ 10

0/10 classe 2

⭐6

0/14 classe 1

⭐ 10

0/14 classe 2

⭐6

0/20 classe 1

⭐ 10

0/20 classe 2

⭐6 ⭓ 11

0/14

⭓ 11

4à9 4à9

2à3

> 14

0/10

3 à 5 selon granulo à5

4à9

Type 1

3à7 et 140 ..................

.................. .................. .................. x x .................. x

.................. ..................

140 .................. 140 .................. > 140

..................

..................

..................

..................

..................

..................

..................

..................

..................

..................

.................. .................. ..................

..................

..................

.................. ..................

x

x .................. .................. x .................. .................. x ..................

..................

.................. > 140 ..................

..................

.................. x ..................

..................

..................

..................

..................

.................. x

..................

..................

x

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

La température minimale, à partir de laquelle le compactage doit être arrêté (dernière passe efficace) est généralement égale à la valeur haute de la fourchette de température de ramollissement bille anneau (TBA) du bitume pur considéré augmenté de 50 °C environ (tableau 4). Classe de bitume pur T 65-001

Température minimale fin de compactage (°C)

180/220

95

70/100

100

50/70

105

35/50

110

20/30

115

Tableau 4 – Température minimale de fin de compactage généralement admise pour les bitumes normalisés

L’amplitude de température entre la température maximale de fabrication et la température minimale de fin de compactage est pratiquement indépendante de la classe du bitume, elle est de l’ordre de 60 °C. Cette valeur couvre le refroidissement dû au stockage éventuel, au transport, au répandage et au compactage. La température de l’enrobé répandu en couche est mesurée à mi-épaisseur environ. Lorsque le liant est un bitume spécial, un bitume modifié ou un bitume pur auquel un additif est incorporé lors de la fabrication de l’enrobé, les températures de fabrication et de fin de répandage doivent être indiquées par le fournisseur du liant ou le fournisseur de l’additif, ou l’entreprise responsable de la formulation de l’enrobé. Bien qu’aucune règle ne puisse être établie, certains additifs (polyéthylène, poudrette de caoutchouc, gilsonite, soufre, etc.) modifient de façon très sensible la maniabilité de l’enrobé ; de ce fait, la plage de 60 °C, valable pour les bitumes purs, peut être considérablement réduite ; qui plus est, certains additifs provoquent des réactions chimiques impliquant une contrainte de délai de compactage à partir de la fabrication du liant, indépendamment de la température. Vis-à-vis du compactage, l’enrobé est identifié par sa désignation normalisée, sa courbe PCG et le liant (additif compris) utilisé.

2.2

DONNÉES RELATIVES À LA QUALITÉ REQUISE Les critères de qualité requise pour les enrobés compactés sont : l’épaisseur, le pourcentage de vides, la macrotexture, l’uni et la perméabilité. Ce dernier critère n’est utilisé que pour les bétons bitumineux drainants ; les autres critères sont, selon la couche réalisée, à prendre en compte en totalité ou en partie seulement.

2.2.1 L’épaisseur moyenne L’épaisseur moyenne de la couche compactée est déterminée par l’opération de répandage. L’épaisseur répandue à la sortie de la table du finisseur doit prendre en compte le tassement apporté par le compactage. Ce tassement varie couramment de 10 à 20 % selon les conditions de mise en œuvre et l’objectif de compactage.

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

17

2.2.2 Le pourcentage de vides (V %) Il est généralement évalué en terme de valeur moyenne sur la totalité de l’épaisseur compactée pour les couches de roulement et de liaison lorsque l’épaisseur moyenne reste inférieure à 7 à 8 cm et supérieure à 4 à 5 cm. Au-delà de cette épaisseur, c’est le cas notamment des couches d’assises, la distribution du pourcentage de vides en fonction de la profondeur (fig. 3) doit également être prise en compte. La qualité est alors définie en associant au pourcentage de vides moyen le pourcentage de vides à la partie inférieure de la couche (Vfc) mesuré à 3 cm au-dessus de la surface inférieure par exemple au banc gamma (NF P 98-250.5). La qualité considérée dans le présent guide correspond à Vfc ⭐ V % + 1,5 %. % de vides % 15

5

(1)

Profondeur en cm

12

8

4

10

16

(2)

Figure 3 – Différentes distributions du pourcentage de vides en fonction de l’épaisseur (couches épaisses).

Signalons enfin que, pour les enrobés de roulement et de liaison dont les normes produits spécifient un pourcentage de vides maximal à ne pas dépasser sur chantier, une valeur minimale est également imposée (V % min) de façon à permettre une macrotexture (roulement seulement) et une stabilité satisfaisante.

2.2.3 La macrotexture Elle est généralement appréciée par l’essai de hauteur au sable vraie (HSV) (NF P 98-216-1). Ce critère de qualité est pris en compte uniquement pour les couches de roulement en enrobés non drainants. Le pourcentage de vides (V %) et la macrotexture (HSV) sont, en pratique et pour une formule d’enrobé donnée, étroitement liés (fig. 4).

18

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

(2)

(3)

V%

(1)

V % maxi

v mini chantier BB courbe (2) V % mini

HSV minimale

HSV

Figure 4 – Exemple de relation V % — HSV.

Il en résulte qu’un compactage poussé conduisant à un pourcentage de vides faible peut engendrer une macrotexture non satisfaisante. La totalité de la fourchette V % max – V % mini peut être, dans certains cas, réduite par la spécification relative à la macrotexture (courbe 2 de la figure 4). Un enrobé dont la relation HSV, V % est de la forme donnée par la courbe 1 peut être compacté sans condition restrictive apportée par la hauteur au sable ; l’enrobé correspondant à la courbe 3 ne pourrait pas respecter simultanément les spécifications de macro texture et de pourcentage de vides. Les valeurs minimales de HSV (mm) à respecter indiquées par les normes sont rappelées ci-après :

Type d’enrobé

Valeur minimale HSv

BBM

BBME BBA 0/10

0/14

0,4

0,5

BBTM

BBM A 0/10 BBM A 0/14 BBM B 0/14

BBM B 0/10 BBM C 0/10

BBTM 0/6

BBTM 0/10

0,7

0,5

0,7

0,9

0,6/pistes 0,4/voies de cir.

Le guide d’application des normes [5] donne par ailleurs des plages dans lesquelles se situent couramment les valeurs moyennes HSV.

Type d’enrobé

BBSG 0/10

BBSG 0/14

BBTM 0/6 type 1

BBTM 0/10 type 1

Plage de variation de la valeur moyenne de HSv

0,5 à 0,7

0,6 à 0,9

0,7 à 0,9

1 à 1,3

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

19

2.2.4 L’uni Il dépend principalement des conditions de répandage (choix des moyens et soins apportés à l’exécution) ainsi que de l’uni de la couche précédente. Le compactage influence d’autant plus l’uni que le tassement de la couche, sous l’action des compacteurs, est important. Ce tassement augmente avec l’épaisseur de la couche et diminue avec l’efficacité du précompactage opéré par le finisseur. La détérioration de l’uni par le compactage est liée aux modalités d’emploi de l’atelier (schéma de balayage, réglage des matériels, dispositifs de conduite, etc.). Les précautions à prendre pour le choix des engins et leurs conditions d’emploi sont données au paragraphe 2.4.2.

2.2.5 La perméabilité La perméabilité des enrobés drainants est assurée par la formulation du mélange. Le compactage des enrobés drainants demande peu d’énergie ; il est cependant toujours nécessaire. Il ne doit pas être réduit ou, a fortiori, supprimé pour respecter la spécification de perméabilité. La perméabilité des enrobés drainants est actuellement appréciée par l’essai au drainomètre qui donne la vitesse de percolation (NF P 98-254-3)

2.3

DONNÉES RELATIVES AUX CONDITIONS DE FABRICATION ET DE MISE EN ŒUVRE DE L’ENROBÉ Comme indiqué au paragraphe 2.1.2, la température est le paramètre d’état de loin le plus important vis-à-vis du comportement au compactage de l’enrobé. Les conditions de fabrication et de mise en œuvre qui influent sur la température et son évolution dans le temps sont donc déterminantes.

2.3.1 Conditions de fabrication, de transport et de répandage Il n’entre pas dans les objectifs de ce document de s’intéresser à la fabrication, au transport ou aux méthodes et moyens de répandage, mais il est clair que la qualité de ces opérations, et notamment celle du répandage, influe sur les résultats du compactage. Les dispositions prises en amont doivent permettre d’assurer l’homogénéité de l’enrobé, en terme de composition et de température.

2.3.2 Précompactage L’intérêt principal du précompactage réside dans l’amélioration de l’uni, il est donc conseillé et particulièrement recommandé dans le cas de couches d’entretien ou de renforcement à partir de 4 à 5 cm d’épaisseur.

20

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Le précompactage implique l’utilisation simultanée des dameurs et de la vibration de la table et un fonctionnement régulier et sans arrêt prolongé du finisseur. En pratique, à l’exception des enrobés drainants, deux cas peuvent être distingués lorsque cela est nécessaire : – l’un dit « faiblement précompacté » tel que les deux premières passes du compacteur utilisé en tête de l’atelier conduisent à un tassement supérieur à environ 10 % de l’épaisseur répandue, – l’autre « fortement précompacté » correspondant à un tassement, par les moyens définis précédemment, inférieur à environ 10 % de l’épaisseur répandue.

2.3.3 Épaisseur de la couche à compacter L’épaisseur moyenne, surtout lorsqu’elle est faible, a une influence considérable sur la vitesse de refroidissement de l’enrobé (cas des couches de roulement notamment et des travaux de reprofilage). La durée utile de compactage Dc est alors étroitement liée à l’épaisseur de la couche. Dc est le temps durant lequel la température de l’enrobé reste à l’intérieur de l’intervalle : température de répandage — température minimale de fin de compactage.

2.3.4 Conditions météorologiques Les conditions météorologiques interviennent sur la vitesse de refroidissement de l’enrobé. La prise en compte d’une façon précise de l’influence des conditions météo implique la mesure de la température de l’enrobé au sein de la couche compactée de façon à préciser la durée utile de compactage Dc. En terme de prévision, pour démarrer une journée de travail ou pour réaliser la totalité de l’application sur un petit chantier, trois situations météorologiques sont distinguées à partir des seules évaluations de la vitesse du vent et de la température de l’air (tableau 5). Les situations = et + sont directement prises en compte dans les conditions de compactage des couches de roulement et de liaison (tableaux 6 et 7). La pluie contribue également à diminuer la durée maximale de compactage. D’autres considérations que la qualité du compactage (sécurité, collage des couches notamment) limitent la mise en œuvre de l’enrobé par temps de pluie (ou par temps froid). Lorsqu’elle est autorisée par pluie fine par exemple, il convient de bien déterminer, par mesure de la température, la durée utile de compactage.

Tableau 5 – Situations météorologiques

Vent Température (air) °C

Léger < 20 km/h

Moyen 20 à 50 km/h

Fort > 50 km/h

< 5°

—

— —

5 à 20°

=

=

—

> 20°

+

= =

—

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

—

—

21

2.3.5 Géométrie (tracé en plan — profil en long — profil en travers) La largeur de répandage associée à l’épaisseur mise en œuvre et au débit de la centrale sert à déterminer l’atelier de compactage et à définir le plan de balayage (cf. paragraphe 3 — Réalisation pratique du compactage). La géométrie en terme de pente du profil en long ou de pente du profil en travers (virage relevé) et de rayon des virages est également à considérer pour choisir les compacteurs et leur mode d’emploi : motricité, cylindre à effet différentiel, rayon de braquage, type d’articulation. Des dispositions particulières doivent être adoptées dans les situations suivantes : – virage de faible rayon (< 15 m ou cas de profil en travers relevé), – pente ou rampe importante (> 8 %).

2.3.6 Conditions relatives au sol support La portance du support a généralement peu d’influence sur le compactage de l’enrobé (dans la gamme de déformabilité imposée par ailleurs pour une bonne tenue de la structure). Un cas particulier concerne le compactage d’enrobés sur les tabliers de pont sur lesquels, pour des raisons de sécurité, l’utilisation de compacteurs vibrants traditionnels est interdite. Par contre, la géométrie du support dont dépend en fait l’épaisseur de la couche à compacter influe sur la qualité du compactage en l’occurrence, l’uni. Les normes produits et le guide d’application des normes donnent les valeurs maximales des déformations permanentes admissibles du support sous la règle de 3 m.

2.3.7 Environnement du chantier Selon que le chantier est plus ou moins encombré (circulation, ouvrages existants, raccordements…) le coefficient de rendement des compacteurs (K.) peut varier de façon importante, par exemple, de 0,85 à 0,50. Ce point est à prendre en compte pour le dimensionnement de l’atelier mais aussi et surtout au niveau de la préparation et de l’organisation du chantier d’application. Il est à noter que ne sont pas développés ici les aspects relatifs aux nuisances induites par le compactage aux ouvrages ou habitations voisines. Les compacteurs vibrants à vibration circulaire sont déconseillés en site urbain.

2.4 DONNÉES RELATIVES AUX COMPACTEURS La norme NF P 98-705 définit les différents types de compacteurs.

2.4.1 Classification des compacteurs La classification des compacteurs est donnée par la norme NF P 98-736.

22

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Les compacteurs les plus utilisés pour le compactage des enrobés sont les compacteurs tandems vibrants VT1 et VT2, les compacteurs à pneus P1 et les compacteurs mixtes VX1.P0 ou VX2.P1. Le recours aux compacteurs VT3 est relativement peu fréquent. Les compacteurs vibrants monocylindres ne sont pratiquement pas utilisés en raison de leur faible débit comparativement aux compacteurs vibrants tandems et de la présence des pneus. L’efficacité d’un compacteur donné, définie en terme de nombre de passes à effectuer en chaque point de la surface à compacter, est étroitement liée à la classe du compacteur (cf. tableaux 6 et 7 de compactage). Il faut également considérer certains paramètres géométriques (largeur de compactage) pour définir l’atelier de compactage, composé de plusieurs compacteurs. Les fiches d’identification données en annexe, pour chacun des types utilisés le plus couramment, rappellent les critères de classification : ➣ Compacteur de largeur supérieure à 1,30 m : Compacteurs statiques Annexe Les compacteurs vibrants utilisés sans vibration Compacteurs vibrants (à cylindre lisse) Annexe Compacteurs à pneumatiques Annexe

1 classés de S0 à S3 selon M1/L. peuvent être classés dans cette catégorie. 2 classés VT0 à VT3 selon M1/L et A 0 . 3 classés PL0, P0, P1 ou P2 selon la charge par roue. Compacteurs mixtes (vibrant + pneus) Annexe 4 classés (VXi). (Pj) selon les caractéristiques de la partie « vibrante » et de la partie « pneumatique ».

➣ Compacteurs de largeur inférieure à 1,30 m (petits matériels) : Compacteurs vibrants tandems Plaques vibrantes

Annexe 5 Annexe 6

classés PV1 à PV4. classés PQ1 à PQ4.

Remarques : L’attention est attirée sur le fait qu’un même compacteur vibrant peut être rangé dans plusieurs classes selon le moment d’excentrique utilisé. Par construction, la fréquence de fonctionnement peut varier mais, pendant le compactage, elle doit toujours être égale au maximum autorisé par le constructeur pour la condition de moment d’excentrique employé. Les compacteurs vibrants monocylindres (VM) peuvent également être utilisés à condition de disposer des équipements spécifiques nécessaires (cf. paragraphe 2.4.2). Les nombres de passes des tableaux 6-7 et 8 donnés pour les compacteurs tandem (VT) sont alors à multiplier par deux (un essieu vibrant pour VM contre deux pour VT).

2.4.2. Équipements spécifiques pour le compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud Les compacteurs doivent, dans certains cas, être équipés de dispositifs spécifiques pour assurer la qualité de la couche compactée. C’est notamment le cas pour garantir l’esthétique de la surface compactée, les caractéristiques d’uni ou encore le pourcentage de vides au voisinage des bords ou des joints. • Systèmes destinés à éviter le collage de l’enrobé sur les pneumatiques, les cylindres métalliques ou les plaques Pour les compacteurs pneumatiques, des jupes suffisamment près du sol (fig. 5) assurent le maintien en température. En début de compactage, un produit anti-collage est pulvérisé sur les pneumatiques tant qu’ils n’ont pas atteint une température suffisante.

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

23

Pour les compacteurs vibrants ou statiques, un système de pulvérisation d’eau est à utiliser en permanence pour maintenir humide, mais sans plus, le bandage métallique (il ne faut pas mouiller l’enrobé). L’attention est attirée sur l’intérêt du bon fonctionnement de ces dispositifs. Une panne sur le système de pulvérisation implique l’arrêt immédiat du rouleau ; pour des raisons de sécurité évidentes et impératives, toute intervention sur le système de pulvérisation doit être effectuée à l’arrêt. Pour les plaques vibrantes, la pulvérisation d’eau, parfois utilisée, peut être avantageusement remplacée par un revêtement anti-adhésif. • Dispositifs destinés à éviter le fluage du bord de la bande compactée Les deux procédés suivants sont utilisés : – La roue de compactage latérale (fig. 5 et 6) qui peut équiper aussi bien un compacteur à pneus qu’un compacteur vibrant. – Le décalage entre cylindre avant et cylindre arrière (pour un tandem) ou entre le train de pneumatiques et le cylindre vibrant (pour un compacteur mixte) qui est obtenu soit par la « marche en crabe » (fig. 7) soit par le déport latéral de l’articulation centrale. Ce dispositif est moins efficace que le précédent. Bien entendu, pour être efficace, ces dispositifs nécessitent une visibilité suffisante pour assurer un bon positionnement du compacteur par rapport à la couche à compacter.

Figure 5 – Compacteur à pneumatiques : jupes de maintien en température et roulette latérale.

24

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

bord de la chaussée

translation

déport latéral (marche en crabe) Figure 7 – Marche en crabe.

Figure 6 – Roulette latérale pour compacter le bord de la couche et éviter le fluage de l’enrobé. Une bonne visibilité est nécessaire pour la conduite du compacteur.

• Dispositifs destinés à limiter le cisaillement de l’enrobé dans les virages – L’effet différentiel sur les cylindres (moteurs ou non) autorise, dans une trajectoire en courbe, une vitesse circonférentielle différente entre les deux demi-parties du cylindre. L’effet différentiel peut exister sur un seul ou les deux essieux d’un compacteur tandem (fig. 8). – Les systèmes directionnels ne sont pas tous équivalents : Les tandems équipés d’articulation par pivots ou associant une articulation centrale et un déport latéral sont les plus performants (fig. 9).

[7]

Figure 8 – Compacteur tandem équipé d’un système différentiel sur les deux cylindres.

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

25

pivots

pivot

articulation centrale

articulation centrale + pivot

articulation centrale + déport

chassis pivot cylindre

cylindre

Figure 9 – Différents systèmes d’articulation des compacteurs tandems.

• Dispositifs destinés à limiter les risques de dégradation de l’uni L’opération de compactage étant effectuée sur un matériau ayant de faibles caractéristiques mécaniques (induites par la température de compactage qui doit être relativement élevée), les risques de détérioration de l’uni sont nombreux. Outre le savoir-faire du conducteur, les équipements suivants permettent de les limiter : – système d’arrêt de la vibration avant arrêt de la translation et de mise en marche différée ou progressive de la vibration au moment du démarrage du compacteur (temporisation) ou après inversion du sens de marche, – système d’accélération et de décélération progressive lors des inversions de sens de marche, – système d’arrêt de la vibration ou d’ajustement de la fréquence pour limiter ou annuler le désacouplage de la masse vibrante par rapport à la couche compactée, – système d’asservissement de la force appliquée par le cylindre vibrant pour limiter ou annuler le désacouplage. Le désacouplage du cylindre vibrant apparaît lorsque le module de déformation de l’enrobé (la raideur de la structure) est élevé suite au compactage et au refroidissement. Un désacouplage prononcé qui se traduit par des amplitudes exagérées ou rebonds est préjudiciable à l’uni de la couche. • Autres dispositifs La visibilité offerte au conducteur est étroitement liée à la morphologie de l’engin et à la conception de la cabine ; elle peut être améliorée par des dispositifs spéciaux (déplacement du siège, etc.). Une bonne visibilité est nécessaire pour des raisons de sécurité ; elle a également une influence notable sur la qualité du travail (compactage des joints, raccordement aux ouvrages existants en site urbain notamment). Le choix de l’engin de compactage doit bien entendu tenir compte des conditions de chantier (fig. 10). D’autres dispositifs d’aide à la conduite équipant le tableau de bord peuvent être très utiles pour le respect du plan de balayage ou/et le contrôle NF P 98-771 (enregistrement des paramètres de compactage). Figure 10 – La plaque avec élargisseurs permet de s’approcher au plus près du mur.

26

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

 DÉFINITION ET CONDITIONS DE RÉALISATION PRATIQUE DU COMPACTAGE

La diversité des compacteurs et leurs différentes combinaisons pour former des ateliers offrent de nombreuses solutions pour choisir le matériel de compactage et ses modalités d’emploi. L’attention est toutefois attirée sur l’intérêt d’utiliser, sur un chantier donné, un atelier faisant appel au plus petit nombre possible de modèles différents de compacteurs (un ou deux, par exemple) de façon à en faciliter la gestion. Sur une surface donnée, le compactage peut être effectué par un seul compacteur effectuant le nombre de passes permettant d’atteindre la qualité requise ou par plusieurs compacteurs (généralement deux) effectuant chacun un nombre de passes déterminé. Dans ce dernier cas, deux modes d’emploi des matériels sont utilisés : – le premier consiste à affecter une zone distincte à chaque compacteur, chacun pouvant alors évoluer à sa vitesse propre ; – le second consiste à compacter simultanément avec les compacteurs se suivant, avec une interdistance quasi constante. Ce mode impose une seule vitesse de translation. Le compactage au moyen de compacteurs de classe ou de type différents évoluant sur des zones distinctes pour effectuer chacun la totalité du compactage est fortement déconseillé ! (fig. 11). Lorsque les matériels sont tous du même modèle, l’atelier est dit « simple ». Lorsque l’atelier est composé de plusieurs matériels de divers types ou de diverses classes, il est dit « composite ».

Finisseur

Finisseur

Largeur compactée au moyen du compacteur A

Largeur compactée Largeur compactée par A par B

Largeur compactée au moyen des compacteurs B et A

OUI

NON

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Figure 11 – Utilisation de compacteurs de classes ou de types différents.

27

3.1 TABLEAUX DE COMPACTAGE Les tableaux 6, 7, 8 donnent les nombres de passes de compacteurs à respecter pour atteindre la qualité requise et l’ordre de grandeur des vitesses de translation pour les différentes classes des matériels (NF P 98-736) utilisés en atelier simple ou en atelier composite. Il s’agit des ateliers les plus fréquemment rencontrés pour le compactage des couches de roulement, de liaison ou d’assises. Les valeurs données pour le nombre de passes et la vitesse de translation résultent des connaissances générales et de la capitalisation des nombreux contrôles et constatations effectués sur chantier. Les cases grisées dans les tableaux correspondent à des ateliers inadaptés pour le cas de chantier correspondant. Les cases sans indication ne correspondent pas à des interdictions d’emploi du ou des compacteurs, mais résultent d’une expérience insuffisante. Ces tableaux peuvent, le cas échéant, être complétés à partir d’une expérience locale précise. Les valeurs de vitesse de translation données sont des ordres de grandeur, elles peuvent être ajustées sur chantier de façon à faciliter l’organisation de l’atelier (sécurité, simplification des consignes données aux conducteurs…) et ce dans les limites suivantes : – pour les compacteurs à pneus, V réelle peut varier dans la plage V tableau + 10 % à – 30 %, – pour les compacteurs vibrants, V réelle peut varier dans la plage V tableau + 25 % à – 10 %, – pour les compacteurs statiques, V réelle peut varier dans la plage V tableau ± 30 %. Bien entendu, une fois fixée, pour une organisation de chantier donnée, V est à maintenir constante. Par exemple à ± 5 % ou ± 10 % près, selon les dispositifs d’aide à la conduite équipant le compacteur. La valeur préconisée pour le nombre de passes correspond au minimum à appliquer en tout point de la surface à compacter avant que la température de l’enrobé ne devienne inférieure à la température minimale de compactage. Ce nombre de passes peut localement excéder de 20 à 30 % la valeur minimale. Pour les enrobés de couche de liaison et de couches de roulement, les tableaux 6 et 7 donnent un ordre de grandeur de la durée de compactage Dc (temps de refroidissement de l’enrobé entre la température de répandage et la température minimale de compactage) pour les conditions météorologiques + ou =. Dans le cas de conditions météorologiques défavorables, il convient de mesurer la température de l’enrobé pour déterminer Dc. Certaines particularités sont signalées en remarque dans les tableaux 6, 7 et 8. Lorsqu’elles concernent un compactage supplémentaire, il s’agit d’une à trois passes de compacteur statique S0 ou S1 dont l’action en terme d’évolution de la compacité est négligeable, mais dont l’intérêt est réel pour effacer les traces laissées par le compacteur à pneumatiques ou pour assurer la qualité du cloutage dans le cas des BBC. Pour les chaussées aéronautiques, les deux à quatre passes mentionnées en fin de phase de compactage ont pour but d’éviter des déformations permanentes ultérieures. Ces compactages supplémentaires sont évidemment à demander au niveau du CCTP. Les sables enrobés — le plus souvent utilisés en couche antifissure — sont généralement compactés au moyen de compacteurs statiques de classe S0 ou S1.

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Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

29

4à6

8

BB Dr (5)

BBS (6)

BBS (6)

15

40

30

45

25

20

30

15

30

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

8

5

6

5

3

4

3

S1

9 (2)

9 (4)

9 (2)

P0

6

7 (2)

10

10 (2)

10 (2)

10 (4)

7 (4)

7 (2)

P1

8 (2)

8 (2)

8 (2)

P2

pneumatique (8)

8 (9)

3

7

7

3

3

VT0

4

8 (9)

8

8

8

4

4

VT1

5 (9)

4

4

VT2

vibrants tandems

COMPACTEURS (type et classe)

8 (9)

7 (4)

7

7

VX1P0

9

5

6 (9)

9

9

7 (4)

5 (4)

5

5

VX1P1

Atelier inadapté

5

5

5

VX2P1

Mixtes vibrant + pneus

NOMBRE DE PASSES

Pas de mise en oeuvre si météo Effectuer 3 passes de S0 après passage du compacteur à pneumatiques Effectuer 1 passe de S0 ou S1 avant le compactage indiqué (peut être effectué le cas échéant par le tandem vibrant sans vibration). Effectuer quelques passes de S0 pour effacer les traces laissées par le compacteur à pneumatiques. Le compactage des joints doit être réalisé avec soin, les joints ne sont pas badigeonnés. Le compactage pneus en tête est à éviter. Les températures de fabrication et de fin de compactage sont plus élevées pour le BBME que pour BBSG Ces compacteurs à pneumatique ne peuvent pas être utilisés sur les enrobés au bitume polymère. Effectuer 2 à 4 passes de P1, voire de P2, en fin de compactage à la température de fin de compactage.

30

20

30

15

15

20

8

15

10

S0

3

=

+

5

statiques

VITESSE DE TRANSLATION km/h

Continu BBA Discontinu

7à9

3à4

BBC 0/10 (1)(3)

BBSG ou BBME (7)

6

BBC 0/6 (1) (3)

6à7

3

BBM A/B/C

BBSG 0/10 ou BBME (7)

2à3

3à5

BBTM (1)

1à2

Épaisseur (CM)

BBUM (1)

Matériau

Estimation Dc min (Météo)

6

8 + 3

8 + 3

8 + 3

8 + 3

4

P1 + VT1

4

6

4 + 6 (4)

5 + 7 (4)

5 + 7 (4)

5 + 7 (4)

4 + 9 (4)

3 + 5 (4)

5 + 7

VT1 + P1

4

6

4 + 4 (4)

5 + 5 (4)

5 + 5 (4)

5 + 5 (4)

3 + 5 (4)

5 + 5

Vt1 + P2

ATELIERS COMPOSITES

TABLEAU 6 – TABLEAU DE COMPACTAGE — ATELIERS TYPES — Nombre de passes et vitesse de translation COUCHES DE ROULEMENT

6

6 + 3

6 + 3

6 + 3

4

P2 + VT

30

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

3à5

6à9

7à9

BBSG

BBME

15

=

40

30

30

20

Météo –

20

+

4

7

VT0

4

7

7

7

4

VT1

Vibrants tandems

4

5

5

3

VT2

5

7

VX1P0

5

9

9

5

VX1P1

Mixtes

COMPACTEURS (type et classe)

(4) Effectuer quelques passes de S0 pour effacer les traces laissées par le pneu.

Vitesse de translation (km/h)

3à5

BBM

Épaisseur (CM)

BBM

Matériau

Estimation Dc min (Météo)

5

5

5

VX2P1

6

5

9 + 3

P0 + S0

6

5

10 + 3

10 + 3

7 + 3

P1 + S0

NOMBRE DE PASSES

6

5

8 + 3

8 + 3

P2 + S0

4

6

5 + 7

5 + 7 (4)

5

VT1 + P1

6

4

8 + 3

8 + 3

P1 + VT1

ATELIERS COMPOSITES

TABLEAU 7 – TABLEAU DE COMPACTAGE - ATELIERS TYPES — Nombre de passes et vitesse de translation COUCHES DE LIAISON

4

6

5 + 5

5 + 5 (4)

VT1 + P2

6

4

6 + 3

6 + 3

P2 + VT1

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

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TABLEAU 8 – TABLEAU DE COMPACTAGE - ATELIERS TYPES – Nombre de passes et vitesse de translation COUCHES D’ASSISES

3.2 PRÉDIMENSIONNEMENT DE L’ATELIER DE COMPACTAGE Il peut être utile d’effectuer une évaluation de l’atelier de compactage alors que tous les facteurs influant sur son dimensionnement ne sont pas précisément connus (étude technique de l’entreprise, jugement des offres par le maître d’œuvre, etc.). Bien entendu, la référence à des chantiers antérieurs identiques ou très voisins peut être une méthode d’étude, il est également possible d’utiliser les tableaux précédents. La nature et l’épaisseur moyenne e (cm) de la couche à réaliser et le matériau étant connus, on peut, à partir de la lecture du tableau de compactage concerné, choisir les classes de matériels adaptés avec leurs conditions théoriques d’emploi (nombre minimal de passes n et vitesse de translation V km/h) et calculer (pour une classe donnée) le nombre N de compacteurs nécessaires pour l’atelier au moyen de la relation : Q⋅n 1 N = -------------------------------------- ⋅ ---10 ⋅ e ⋅ V ⋅ ρ ⋅ L K La valeur du coefficient global de rendement K est à fixer en fonction des incertitudes qui pèsent sur le débit réel probable de la centrale (Q en t/h) et sur la largeur de compactage des compacteurs (L en m). 0,6 est un ordre de grandeur raisonnable pour K. La masse volumique apparente ρ (t/m3) est toujours connue avec une précision suffisante. Remarque : Dans le cas d’un atelier composite, le nombre de compacteurs est à déterminer pour chaque type de matériel constituant l’atelier. Un exemple de prédimensionnement est traité au paragraphe 3.4 ci-après.

3.3 DIMENSIONNEMENT ET FONCTIONNEMENT DE L’ATELIER DE COMPACTAGE La nécessité d’effectuer le compactage dans un délai après répandage strictement délimité, notamment dans les cas de couches de faible épaisseur, impose une organisation de chantier rigoureuse assurée par des consignes claires et faciles à appliquer pour les conducteurs d’engins. Ces consignes doivent être aussi cohérentes avec les objectifs de qualité et donc avec les conditions d’utilisation des compacteurs qui les garantissent. Ce n’est qu’à partir des conditions réelles de réalisation du chantier que les modalités de compactage peuvent être précisément définies.

3.3.1 Schéma de compactage Pour utiliser au mieux la durée de compactage Dc (temps durant lequel la température de l’enrobé est supérieure à la température minimale de compactage) le « plan de compactage glissant » doit être utilisé. À chaque aller, le compacteur se rapproche au plus près du finisseur et opère son inversion de marche pour reculer quasiment dans les mêmes traces (décalage d’un pneu dans le cas d’un compacteur à pneus). Il effectue ses allers et retours entre deux points se

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déplaçant à la vitesse du finisseur. Les manœuvres de décalage (changement de bande) sont toujours effectuées sur la partie la plus refroidie de l’enrobé. La distance minimale entre le premier compacteur et le finisseur doit être compatible avec la sécurité, elle peut aussi être fixée (couches épaisses) par la stabilité de l’enrobé. Même dans le cas de couche épaisse (assises de chaussées), il convient d’appliquer le plan glissant (de préférence à un compactage par zones successives distinctes) pour garantir l’uni de la couche. Le schéma de balayage doit être conçu pour que le nombre minimal de passes prévu en tout point soit supérieur au nombre de passes préconisé et cela de la façon la plus homogène possible aussi bien dans le profil en travers que dans le profil en long. • Déplacement dans le profil en travers Un compacteur donné peut compacter une ou plusieurs bandes dans le profil en travers ; il est également possible qu’une bande soit compactée par deux compacteurs de même modèle (c’est le cas, par exemple, de la bande centrale lorsqu’il faut trois ou cinq largeurs du compacteur pour couvrir la largeur du chantier et que deux compacteurs suffisent pour assurer le nombre de passes). Le recouvrement entre deux bandes adjacentes doit être au moins de 15 à 20 cm (fig. 12). Le nombre maximal de bandes compactées par un même matériel peut raisonnablement être fixé à trois. Dans ce dernier cas, il est généralement recommandé, pour limiter la dispersion du nombre de passes dans le profil en long, de revenir sur la première bande après avoir effectué le retour sur la dernière (fig. 12). • Nombre de passes en tout point de la surface compactée Le rapport des vitesses de translation du finisseur Vf et du compacteur Vm détermine le nombre total de passes que peut réaliser le compacteur dans le profil en travers (nt). Vm n t = -----Vf

à ± 1 passe près,

Position du finisseur lors de l'inversion Zones de manœuvre Lf.

Longueur efficace de la passe LP

A

2 Lf.

Finisseur

Lr Largeur de répandage

1

4

B

3

2 1

6

C

V

4

3

5

Compacteur

5

Vf

Position finisseur lors de l'inversion de marche 1/2

 .... N° de la passe ABC

Bandes de compactage Figure 12 – Schéma de compactage pour un compacteur de l’atelier (exemple) Cas d’un compacteur unique utilisé sur trois bandes.

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Vm étant la vitesse de translation moyenne du compacteur sur la longueur efficace de la passe (fig. 12) ; elle est différente de V sa vitesse de travail. Vm prend en compte le temps nécessaire aux inversions de sens de marche et aux manœuvres : Vm = 0,8 à 0,9 V selon le schéma de balayage, la dextérité du conducteur et les dispositifs d’aide à la conduite. Le nombre de passes n effectué en tout point de la surface à compacter dépend de nt et du nombre de bandes, mais aussi du mode de décalage utilisé. Sur la base du mode de déplaceVm ment correspondant à celui de la figure 12, n est donné par la figure 13 en fonction de -----Vf pour un compactage s’effectuant sur une, deux ou trois bandes. On doit alors vérifier : n (mini) = n préconisé (cf. tableau 6 à 8) Il convient de remarquer que le « plan de compactage glissant » ne garantit pas en lui-même un nombre de passes homogène. Dans le cas d’un mode d’emploi des compacteurs quelque peu particulier (utilisation d’un compacteur à plusieurs tâches, plusieurs compacteurs intervenant sur une même bande…) il convient de simuler le schéma de balayage pour déterminer la distribution du nombre de passes sur chaque bande. La méthode graphique donnée en annexe 7 peut être utilisée. Dans le plan temps-distance, il est aisé de figurer les allers et retours affectés à chaque bande et de déterminer le nombre de passes en tout point de la surface à compacter pour obtenir le nombre minimal de passes effectué sur les zones les moins compactées. Il convient également de vérifier que localement le nombre de passes effectué n’est pas trop élevé. Une valeur maximale du nombre de passes de 1, 2 à 1, 3 n préconisé peut être admise.

n Lc ⭐ L 15 1 compacteur pour 2 bandes L < Lc < 2 L – 0,20

10

1 compacteur pour 3 bandes 2 L – 0,20 < Lc < 3 L – 0,40 5

Vm Vf 5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

L = Largeur de chantier affectée au compacteur. Lc = Largeur de compactage du compacteur. Vm Figure 13 – Nombre de passes effectuées en tout point de la surface compactée en fonction de -------- . Vf

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• Longueur de la passe La longueur maximale efficace de la passe Lp (cf. fig. 12) est déterminée par la durée maximale de compactage Dc, la vitesse d’avancement du finisseur et la distance minimale entre le compacteur et le finisseur Lf. Lp ⭐ Dc . Vf – Lf Dans le cas d’un atelier, il faut évidemment considérer Lp pour le compacteur le plus éloigné du finisseur (fig. 14). Un atelier composite peut être conçu avec les compacteurs effectuant leurs allers et retours à la même vitesse et n’étant séparés que par la distance nécessaire pour assurer la sécurité (« compacteurs groupés ») ou être conçu avec les compacteurs utilisés sur deux zones distinctes (« compacteurs séparés »). Dans ce dernier cas, les vitesses de translation, nombres de passes, largeurs d’engins peuvent être optimisés et adaptés à chaque type de compacteur.

température = température minimale de compactage

Rebroussement compacteur (A) Rebroussement compacteur (B)

⭓0

Lp compacteur (B)

Vf zone de sécurité

COMPACTEURS « GROUPÉS »

Lf (A)

Vf ⭓0

Lp (B)

(B)

(A)

Lp (A)

Lf (A)

COMPACTEURS « SÉPARÉS » Figure 14 – Zones d’évolution des compacteurs dans le cas d’un atelier « compacteurs groupés ou compacteurs séparés ».

3.3.2 Dispositions particulières Les savoir-faire, tours de main des chefs de chantier et conducteurs d’engin permettent, le plus souvent, de faire face aux nombreuses situations particulières des divers cas de compactage. Les indications ci-après sont essentiellement données pour souligner une nécessaire vigilance en la matière et ne pas oublier les conséquences en terme de dimensionnement de l’atelier de compactage, des choix faits pour traiter ces points particuliers. • Réalisation des joints ➣ Les joints longitudinaux peuvent être compactés de deux façons différentes. Le premier aller et retour peut être effectué avec le bandage circulant sur la bande déjà compactée et refroidie avec un débord de 10 à 20 cm sur la couche venant d’être répandue (fig. 15). La couche est ensuite compactée selon un schéma allant du bord extérieur vers le joint (cf. fig. 11), y compris le joint. Le premier aller et retour peut être effectué avec un compacteur vibrant VT0 ou un compacteur statique, S0 ou S1 (qui peut être un rouleau vibrant VT1, VT2 ou VT3 utilisé sans vibration). Une autre méthode consiste à s’approcher du joint en commençant le compactage par le bord extérieur (opposé au joint). Le passage du compacteur sur le joint doit alors être

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Figure 15 – Compactage du joint froid.

effectué avec un faible débord sur l’enrobé refroidi, 10 à 20 cm au maximum. Cette dernière méthode n’affecte pas le rendement de l’atelier de compactage. Les joints ne sont jamais compactés au moyen du compacteur à pneus. ➣ Les joints transversaux sont à compacter en travers du sens de pose au moyen d’un petit rouleau lorsque l’espace ne permet pas aux engins utilisés pour le compactage courant de manœuvrer. La première passe est faite avec le bandage circulant sur la couche froide et débordant d’une dizaine de cm sur l’enrobé chaud non compacté. Le rouleau effectue ensuite des allers et retours jusqu’à couvrir une largeur égale à sa longueur de génératrice diminuée de 10 à 20 cm. Si l’on utilise les compacteurs du chantier le joint doit être compacté avec les cylindres à jantes métalliques exclusivement, les passes étant réalisées toujours à partir de l’enrobé froid et avec un léger biais par rapport à la ligne du joint. Dans le cas d’une mise en œuvre en pleine largeur avec des finisseurs décalés, il est recommandé de réaliser le premier aller et retour concernant le joint chaud, avec le premier compacteur de l’atelier circulant sur le joint compacté, alors que le reste de la largeur répandue a reçu deux passes de compacteur (fig. 16). La suite du compactage est conduite sans se préoccuper du joint (mais en conservant le recouvrement des bandes dans le profil en travers comme indiqué au paragraphe 3.3.1).

Figure 16 – Réalisation du premier aller et retour dans le cas d’une mise en œuvre avec deux finisseurs décalés [9].

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• Prise en compte de la géométrie Dans les virages de faible rayon (cf. paragraphe 2.3.5), outre l’utilisation de compacteurs équipés de système différentiel sur les cylindres, il convient de prévoir de commencer le compactage côté intérieur et, si nécessaire, il faut diminuer la vitesse de translation de façon à avoir un braquage suffisamment lent. Les manœuvres de décalage (côté enrobé froid) sont faites si possible sur la ligne droite précédant le virage. Sur les fortes rampes (cf. paragraphe 2.3.5) et dans le cas où le compacteur dispose d’un seul essieu moteur, le compactage est effectué avec l’essieu moteur orienté, à l’opposé du finisseur. L’utilisation de tandems à deux bandages moteurs est recommandé. • Schéma de balayage particulier Dans le cas de couches relativement épaisses où le risque de fluage latéral existe et en l’absence de compacteurs équipés de roulettes latérales, il est possible de travailler, en laissant à proximité des bords, une bande non compactée de 30 à 40 cm de largeur qui recevra un premier aller et retour de compacteur après que le reste de la largeur répandue ait également été compactée par un aller et retour de compacteur (fig. 17). Cette pratique a évidemment une répercussion sur le coefficient de rendement du compacteur. Il y a lieu d’attirer l’attention sur le fait que la bande de 30 à 40 cm de largeur doit être compactée dès la réalisation de la troisième passe sur l’enrobé adjacent. Une attente trop longue pour compacter cette bande peut conduire à une fissure longitudinale.

Figure 17 – Schéma de compactage dans le cas de risque de fluage [9].

3.3.3 Cas particuliers • Compactage sur les ouvrages d’art L’enrobé mis en œuvre sur ouvrage d’art est généralement dans un état « faiblement pré compacté ». Il ne faut donc pas compter sur la couche de roulement pour effacer les défauts d’uni du support. Le compactage est normalement effectué au moyen d’un compacteur à pneumatiques P0 ou P1 sauf dans le cas d’enrobé au bitume polymère. L’emploi de rouleaux vibrants spéciaux à vibration horizontale (système oscillant) ou à vibration dirigée fortement inclinée par rapport à la verticale (> à 60°, par exemple) peut également être autorisé. Le recours aux rouleaux vibrants classiques de classe supérieure à V0 n’est pas envisageable en l’état actuel des connaissances ; les compacteurs VT0 ou VX0.P1 ou VX0.P0 peuvent être utilisés pour des couches relativement épaisses (épaisseur ⭓ 6 cm).

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• Compactage des chaussées aéronautiques Les pourcentages de vides, à obtenir en couche de roulement, sur la planche de référence (ou de vérification) réalisée selon la norme NF P 98-150 ou X PP 98-151, doivent être compris entre 3 et 7 % (BBA 0/10 C et BBA 0/14 C) et entre 5 et 9 % (BBA 0/10 D et BBA 0/14 D). Les pourcentages de vides près d’un joint de construction seront inférieurs ou égaux à 9 %. Le compactage des joints de construction est particulièrement important ; les défauts à ce niveau sont la première cause de dégradation des couches de roulement bitumineuses.

3.3.4 Recours aux planches d’essais Les indications fournies par les tableaux de compactage et l’expérience locale doivent limiter le recours aux planches d’essais. Elles ne sont à envisager qu’après une étude détaillée de l’ensemble des conditions de compactage concluant à l’impossibilité d’assimiler le cas de compactage à un cas connu. Dans l’affirmative, il y a lieu d’élaborer un plan d’expérience (fondé sur l’étude détaillée mentionnée ci-dessus) et de s’assurer que les moyens mis en œuvre sont suffisants pour apporter une réponse aux questions posées (nature et nombre de mesures, maîtrise des conditions expérimentales, etc.). Certains cas peuvent cependant se présenter comme : ➣ un matériel de compactage nouveau, par exemple un compacteur vibrant à efforts transmis asservi à la raideur de l’enrobé, ou, à fréquence très élevée par rapport aux engins habituellement utilisés. Il est recommandé d’éviter de se poser la question des performances d’un nouveau matériel sur un cas de compactage dont un ou plusieurs facteurs présentent une particularité. Pour une couche de roulement, outre la détermination du pourcentage de vide, il est nécessaire de contrôler la macrorugosité ; ➣ un matériau nouveau après étude approfondie en laboratoire (essais PCG indispensable) peut faire l’objet de planches d’essais sur chantier. Il est alors judicieux d’utiliser des matériels de compactage et des conditions de mise en œuvre (température notamment) a priori bien adaptés à la difficulté de compactage pressentie pour le matériau. Pour fixer les idées, il est recommandé de choisir un compacteur qui permet d’atteindre les objectifs de qualité fixés en une dizaine de passes. Le recours à des planches d’essais en début de chantier pour mettre au point un schéma de compactage ou le mode d’emploi d’un atelier original est déconseillé. Les moyens, qu’il est raisonnable de consacrer à la réalisation de planches d’essais, sont évidemment fonction des enjeux techniques et économiques et de l’importance du chantier, mais il peut être avancé que la durée consacrée à cette activité, en dehors de chantiers expérimentaux, doit rarement dépasser la journée. Les résultats des planches d’essais étant interprétés, il y a lieu d’exprimer précisément les différents facteurs définissant le cas de compactage.

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3.4 EXEMPLE DE DIMENSIONNEMENT DE L’ATELIER DE COMPACTAGE Prenons l’exemple de la mise en œuvre d’un BBSG 0/10 (NF P 98-130) pour une couche de roulement d’épaisseur moyenne 6 cm avec un débit moyen de mise en œuvre de 120 t/h.

3.4.1. Prédimensionnement À titre d’exemple, deux solutions sont envisagées ici : – la première est un atelier homogène constitué de compacteurs vibrants VT1. – la seconde est un atelier composite composé de compacteurs à pneus P1 et vibrants VT1. Les données supplémentaires nécessaires au prédimensionnement des ateliers sont estimées comme suit : – pour le matériau : – pour les compacteurs :

ρ = 2,45 t/m3 L = 1,70 m pour VT1 L = 1,90 m pour P1 b) Les nombres de passes à effectuer n et les vitesses de translation V sont tirés du tableau 6, soit :

Masse volumique de l’enrobé a) Largeur de compactage :

– huit passes de VT1 à 4 km/h pour l’atelier homogène – huit passes de P1 à 6 km/h et trois passes à 4 km/h de VT1 pour l’atelier composite. L’évaluation du nombre de compacteurs nécessaires est effectuée en appliquant la relation donnée au paragraphe 3.2 Q⋅n 1 N = -------------------------------------- ⋅ ---10 ⋅ e ⋅ V ⋅ ρ ⋅ L K Les résultats numériques : N = 1,37 pour VT1 dans le cas de l’atelier homogène et

N = 0,82 pour P1 + 0,46 pour VT1 dans le cas de l’atelier composite,

permettent de proposer les solutions suivantes pour les ateliers de compactage deux compacteurs vibrants VT1 – Atelier homogène ou un compacteur à pneus P1 + un compacteur vibrant VT1 – Atelier composite

3.4.2. Dimensionnement Le cas de l’atelier homogène est traité ci-après dans les conditions suivantes : • situation météo : Dc = 20 minutes (cf. tableau 6 et paragraphe 2.3.4), • mise en œuvre par demi-largeur : 3,50 m de largeur répandue, • vitesse d’avancement du finisseur : 3,9 m/min,

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• compactage du joint par la méthode du joint froid avec compactage du bord de bande concernant le joint — lors de la réalisation de la première demi-largeur — par un compacteur équipé d’une roulette latérale, • les deux compacteurs vibrants utilisés sont identiques, de classe VT1 et de largeur de compactage 1,45 m (L est donc inférieur à la valeur prise en compte pour le prédimensionnement).

0,32

1,45

Bande 2

FINISSEUR

Bande 3

3,50

0,32 1,45

1,45

Le schéma de compactage retenu (fig. 18) peut être défini de la façon suivante :

VF 3,9 m/mn

Bande 1

Figure 18 – Schéma de compactage.

Le compacteur I compacte en alternant deux allers et retours sur la bande 1, puis un aller et retour sur la bande 2. Le compacteur II compacte en alternant de même un aller et retour sur la bande 2, puis deux allers et retours sur la bande 3. Les compacteurs vont à la même vitesse et sont légèrement décalés dans le sens longitudinal pour effectuer les manœuvres en toute sécurité (une quinzaine de mètres). Le compacteur I est celui qui suit le finisseur le plus près. En prenant une vitesse de translation des compacteurs de 4 km/h, Vm est égal à 56,7 m/min (cf. paragraphe 3.3.1) et le nombre total de passes dans le profil en travers réalisé par un compacteur VT1 est : Vm n t = -----Vf

56 ,7 n t = ------------ = 14 ,53 , soit treize à quinze passes 3 ,9

(cf. schéma annexe 8), ce qui donne sur une bande un nombre de passes variant de neuf à onze. Ceci satisfait bien la condition n minimal ⭓ 8. Il est cependant observé que le nombre de onze passes est relativement élevé (1,37 fois 8) et il est possible de diminuer la vitesse de translation des compacteurs, tout en respectant la condition n ⭓ 8 pour améliorer « l’homogénéité » de la répartition du compactage avec

V = 3,6 km/h

(– 10 % de la vitesse donnée dans le tableau 6) Vm ≅ 51 m/min

Vm n t = ------ ≅ 13 et le nombre de passes sur une bande varie de huit à neuf passes. Vf (cf. annexe 8 bis).

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La longueur de passe Lp = 50 m permet au compacteur II de laisser une distance minimale Lf = 28 m entre lui et le finisseur, ce qui permet au compacteur I d’évoluer entre 63 et 13 m derrière le finisseur (pour ce qui concerne la partie efficace de la passe). (cf. fig. 16). La condition Lp ⭐ Dc . Vf – Lf (50 ⭐ 3,9 . 20 – 28) est bien vérifiée. Remarque : Bien entendu, dans ce cas où le plan de balayage est relativement simple, la vitesse de translation peut être ajustée à partir de la relation : A⭓S S étant la surface horaire mise en œuvre et A la surface horaire compactable au moyen des deux compacteurs VT1 garantissant au moins huit passes en tout point. Le coefficient de rendement K est évalué en tenant compte des conditions réelles du chantier 3 ,50 24 K = 0 ,85 ⋅ ------------- ⋅ ------- = 0 ,63 4 ,35 26 où – 0,85 = coefficient tenant compte des inversions de marche, manœuvres petits arrêts, ,50 – 3 ------------ = coefficient tenant compte du recouvrement dans le profil en travers, 4 ,35 24 – ------26

= coefficient tenant compte des passes supplémentaires nécessaires pour assurer huit passes au moins en tout point (ce coefficient peut être pris égal à 0,9 dans la plupart des cas). soit soit

Vm ⭓ 3,57 km/h, Vm = 3,6 km/h, Q⋅n V m ⭓ ----------------------------------- . K⋅e⋅ρ⋅L⋅N

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LES CONSIGNES DE COMPACTAGE PEUVENT DONC ÊTRE ENONCEES COMME SUIT L’atelier de compactage est composé de : 2 VT1 (désignés par leur marque et type) utilisés avec les paramètres de fonctionnement suivants : • me moment des excentriques maxi (grande amplitude) et fréquence maximale, • vitesse de translation 3,6 km/h, • longueur de passe ⭐ 50 m. compacteur I :

2AR bande proche du bord, 1 AR bande centrale, 2 AR bande proche du bord… Arrêt vibration et inversion côté finisseur à environ 13 m du finisseur, ce qui laisse 5 m environ lors de l’inversion du sens de marche.

Compacteur II : 1 AR bande centrale, 2 AR bande côté axe ou joint, et ainsi de suite avec un décalage d’une quinzaine de mètres en arrière du compacteur I. Ceci est de la responsabilité de l’entreprise qui écrit ses conditions de compactage dans son PAQ (et qui les communique aux conducteurs d’engins !). La vérification (du maître d’œuvre) peut être faite à partir de la relation A ⭓ S déjà utilisée ci-dessus. 0 ,63 ⋅ 1 ,45 ⋅ 3 600 ⋅ 2 A = ------------------------------------------------------------- = 822 m2 ; 8 S = 820 m2. Commentaire : – Il n’y a pas lieu de prendre dans la comparaison de A et S une « marge de sécurité » dès l’instant où l’évaluation de K est correctement effectuée. – L’intérêt de cet exemple est aussi de montrer la vigilance qu’il y a lieu d’accorder pour la définition et le respect du schéma de compactage pour garantir autant que faire se peut l’homogénéité de la répartition de l’énergie de compactage. – De ce point de vue, essentiel pour la qualité du travail réalisé, il est clair que le recours à des dispositifs d’aide à la conduite et de contrôle de la répartition du nombre de passes peuvent être très utiles.

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 CADRE CONTRACTUEL

Le cadre normatif relativement développé dans le domaine des enrobés hydrocarbonés à chaud et, en particulier, de leur compactage, facilite sans doute et clarifie les relations maître d’œuvre/entreprise. Cependant, la diversité des situations de chantier (taille, maîtrise des paramètres, moyens de contrôle, etc.) implique d’apporter un soin particulier à la rédaction des pièces écrites du dossier de consultation des entreprises et à la mise au point du marché. La cohérence des méthodes et moyens de contrôle prévus pour garantir la qualité de la couche compactée doit être examinée et assurée depuis le dossier de consultation jusqu’à la réception des travaux. La maîtrise des processus de fabrication et de mise en œuvre est la meilleure façon de garantir la qualité. Faut-il rappeler que la reprise d’une zone mal compactée est impossible, que la détermination du pourcentage de vides pour les couches minces (e ⭐ 5 cm) est difficile et n’est d’ailleurs pas prévue par les normes produits, que le contrôle de la masse volumique fond de couche pour les couches d’assises est relativement onéreux ! Les dispositions prises par l’entreprise pour définir et surveiller les conditions de compactage, les dispositions prises pour analyser les dérives et incidents en cours de chantier et réagir rapidement et de façon pertinente sont donc particulièrement importantes. De ce point de vue, le recours aux dispositifs d’aide à la conduite, automatismes, équipements spécifiques d’une part, aux dispositifs de contrôle embarqués, d’autre part, sont recommandés et à encourager. La qualité du contrôle extérieur est étroitement liée à la façon dont est objectivement pris en compte l’ensemble des dispositions [13]. Le fascicule 27 [10] et ses annexes (version 1996) donnent les références normatives et les éléments utiles à la rédaction des pièces écrites du dossier de consultation. Les développements donnés ci-après apportent certaines explications et permettent de fonder certains choix ou recommandations.

4.1 DÉFINITIONS La norme NF P 98-150 [5] définit les notions de planches d’essai, de vérification et de référence. Sans en modifier le sens, les précisions suivantes peuvent être apportées :

4.1.1. Planche d’essai Dans les cas les plus courants, les indications de ce guide et l’expérience locale permettent d’éviter le recours à la planche d’essai. Dans certains cas, comme par exemple, de matériels ou

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matériaux innovants ou encore de conditions de réalisation particulières, il est cependant nécessaire de réaliser une ou plusieurs planches d’essai (fig. 19). Il s’agit alors de déterminer l’influence d’un (ou plusieurs) facteur(s) définissant le cas de compactage sur une ou plusieurs caractéristique(s) définissant la qualité requise. Les planches d’essai sont à réaliser avant le démarrage du chantier (ou de la phase concernée) de façon à disposer du délai nécessaire à l’interprétation des résultats obtenus. Elles doivent être réalisées en dehors de l’ouvrage proprement dit ou être démolies, après obtention des résultats de mesure, car une telle étude implique « d’encadrer » la valeur spécifiée pour la caractéristique mesurée et donc de laisser la majeure partie des planches avec des caractéristiques non conformes.

X

X

X

X

X

X

≈4m

C’est, le plus souvent, l’influence du nombre de passes d’un compacteur (utilisé seul ou en atelier) qui est, dans le cas de grand chantier, étudiée sur planches d’essai dans le but d’en fixer la valeur. Il est alors recommandé de réaliser des mesures de masse volumique sur au moins trois états de compactage « encadrant » la valeur la plus probable (un état de compactage est défini par le nombre de passes) avec une progression géométrique du nombre de passes, par exemple quatre, huit, seize passes ou huit, seize, trente deux passes. Lorsque c’est possible, (délai de refroidissement compatible avec le délai de compactage), les mesures sont effectuées sur une même planche : six points de mesures à chaque état, dix points de mesures supplémentaires à l’état final (fig. 20). Les résultats sont présentés comme indiqué sur la figure 21.

≈ 25 m

mesure ponctuelle à chaque état (Gammadensimètre fixe ou carottage) X mesure ponctuelle supplémentaire à l'état final (GPV ou carottage) Figure 19 – Planche d’essai pour déterminer le nombre de passes.

V%

V% Objectif

Valeur moyenne V % (16 pts de mesure)

X

X

droite de régression (6 pts de mesure / état)

1

2

4

nbr de passes à réaliser 8

X X

n (Ech Log) 16

Figure 20 – Détermination du nombre de passes à réaliser.

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Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Figure 21 – Planches d’essai.

L’ensemble des facteurs définissant le cas de compactage est surveillé, l’épaisseur et la température font obligatoirement l’objet de mesures. Lorsque les délais de réalisation des mesures et du compactage n’autorisent pas une telle pratique, il faut réaliser trois planches d’essai (une pour chaque état) et effectuer au moins douze mesures de masse volumique sur chaque planche. Bien entendu, les mesures HSV sont, le cas échéant, effectuées (cf. fig. 17).

4.1.2. Planche de vérification Une planche de vérification est réalisée lorsque la définition précise des conditions de compactage est a priori possible, mais qu’un doute subsiste et que le risque encouru par un démarrage du chantier sur des bases non vérifiées est disproportionné vis-à-vis des contraintes engendrées par l’exécution d’une planche de vérification. Il s’agit d’appliquer strictement le protocole de compactage, défini a priori, sur une planche de dimensions telles que celles données sur la figure 20 (sauf si la caractéristique à vérifier est l’uni) pour déterminer la caractéristique concernée (% de vides et/ou HSV) qui est comparée à la valeur fixée a priori (valeur indiquée au CCTP ou à prendre dans la norme). Une planche de vérification doit être réalisée pour les chantiers de plus de 30 heures, éventuellement en cas de changement intervenant dans l’atelier de mise en œuvre en cours de chantier ou pour valider les moyens et méthodes de mesure du contrôle externe. L’interprétation du résultat doit prendre en compte le fait qu’il est obtenu pour des conditions de faible variation des facteurs du cas de compactage comparativement à celles du chantier (cf. planche de référence).

4.1.3. Planche de référence Les dimensions de cette planche sont nettement supérieures aux précédentes, elles correspondent à une journée de fabrication, c’est-à-dire au lot journalier (cf. XP P 98-151). La planche de référence est réalisée dans les conditions normales de chantier (fabrication, transport, répandage, compactage) pour ce qui concerne les matériaux, matériels, organisation de chantier, conditions

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

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de surveillance et de contrôle intérieur. Le contrôle extérieur doit assister en permanence à sa réalisation pour s’assurer des conditions d’exécution. La planche de référence est utilisée : – dans le cadre des épreuves de convenance, – pour préciser les spécifications en établissant la population de mesures de densité prise en référence à laquelle seront comparées les populations des contrôles occasionnels lors du chantier (réalisés dans les mêmes conditions de mesure), – pour permettre le contrôle continu de la masse volumique au moyen des appareils à grand rendement, par le biais d’épreuves d’information. Ce dernier point est particulièrement intéressant pour les chantiers importants. Les conditions d’acceptation des résultats constituant la population de référence sont précisées dans la norme XP P 98-151.

4.2 DOSSIER DE CONSULTATION DES ENTREPRISES Les pièces traitant du compactage sont : – – – –

le cahier des clauses administratives particulières (CCAP), le cahier des clauses techniques particulières (CCTP), le bordereau des prix unitaires (BPU) le règlement de consultation (RC).

Le fascicule 27 [10] et ses annexes (version 1996) donnent les références normatives et éléments utiles à la rédaction des pièces écrites du dossier de consultation. Les recommandations et précisions ci-après les complètent.

4.3 PRÉSENTATION DES OFFRES, SOPAQ Le chapitre 2 du présent guide doit aider l’entreprise à définir le cas de chantier, en vue de proposer l’atelier le mieux adapté à ce cas à l’aide du chapitre 3. La composition de l’atelier proposé est intégrée au SOPAQ. Elle est au moins fondée sur l’étude de prédimensionnement de l’atelier (cf. paragraphe 3.2) Les compacteurs sont toujours définis par leur marque et type et par leur classe.

4.4 JUGEMENT DES OFFRES Pour les petits chantiers, il faut privilégier les compositions de l’atelier les plus éprouvées.

46

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Il est sans doute possible d’étendre cette règle aux chantiers plus importants sur lesquels, pour différentes raisons, les moyens de contrôle par mesure de pourcentage de vides seraient insuffisants. Dans ce cas, il faudra impérativement prévoir des moyens de surveillance du respect des modalités de compactage. Pour les grands chantiers, dans le cas où l’atelier proposé diffère d’un atelier défini à partir des ateliers-types correspondant aux cas de chantiers considérés, l’attention de l’entrepreneur est attirée sur le fait que l’acceptation de son atelier est subordonnée aux résultats de la planche de vérification. De façon générale, les grands chantiers nécessitent une épreuve de convenance (paragraphe 5.2).

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

47

 EXÉCUTION DES TRAVAUX – CONTRÔLE DU COMPACTAGE

5.1 RÉCEPTION DU MATÉRIEL Les opérations de réception du matériel conduisent à la vérification du respect du PAQ pour ce qui concerne la classification des compacteurs dans les conditions d’utilisation du chantier. Les fiches de réception des matériels (annexes 9 à 15) peuvent être utilisées pour réceptionner les matériels en début de chantier. Chaque compacteur doit faire l’objet d’une vérification (cf. fiches) aussi bien pour ce qui concerne les paramètres de construction et fonctionnels que pour les dispositifs particuliers. Pour un compacteur vibrant, il faut vérifier la masse par unité de longueur de génératrice et l’amplitude théorique à vide pour confirmer sa classe. Il faut également s’assurer que la fréquence maximale autorisée pour chaque balourd peut bien être atteinte. L’attention est attirée sur le fait que, par la variation du moment d’excentrique, un compacteur vibrant peut appartenir à différentes classes. Il convient de s’assurer que les indications données au tableau de bord sont suffisantes et correctes (NF P 98-761). Pour les compacteurs à pneus, la vérification de la charge par roue et de la pression de gonflage sont à réaliser. Dans le cas de pneumatiques particuliers, il peut être utile de contrôler également la pression nominale de contact (NF P 98-760). L’examen du matériel doit aussi porter sur le bon fonctionnement et l’état d’entretien du compacteur, des équipements du tableau de bord et du matériel de contrôle embarqué (contrôlographe). Les conducteurs des compacteurs devraient assister à cette opération de début de chantier.

5.2 ÉPREUVES DE CONVENANCE Pour les grands chantiers, les contrôles envisagés en cours de chantier (% de vides, macrotexture, uni), et pour prononcer la « conformité », doivent toujours être pratiqués lors des épreuves de convenance, mais ils ne sont pas les seuls.

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

49

La surveillance de chacun des facteurs définissant le cas de compactage, le contrôle du fonctionnement des compacteurs doit aussi être effectué. En particulier, le contrôle de la température (planche de vérification ou de référence) doit être effectué pour tracer la courbe de refroidissement de l’enrobé et vérifier que le compactage peut bien s’effectuer dans des conditions satisfaisantes pour une situation météo donnée. Sauf exception à justifier, les épreuves de convenance sont réalisées sur la base de consignes précises fixées pour des conditions normales de chantier (débit de la centrale, moyens de transport et de mise en œuvre, organisation de chantier). La « convenance » (la vérification que la qualité requise peut être normalement et régulièrement obtenue sur chantier) constitue un point d’arrêt pour le chantier. Le contrôle extérieur réalise les épreuves de convenance et, le cas échéant, suit les actions correctives.

5.3 CONTRÔLE DU COMPACTAGE Durant le chantier, les contrôles (relatifs au compactage) portent sur : ➣ les modalités de compactage concernant les compacteurs (composition des ateliers, paramètres de fonctionnement des matériels, plan de balayage) et les autres facteurs définissant le cas de compactage (formule de l’enrobé, débit de mise en œuvre, vitesse d’avancement du finisseur, épaisseur et température), ➣ ainsi que sur les résultats obtenus : pourcentage de vides, macrotexture uni principalement. D’une façon synthétique, le tableau 9 recense les différentes épreuves à réaliser en fonction du type de chantier :

5.3.1. Contrôle des modalités de compactage Les résultats des contrôles de fabrication sont à consulter pour expliquer certaines dérives constatées à la mise en œuvre. La température de mise en œuvre doit faire l’objet d’un contrôle plus ou moins fréquent selon que la couche est plus ou moins mince et que les conditions météo sont plus ou moins défavorables. La réaction à une dérive de température doit être immédiate en terme de longueur de passe (mesure de la température de fin de compactage) ou de température de fabrication (mesure de la température de répandage). Ces résultats dûment repérés (PR) doivent être archivés. En cas de variation des conditions météorologiques, il peut être intéressant de déterminer les nouvelles courbes de variation de la température en fonction du temps, de façon à donner, le cas échéant, de nouvelles instructions aux conducteurs. Pour ce faire, la mesure de l’épaisseur au moyen d’une pige au droit des mesures de température est recommandée (ces mesures n’ont pas de signification en terme d’épaisseur moyenne contractuelle). Le contrôle du compactage est en fait indissociable de celui des autres opérations de mise en œuvre compte tenu des interactions entre matériau, conditions de répandage et modalités de compactage. Qui plus est, le suivi des contrôles de fabrication est un élément important pour la compréhension de certaines dérives constatées à la mise en œuvre.

50

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

51

Oui

Oui (2)

Planche de référence

Épreuve de convenance

Mesures « Qualité requise »

Oui (3)

Oui

Oui (3)

Oui

Oui + mesures

Non

# atelier type (déconseillé)

Oui si doute ou anomalie décelée par contrôle visuel

Oui (Visuel)

Oui (2)

Oui

Non (1)

Oui + mesures

Oui

Non

Oui mais solution déconseillée

(1) Sauf doute. (2) Prise en compte des résultats planches de référence. (3) Prise en compte des résultats planches de vérification et planches de référence.

Épreuves de contrôle

Non (1)

Planche de vérification

= atelier type

Moyen

# atelier type

Oui (Permanent)

Non

Planche d’essai

Contrôle des paramètres définissant le cas de compactage

= atelier type

Grand ⭓ 100 000 m2

Type d’atelier retenu

Taille du chantier

TABLEAU 9 – Opérations et épreuves à réaliser pour les différents types de chantier

Non si bon déroulement Oui si anomalie

Oui (Visuel) par sondage

Non

Non

Non

Non

= atelier type

Petit < 30 h et ⭐ 5 000 t < 30 000 m2

Les paramètres de fonctionnement des compacteurs sont au moins à enregistrer sur disque papier (contrôlographe, NF P 98-771). Le dépouillement des disques (relativement fastidieux) se fait le plus souvent en déterminant la distance totale parcourue par le compacteur (il est également possible d’estimer la régularité de la longueur de passe et de la vitesse de translation). Cette distance prend en compte des courts déplacements (manœuvre, recul sur l’enrobé froid, etc.) qui ne sont pas utiles au compactage. Il faut introduire un coefficient de rendement « K » qui peut être déterminé, par exemple, sur la planche de référence ou donné par l’expérience (par défaut K ≅ 0,85), pour vérifier la relation :

Distance totale parcourue × K ⭓ longueur réalisée compactée ----------------------------------------------------------------------nt nt étant le nombre total de passes attribué au compacteur dans le profil en travers et la longueur compactée étant obtenue à partir des PR de début et fin de compactage. Les dispositifs électroniques autorisant un dépouillement quasi immédiat, plus précis et pouvant traiter la longueur de passe et la vitesse de translation sont à encourager.

5.3.2. Contrôle des résultats obtenus Le marché (CCTP et CCAP) précise la méthode choisie (cf. paragraphes 4.2 et 3 ci-avant). Deux méthodes sont possibles :

• Contrôle par lots journaliers du pourcentage de vides Le pourcentage de vides peut être contrôlé par contrôle occasionnel avec ou sans planche de référence ; la norme NF P 98-150 (article 4.17.6.2.2) et la norme XP P 98-151 décrivent la réalisation pratique de ce contrôle. Dans le cas d’un contrôle occasionnel du pourcentage de vides avec planche de référence, la méthode peut faire appel à des « épreuves d’informations » également réalisées de façon inopinées, mais en continu, au moyen d’un appareil à grand rendement GDM 45 ou GMPV. Les contrôles normalisés ne sont alors effectués que sur les lots présumés non recevables (cf. annexe A, XP P 98-151). Le GDM 45 (fig. 22) est utilisé sur les couches d’épaisseur ⭓ 10 cm ; le GMPV (fig. 23) est employé sur des couches d’épaisseur comprise entre 5 et 10 cm.

• Contrôle continu systématique par zones homogènes du pourcentage de vides Les appareils fournissant des données en continu peuvent avantageusement être utilisés sur la totalité du linéaire du chantier pour des épreuves d’information. Ces dernières sont utilisées comme suit pour se prononcer sur la conformité des travaux : Le découpage en zones homogènes caractérisées chacune par le nombre de valeurs, la moyenne et la dispersion (l’écart type) permet d’évaluer l’homogénéité du pourcentage de vides. Chaque zone homogène peut être comparée à la population de référence (cf. planche de référence) pour déceler, au moyen d’un test statistique, les zones où le résultat est significativement différent de celui obtenu sur la planche de référence.

52

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Figure 22 – Le gammadensimètre GDM 45.

Figure 23 – Le gammadensimètre GMPV.

Pour les zones apparaissant incorrectement compactées, un contrôle ponctuel doit permettre, au moyen d’un essai normalisé, à savoir : carottage + essai au banc Gamma, ou carottage + essai à la balance hydrostatique, ou gammadensimètre à pointe conforme à la norme NF P 98-241-1 (GPV 3-8 GPV 10-22), de déterminer le pourcentage de défectueux de chaque zone. Le nombre de points de mesure à effectuer sur une zone donnée est de six au minimum et peut atteindre vingt lorsque sa longueur correspond à une journée de production. Par ailleurs en cas de dérive, une analyse doit être engagée à partir des résultats du contrôle des modalités de compactage pour déterminer les rétroactions appropriées. À titre d’exemple, les causes d’une dérive par valeurs supérieures de la masse volumique peuvent être un compactage trop important (diminution de la vitesse de translation du finisseur), une température de compactage élevée, une variation de la formule, etc. Les causes d’une dérive par valeurs inférieures de la masse volumique peuvent être une insuffisance de compactage, une diminution de la température de compactage.

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

53

 POST FACE

Parce que c’est toujours la dernière opération de la mise en œuvre de la couche, parce que c’est parfois le dernier travail de réalisation de la chaussée, le compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud doit être effectué avec le plus grand soin. Les objectifs sont souvent ambitieux : comme par exemple vouloir en même temps une rugosité élevée et une très faible perméabilité avec une couche mince (de plus en plus mince). Les conditions sont difficiles. Les performances des moyens modernes de fabrication et de mise en œuvre peuvent être sérieusement handicapées par les conditions météo et divers incidents de chantier. La variation de température de l’enrobé dans l’espace et dans le temps en cours de compactage, parfois difficile à maîtriser, joue un rôle capital sur la qualité du compactage. Les compacteurs ont fait des progrès importants qui devront se poursuivre, notamment sur leur mode d’utilisation avec des dispositifs d’aide à la conduite performants, nécessaires pour garantir un compactage homogène. Les moyens et méthodes de contrôle puissants (notamment les appareils de mesure en continu de la masse volumique : GDM 45 et GMPV utilisés en parallèle avec la saisie des modalités de compactage) autorisent des diagnostics rapides et sûrs en cas de dérive de la qualité. Puisse ce guide conforter le savoir-faire de l’ensemble des professionnels concernés par le compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud.

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

55

BIBLIOGRAPHIE

[1] ARQUIE G., MOREL G., Le compactage, Chapitres IV et VII, Eyrolles, 1988. [2] Guide technique « réalisation des remblais et des couches de forme », Fascicules 1 et 2, SETRA/LCPC, septembre 1992. [3] Direction des Routes, Guide pour le compactage des assises de chaussées en grave traitées par un liant hydraulique ou non traitées, SETRA/LCPC, 1992. [4] Remblayage des tranchées et réfection des chaussées, Guide technique, LCPC/SETRA, mai 1994. [5] Normes Françaises Enrobés hydrocarbonés NF P 98-130

Couches de roulement et couches de liaison : bétons bitumineux semi-grenus — Définition — Classification — Caractéristiques — Fabrication — Mise en œuvre. NF P 98-131 Bétons bitumineux pour chaussées aéronautiques — Définition — Classification — Caractéristiques — Fabrication — Mise en œuvre. NF P 98-132 Couches de roulement et couches de liaison : bétons bitumineux minces — Définition — Classification — Caractéristiques — Fabrication — Mise en œuvre. NF P 98-133 Couches de roulement : bétons bitumineux cloutés — Définition — Classification — Caractéristiques — Fabrication — Mise en œuvre. NF P 98-134 Couches de roulement : béton bitumineux drainant — Définition — Classification — Caractéristiques — Fabrication — Mise en œuvre. NF P 98-136 Bétons bitumineux pour couche de surface de chaussées souples à faible trafic — Définition — Classification — Caractéristiques — Fabrication — Mise en œuvre. NF P 98-137 Couches de roulement : bétons bitumineux très minces — Définition — Classification — Caractéristiques — Fabrication — Mise en œuvre. NF P 98-138 Couches d’assises : graves bitume — Définition — Classification — Caractéristiques — Fabrication — Mise en œuvre. NF P 98-139 Couches de roulement : bétons bitumineux à froid — Définition — Classification — Caractéristiques — Fabrication — Mise en œuvre. NF P 98-140 Couches d’assises : enrobés à module élevé — Définition — Classification — Caractéristiques — Fabrication — Mise en œuvre. NF P 98-141 Couches de roulement et couches de liaison : bétons bitumineux à module élevé — Définition — Classification — Caractéristiques — Fabrication — Mise en œuvre. NF P 98-145 Asphaltes coulés pour trottoirs et pour couches de roulement de chaussées — Définition — Classification — Caractéristiques — Fabrication — Mise en œuvre. NF P 98-150 Exécution des corps de chaussées, couches de liaison et couches de roulement — Constituants — Compositions des mélanges — Exécution et contrôles. XP P 98-151-1 Contrôles occasionnels du pourcentage de vides lors de la mise en œuvre avec planche de référence.

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

57

Matériel de construction et d’entretien des chaussées NF NF NF NF NF

P P P P P

98-705 98-736 98-760 98-761 98-771

Compacteurs : Terminologie et spécifications commerciales. Compacteurs : Classification. Compacteurs à pneumatiques : Évaluation de la pression de contact au sol. Compacteurs : Évaluation du moment d’excentrique. Matériels d’aide à la conduite et de contrôle embarqués sur les compacteurs. Terminologie — Classification.

Essais relatifs aux chaussées NF P 98-216-1 Détermination de la macrotexture — Partie 1 : Essai de hauteur au sable vraie. NF P 98-241-1 Mesure de la masse volumique en place — Partie 1 : Mesure ponctuelle de la masse volumique moyenne apparente par gammadensimètre à transmission directe. NF P 98-250-5 Préparation des mélanges hydrocarbonés — Partie 5 : Mesure en laboratoire de la masse volumique apparente d’un corps d’épreuve au banc gammadensimètrique. NF P 98-250-6 Partie 6 : Mesure de la masse volumique apparente d’une éprouvette par pesée hydrostatique. NF P 98-252 Détermination du comportement au compactage des mélanges hydrocarbonés — Essai de compactage à la presse à cisaillement giratoire (PCG). [6] Enrobés hydrocarbonés à chaud, Guide d’application des normes pour le réseau routier national. Partie I : Module commun. Partie II : Modules particuliers aux produits normalisés, SETRA/LCPC, décembre 1994. [7] Certificats d’Aptitude Technique des Matériels routiers — CATM Compacteurs, Compacteurs vibrants et compacteurs à pneus, SETRA — Secrétariat du CFTR, juin 1995 + mise à jour. [8] CORTÉ J.-F., De la presse « TEXAS » à la presse à cisaillement giratoire PCG3 des LPC, Bulletin des laboratoires des Ponts et Chaussées, 211, septembre-octobre 1997. [9] KLOUBERT H.-J., Compactage d’enrobés bitumineux, Bomag gmbh, Industriegebiet Hellerwald, D 5407 Boppard. [10] Fabrication et mise en œuvre des enrobés hydrocarbonés. Fasc. 27 — Cahier des clauses techniques générales, Ministère de l’Équipement, du Logement, des Transports et du Tourisme. [11] MACHET J.-M., MOREL G. , VALEUX J.-C., Compactage des graves bitume au moyen de rouleaux vibrants, Rapport de recherche LPC, 63, 1976. [12] Réseau des Laboratoires des Ponts et Chaussées — Compactage — Matériels de contrôle — Vidéo, CIFP de Clermont-Ferrand/CER de Rouen, 1992. [13] CORTÉ J.-F., Participation des laboratoires des Ponts et Chaussées au contrôle extérieur de l’exécution des chaussées, RGRA, 1997. [14] VALEUX J.-C., Compactage des enrobés minces par vibration, Bulletin de liaison des Laboratoire des Ponts et Chaussées, 173, mai-juin 1991.

58

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Annexes

Les annexes 1 à 6 et 6 bis donnent les caractéristiques et la classification des différents compacteurs pour chacune des familles recensées au paragraphe 2.4.1 page 22.

Les annexes 7, 8 et 8 bis présentent une thématisation du déplacement d’un compacteur dans le profil en long et le profil en travers pour évaluer le nombre de passes effectué en tout point de la surface compactée (cf. paragraphes 3.3.1 et 3.4.2).

Les annexes 9 à 15 constituent un aide mémoire des principaux points à examiner lors de la réception des compacteurs avant de les utiliser sur le chantier (cf. paragraphe 5.1).

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

59

Identification d'un compacteur statique tandem Annexe 1 A

B

L C

Ø

M2

D

II - Dispositifs spécifiques pour le compactage des enrobés

I - Caractéristiques Géométriques (L)

Longueur de génératrice du (des) cylindre.

(Ø)

Diamètre du (des) cylindre.

M1

1

Système de pulvérisation de produit anticollage.

A

2

Cylindre(s) à effet différentiel.

B

3

Décalage entre le cylindre avant et arrière.

C

Massiques (M1)

Masse sur génératrice statique avant.

(M2)

Masse sur génératrice statique arrière.

(M)

Masse totale du compacteur lesté :

(M1/L)

III - Dispositifs complémentaires 4

Roue de compactage latérale bords.

pour les

D

délesté :

IV - Classification*

Masse statique par cm de génératrice avant.

(M2/L)

Masse statique par cm de génératrice arrière.

Classe

Condition M1/L (kg/cm)

SO

M1/L< 30

S1

30 ⭐ M1/L < 60

S2

60 ⭐ M1/L < 90

S3

M1/L ⭓ 90

(a) Un compacteur statique tandem peut-être un compacteur vibrant tandem utilisé sans la vibration

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

* Un matériel donné peut appartenir à plusieurs classes.

61

Identification d'un compacteur vibrant tandem Annexe 2 I - Caractéristiques

A

Géométriques

Ø L

(L)

Longueur de génératrice du (des) cylindre.

(Ø)

Diamètre du (des) cylindre.

Massiques (M1)

Masse sur génératrice vibrante avant.

(M2)

Masse sur génératrice vibrante arrière.

(M)

Masse totale du compacteur.

(M1/L) Masse statique par cm de génératrice avant.

C

B

M2

M1

(M2/L) Masse statique par cm de génératrice arrière. (M0)

Vibrateur (m.e)

Masse vibrante (cylindre + vibrateur + moteur de vibration).

Vibration

Plot élastique

Moteur vibration

Nombre de cylindre(s) vibrant(s). (m.e) Moment d'excentrique. Nombre de m.e. Valeurs des m.e. (AO) Amplitude théorique à vide pour chaque m.e. (F) Fréquence de vibration pour chaque m.e.

M0

II - Dispositifs spécifiques pour le compactage des enrobés

BALOURD OU MOMENT D'EXCENTRIQUE e m

1

Système de pulvérisation de produit anticollage.

2

Temporisation entre l'arrêt de la vibration et l'arrêt de la translation.

3

Cylindre(s) à effet différentiel.

B

4

Décalage entre le cylindre avant et arrière.

C

G O

m e O G

}

: masse excentrée m.e : moment d'excentrique : excentricité du balourd : centre de rotation du balourd : centre de gravité du balourd

IV - Classification*

AO T période fréquence F = 1 / T

III - Dispositifs complémentaires 5

62

A

Roue de compactage latéral pour les bords.

VTO

(M1/L) √AO entre 7,5 et 15 et AO ⭓ 0,2 supérieur à 15 et AO entre 0,2 et 0,6

VT1

(M1/L) √AO entre 15 et 25 et AO ⭓ 0,6 supérieur à 25 et AO entre 0,6 et 0,8

VT2

(M1/L) √AO entre 25 et 40 et AO ⭓ 0,8 supérieur à 40 et AO entre 0,8 et 1,0

VT3

(M1/L) √AO entre 40 et 55 et AO ⭓ 1,0 supérieur à 55 et AO entre 1,0 et 1,3

* Un matériel donné peut appartenir à plusieurs classes.

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Identification d'un compacteur à pneumatiques Annexe 3 I - Caractéristiques Géométriques

W 92

Ø M

A

W 91

C

(W91)

Largeur compactée, avant. Nombre de roues, avant.

(W92)

Largeur compactée, arrière. Nombre de roues, arrière.

(L)

Largeur de compactage.

(Ø)

Diamètre des pneumatiques hors charge.

(B1)

Largeur des pneumatiques hors charge. Nombre d'essieu moteur. Coffre à lest. Type de lestage.

Massiques (M)

Masse totale du compacteur lesté : délesté :

(CR)

Charge/roue compacteur lesté, avant : lesté, arrière : délesté, avant : délesté, arrière :

II - Dispositifs spécifiques pour le compactage des enrobés D

1

Pneus lisses.

A

2

Jupes de maintien en température des pneumatiques.

B

3

Système de pulvérisation de produit anti-collage.

C

B

III - Dispositifs complémentaires 4

Roue de compactage latéral pour les bords.

D

IV - Classification* Classe

* Un matériel donné peut appartenir à plusieurs classes suivant le lestage.

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Condition CR (kN)

PLO

CR < 15

PO

15 ⭐ CR < 25

P1

25 ⭐ CR < 40

P2

40 ⭐ CR < 60

63

Identification d'un compacteur vibrant monocylindre Annexe 4 I - Caractéristiques Géométriques

Ø

(L)

Longueur de génératrice du cylindre.

(Ø)

Diamètre du cylindre.

Massiques

L

(M1)

Masse sur génératrice vibrante.

(M2)

Masse sur l’essieu arrière.

(M)

Masse totale du compacteur.

(M1/L) Masse statique par cm de génératrice. (M0)

A M2

M1

Masse vibrante (cylindre + vibrateur + moteur de vibration).

Vibration Cylindre vibrant.

Vibrateur (m.e)

(m.e) Moment d'excentrique. Nombre de m.e. Valeurs des m.e. (AO) Amplitude théorique à vide pour chaque m.e. (F) Fréquence de vibration pour chaque m.e.

Plot élastique

Moteur vibration

II - Dispositifs spécifiques pour le compactage des enrobés

M0

BALOURD OU MOMENT D'EXCENTRIQUE

1

Système de pulvérisation de produit anticollage.

2

Temporisation entre l'arrêt de la vibration et l'arrêt de la translation.

3

Pneus lisses

e m

A

G O

IV - Classification* m e O G

}

: masse excentrée m.e : moment d'excentrique : excentricité du balourd : centre de rotation du balourd : centre de gravité du balourd

AO

VMO

(M1/L) √AO entre 7,5 et 15 et AO ⭓ 0,2 supérieur à 15 et AO entre 0,2 et 0,6

VM1

(M1/L) √AO entre 15 et 25 et AO ⭓ 0,6 supérieur à 25 et AO entre 0,6 et 0,8

VM2

(M1/L) √AO entre 25 et 40 et AO ⭓ 0,8 supérieur à 40 et AO entre 0,8 et 1,0

VM3

(M1/L) √AO entre 40 et 55 et AO ⭓ 1,0 supérieur à 55 et AO entre 1,0 et 1,3

T période fréquence F = 1 / T

64

* Un matériel donné peut appartenir à plusieurs classes suivant l’amplitude de vibration.

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Identification d'un compacteur mixte Annexe 5 A

Système d'arrosage sous pression avec tapis ou raclette

B

Cylindre à effet différentiel

C

Décalage entre le cylindre avant et le train arrière

Système de pulvérisation de produit anti-collage

D

Jupes de maintien en température des pneumatiques

E

Pneus lisses

F

D A

E L

B

F

Ø L C

M2 ➟ CR

M1

Identification analogue à celle d'un COMPACTEUR VIBRANT

(VXi)

(VXi) Classification *

VXO

7,5 ≤ (M1/L) √AO

VX1

15 ≤ (M1/L) √AO

VX2

25 ≤ (M1/L) √AO

VX3

40 ≤ (M1/L) √AO

VX4

55 ≥ (M1/L) √AO

⭐ 15 et > 15 et ⭐ 25 et > 25 et ⭐ 40 et > 40 et ⭐ 55 et > 55 et ⭐ 70 et > 70 et

Identification analogue à celle d'un COMPACTEUR A PNEUMATIQUES

.

AO ⭓ 0,2 0,2 ⭐ AO ⭐ 0,6 AO ⭓ 0,6 0,6 ⭐ AO ⭐ 0,8 AO ⭓ 0,8 0,8 ⭐ AO ⭐ 1,0 AO ⭓ 1,0 1,0 ⭐ AO ⭐ 1,3 AO ⭓ 1,3 1,3 ⭐ AO ⭐ 1,6

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

(Pj)

Classification (Pj) *

Classe

Condition CR (kN)*

PLO PO P1 P2

CR < 15 15 ⭐ CR < 25 25 ⭐ CR < 40 40 ⭐ CR < 60

* Un matériel donné peut appartenir à plusieurs classes.

65

Identification des petits matériels Annexe 6

Compacteur Vibrant Tandem

I - Caractéristiques Géométriques (L)

Longueur cylindre.

de

génératrice

(Ø)

Diamètre du (des) cylindre.

du

(des)

Massiques

Ø A

Masse sur génératrice vibrante avant.

(M2)

Masse sur génératrice vibrante arrière.

(M1/L) Masse statique par cm de génératrice avant.

Ø M1

(M1)

(M2/L) Masse statique par cm de génératrice arrière.

M2

(M)

Masse totale du compacteur

Vibration Nombre de cylindre(s) vibrant(s) (F)

Fréquence de vibration

II - Dispositifs spécifiques pour le compactage des enrobés

Compacteur Mixte * A

1

Système de pulvérisation de produit anticollage

A

2

Pneus lisses

B

3

Jupes de maintien en température

III - Classification* Classe

B

Ø

1 cylindre vibrant

2 cylindres vibrants

M1/L < 7,5

M1/L < 5

PV2

7,5 ⭐ M1/L < 12,5

5 ⭐ M1/L < 10

PV3

12,5 ⭐ M1/L < 17,5 10 ⭐ M1/L < 15

PV1

L

Condition M1/L (kg/cm)

PV4

M1

M1/L ⭓ 17,5

M1/L ⭓ 15

* Un compacteur mixte de L < 1,30 m est assimilé à un compacteur tandem à 1 cylindre vibrant

66

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Identification des petits matériels Annexe 6 bis I - Caractéristiques Géométriques (L4)

Longueur de la semelle en contact avec le sol.

(W5) Largeur de compactage de la semelle en contact avec le sol. (W6) Largeur de compactage de la semelle équipée d'élargisseur.

Plaque Vibrante

(S)

Surface de contact semelle/sol.

Massiques (M)

Masse totale de la plaque.

Vibration (F)

Fréquence de vibration.

II - Dispositifs spécifiques pour le compactage des enrobés

L4

W5 ou W6

1

Système de pulvérisation de produit anticollage.

2

Réversibilité de la translation.

3

Semelle recouverte de téflon.

M

III - Classification* Classe

* Une plaque vibrante peut appartenir à plusieurs classes

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Condition Mg/S (KPa)

PQ1

Mg/S < 6

PQ2

6 ⭐ Mg/S < 10

PQ3

10 ⭐ Mg/S < 15

PQ4

Mg/S ⭓ 15

67

68

A

5

10

B

Temps mn

C

10

A

B

20

B

Nombre de passes sur chaque bande

C

A

V m = 85 m/mn

Vm ------- = 17 Vf

V c = 5m/mn

C

30 6 5 6

5 6 6

A

B

6 5

6

C

40

6

6

5

A

6

5

6

B

5

6

6

C

50 5 6

6

A

Nombre de passes en tout point de la surface compactée (cas de la fig.12)

6

5

6

B

C

6 5

6

60

6

5

5

A

déplacement du finisseur

70

BANDE B BANDE C

80

90 Abscisse en m

déplacement du compacteur

BANDE A

B

E ND A B

ÉE CT A P M CO

Graphique — Schéma de compactage

Annexe 7

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

(1)

10

20

30

(1)

(2)

Nombre de passes

(1)

(1)

(2)

10 5

bande 2

50

(1)

bande 1

(1)

Compacteur 1

V = 4 km/h V m = 56 ,6 m/mn temps pour réaliser un aller-retour = 1,65 mn

V f = 3 ,9 m/mn

5

8

(2)

6

9

4

9

(1)

4

11

(1)

4

9

(2)

5

10

(1)

5

8

100

déplacement compacteur

9 6

M CO

déplacement finisseur

BA

E ND

ÉE CT A P

distance en m

Graphique — Schéma de compactage

Annexe 8

69

Temps mn

70

(1)

10

20

30

( V = 3 ,6 km/h )

(1)

(2)

Nombre de passes pour chaque bande

(1)

(1)

(2)

9 4

1 2

Compacteur utilisé sur deux bandes (1) et (2) 2 AR bande (1) puis 1 AR bande (2)

(1)

5

8

4

9

50

2LP temps nécessaire pour réaliser 1 AR : ------------------ = 1 ,82 mn . Vm + Vf

L p = 50 m

V m = 51 m/mn

V f = 3 ,9 m/mn

4

9

(1)

5

9

(2)

Bande 2

Bande 1

(1)

(1)

(2)

(1)

(1)

100

(2)

distance en m

Graphique — Schéma de compactage

Annexe 8 bis

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Temps mn

Réception d’un compacteur statique tandem Annexe 9 6

Vitesse de translation

V

L 3

Contrôle du M1

5

Identification du compacteur

1

Dispositif d'arrosage

2

Efficacité des raclettes

7

Effet différentiel du (des) cylindre (s)

8

Longueur de génératrice L

4

Roue de compactage pour les bords

9

Classification

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

71

Réception d’un compacteur vibrant tandem Annexe 10 8

Vitesse de translation

1

Identification du compacteur

Fonctionnement et étalonnage du contrôlographe

V

10

Dispositif d'arrosage

2

Efficacité des raclettes

11

Longueur de génératrice L

4

L

L

Effet différentiel du (des) cylindre (s)

12

3 Sol

Contrôle du M1 7

État des plots élastiques

5

Coussins d'air contrôle du (ou des) m.e AO et fréquence F

Calcul du M1/L

6

AO

Classification

T F = 1/T

Translation

9

Vibration

Contrôle du fonctionnement des temporisations (vibration/translation)

Temporisations

13

72

14 Décalage entre le cylindre avant et arrière

Roue de compactage pour les bords

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Réception d’un compacteur à pneumatiques Annexe 11 compresseur

11

identification du compacteur

1

Système de pulvérisation de produit anti-collage

3

Pression de gonflage PG

7

V Vitesse de translation

8

Efficacité des raclettes ou balais

10

9 Pesée du compacteur

2

M2 (avant)

Type de pneumatique

Isostatisme

M1 (arrière)

M = M1 + M2

Charge par roue

5

M = CR nombre de roues

Classification

6

Roue de compactage latéral pour les bords

12

Jupes de maintien en température des pneumatiques

4

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

73

Réception d’un compacteur vibrant monocylindre Annexe 12 8 10

Vitesse de translation

V Fonctionnement et étalonnage du contrôlographe

2

Dispositif d'arrosage

11

Efficacité des raclettes

4

Longueur de génératrice L

Identification du compacteur

1

L

Sol

7 5

Coussins d'air contrôle du (ou des) m.e AO et fréquence F

Etat des plots élastiques

M1

Pneus lisses

12

Système de pulvérisation de produit anti-collage

13

3

M2

M1M2 M Calcul du M1/L

Classification

AO T F = 1/T Translation

Vibration

9 Temporisations

74

Contrôle du fonctionnement des temporisations (vibration/translation)

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

6

Réception d’un compacteur mixte Annexe 13 Vitesse de translation 8

1

V

L

Identification du compacteur.

L

M1

M2 ➟ CR

Reception analogue à celle d'un COMPACTEUR VIBRANT

Reception analogue à celle d'un COMPACTEUR A PNEUMATIQUES

2

Dispositif d'arrosage.

2

3

Contrôle du M1.

3

4

Longueur de génératrice L.

4

5

Contrôle du (ou des) m.e (AO et F).

5

Charge par roue CR.

6

Classification partie vibrante.

6

Classification partie arrière.

7

Etat des plots élastiques.

7

Pression de gonflage PG.

9

Contrôle des temporisations.

10

Fonctionnement et étalonnage du contrôlographe.

10

Efficacité des raclettes ou balais.

11

Efficacité des raclettes.

11

Compresseur.

13

Décalage entre le cylindre et les pneumatiques arrière.

13

Largeur de compactage.

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Type de pneumatique. Système de pulvérisation de produit anti-collage. Jupe de maintien en température des pneumatiques.

75

Réception des petits matériels Annexe 14

Réception d'un Compacteur Vibrant Tandem 8

1

Vitesse de translation

Système de pulvérisation 2 de produit anti-collage

V

Efficacité des 7 raclettes

Identification du compacteur

Longueur 4 de génératrice L

Contrôle de la fréquence F (sur sol rigide) du (ou des) 5 cylindre (s)

L

Sol rigide Contrôle du M1

F = 1/T

3

T

6

Classification

Réception d'un Compacteur Mixte 8

Vitesse de translation

1

Identification du compacteur

2

Système de pulvérisation de produit anti-collage

Réception analogue à celle d'un compacteur vibrant tandem

V

9 7

Efficacité des raclettes

9

Pneus lisses

M2

76

2

3

4

5

6

7

M1

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Réception des petits matériels Annexe 15

Réception d'une Plaque Vibrante

W5 ou W6

L4

1

2

Contrôle du M

Longueur et largeur de contact de la semelle

S

3

Compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud

Classification

Mg/S (Pression statique)

77

Document publié par le LCPC sous le n° 51123108 Conception et réalisation DESK Crédits photographiques : Réseau des LPC Impression BIALEC Dépôt légal : 2e trimestre 2003 NN° 58685

Le guide pratique a pour objet l'étude, la réalisation et le contrôle du compactage des enrobés hydrocarbonés à chaud. Il rassemble les données techniques applicables aux cas de chantiers courants, quelle que soit leur taille, et sert de référence pour les cas complexes. La démarche est identique à celle utilisée dans les autres domaines : terrassements, assises de chaussées ; elle consiste à préconiser quels sont les ateliers de compactage en adéquation avec les cas de chantiers et à vérifier la bonne application de leurs conditions d'utilisation. Les indications fournies permettent aux professionnels d'intégrer les choix de nature économique ou disponibilité et de polyvalence des compacteurs. Les matériaux concernés sont les différents enrobés dont les domaines d'emploi en couches d'assises, couches de liaison et couches de roulement sont donnés dans les normes de produits, ainsi que les BBUM. Les éléments contenus dans le guide s'appuient sur de nombreux résultats de recherches et de contrôles ou constatations effectués sur chantier. Ils permettent notamment de limiter les opérations de définition et de réglage de l'atelier en début de chantier, et d'établir des règles claires et opérationnelles en matière de spécifications et de contrôle.

This practitioner's guide is intended for the design, production and monitoring of the compaction of hot surface coatings. It displays an array of technical data applicable to common roadwork projects of all sizes and provides a reference for more complex cases. The approach employed is identical to that used in other fields (e.g. earthwork/excavation, pavement foundations) and consists of both specifying the compaction processes that satisfy the particular type of project and verifying appropriate implementation of use conditions. The indications offered enable professionals to integrate design choices pertaining to economics or material availability with the versatility of compactors. The materials involved comprise: the various coatings, whose scope of application in base layers, binder courses and wearing courses has been set forth in product-related standards, along with the range of ultra-thin bituminous concretes. The contents of this guide are drawn from numerous research and testing results or from worksite observations; they serve in particular to minimize the need for establishing benchmarks and performing adjustments to coating production at the beginning of the project. Moreover, these elements allow generating a set of straightforward and functional rules for both specifications and control.

Réf : COMPACTEN Prix : 30 € HT