Brevet FR2676436A1 — publié le 19921120

"Composition anti-remontée de fissures" La présente invention concerne une composition anti-remontée de fissures destinée à être interposée entre les couches d'assise et la couche de roulement d'une chaussée ou éventuellement entre la couche de fondation et les couches supérieures. Dans la technique routière, on fait largement appel, pour la fabrication des couches d'assise des chaussées (couches de fondation ou couches de base) à des matériaux notamment des graves ou des sables traités aux liants hydrauliques. Les liants les plus largement utilisés à cet effet correspondent à des ciments les laitiers de haut-fourneaux ou des ciments dits routiers constitués notamment par un mélange de chaux et de laitiers ; ces liants, à prise lente, peuvent également comporter de la pouzzolane, des cendres volantes sulfocalciques ou des cendres silicoalumineuses notamment activées avec de la chaux... Ces complexes sable/grave/ciment, sable/grave/laitiers, ou encore sable/grave/cendres sont toujours revêtus d'une couche de roulement, c'est-à-dire d'une couche bitumineuse dont l'épaisseur varie en moyenne de 4 à 10 cm suivant le trafic.On trouve aussi les chaussées en béton de ciment où la couche ainsi constituée joue à la fois le rôle d'assise et de couche de roulement. Les chaussées ainsi constituées présentent l'inconvénient de subir le retrait hydraulique classique des liants de type ciment qui peut durer de quelques jours à quelques mois ; il en résulte l'apparition d'amorces de fissures qui sont une conséquence du fait que les contraintes de retrait hydraulique sont supérieures à la résistance à la traction des matériaux constitutifs de la chaussée. Sous l'effet du trafic ainsi que des variations de température, ces fissures subissent une succession de contractions et de dilatations correspondant en quelque sorte à une "respiration". Ce phénomène a pour conséquence que les fissures risquent non seulement de se propager sur la totalité des couches d'assise, mais également de traverser les matériaux bitumineux revêtant celles-ci, jusqu a la surface de la chaussée ; il en résulte la possibilité pour l'eau de pluie, de pénétrer à l'intérieur même des couches d'assise où elle peut générer des dégradations importantes. Ces phénomènes de création et de propagation de fissures au coeur des chaussées ont été largement étudiés et peuvent être prévus et suivis par des méthodes mathématiques. Pour remédier aux inconvénients susmentionnés de la fissuration des couches d'assise des chaussées, on a déjà eu l'idée d'interposer entre ces dernières et la couche de roulement un système qui retarde la remontée des fissures. L'un de ces systèmes correspond à l'interposition entre les matériaux susmentionnés de "géotextiles" constitués par des produits tissés ou non tissés à base de fibres synthétiques imprégnées de liants élastomères. Ces produits, qui présentent l'inconvénient d'être particulièrement onéreux, n'ont toutefois pas pu permettre d'aboutir aux résultats escomptés. Un autre système qui a également déjà été proposé pour stopper ou tout au moins retarder la propagation des fissures jusqu'à la surface d'une chaussée consiste à interposer entre les couches d'assise et la couche de roulement une couche constituée par un mélange de sable et de bitume pur ou modifié. Bien qu'ayant permis de diminuer la vitesse de remontée des fissures, ces systèmes n'ont pas permis eux non plus d'obtenir entière satisfaction en particulier compte tenu du fait que, pour éviter les risques d'orniérage il est impératif de mettre en oeuvre des bitumes relativement durs, dont la pénétrabilité est de l'ordre de 80 à 100 1/10- de mm à 250C (NF T 66 004) ce qui réduit dans une large mesure l'efficacité du système. L'objet de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant une nouvelle composition anti-remontée de fissures comportant un mélange de sable, de bitume pur ou modifié et d'additifs, destinée à être interposée entre les couches d'assise et la couche de roulement d'une chaussée pour stopper ou tout au moins retarder la remontée des fissures. Selon l'invention, cette composition est caractérisée en ce qu'elle comporte environ 6 à 15 % d'un bitume mou dont la pénétrabilité est de l'ordre de 100 à 220 1/10 de mm à 25 C et entre 0,2 et 2 % de fibres de grande longueur. Dans ce qui suit tous les pourcentages correspondent à des pourcentages pondéraux. L'idée à la base de l'invention consiste donc à ajouter à la composition anti-remontée de fissures classique à base de sable et de bitume des fibres synthétiques formant une armature de façon à pouvoir utiliser un bitume nettement plus mou, et ce sans se heurter à des risques d'orniérage ; il s'agit là d'un avantage essentiel étant donné qu'il a été démontré que plus le bitume est mou (donc déformable) plus le système est efficace. Par fibres de grande longueur, on entend habituellement, conformément à l'invention, des fibres ayant une longueur de l'ordre de 10 à 50 mm associée à un diamètre de l'ordre de 25 à 100 microns. Ces fibres peuvent être quelconques sans pour cela sortir du cadre de l'invention ; à titre d'exemple, des résultats intéressants ont pu être obtenus grâce à l'incorporation de fibres acryliques, notamment de fibres polyacrylonitriles. Le sable mis en oeuvre conformément à l'invention peut lui aussi être un sable 0/D (D variant de 1 à 6 mm) classique quelconque, notamment d'origine calcaire ou silico-calcaire ; sa teneur en fines est habituellement comprise entre 8 et 15 * . Conformément à l'invention, la composition susmentionnée peut avantageusement être interposée entre les couches d'assise et la couche de roulement d'une chaussée ou entre la couche de fondation et les couches supérieures de manière à former une couche anti-remontée de fissures ayant une épaisseur de 15 à 25 mm. Les caractéristiques avantageuses de la composition qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail grâce à l'exemple ci-dessous qui est un compte-rendu d'un essai effectué par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées. Cet essai consiste à suivre la vitesse de remontée d'une fissure au travers d'un complexe constitué d'un système destiné à retarder la réapparition des fissures en surface et d'une couche de roulement. Chaque éprouvette, représentative du com plexe, est soumise, dans des conditions de température constante (5-C) à deux sollicitations, simultanément - une traction longitudinale continue lente simulant le retrait thermique. - une flexion verticale cyclique à la fréquence de Hz simulant le trafic. La progression de la fissure est suivie par le biais d'un réseau de fils conducteurs. Un schéma de la machine à utiliser figure à titre documentaire en annexe 1. Cette machine comporte les éléments suivants 1 Bâti de machine 2 Axes de pivotement des plaques en L 3 Plaques en L 4 Lames souples 5 Traverse supérieure de réaction de vérin 6 Vérin pneumatique à course réglable 7 Galets 8 Plaques d'appui 9 Réglage de la course du vérin pneumatique 10 Biellettes de transmission de flèche aux plaques en L 11 Vérin de traction à vis et circulation de billes 12 Plaques de base boulonnées sur les plaques en L (épaisseurs variables suivant l'épaisseur des éprouvettes) 13 Collage de l'éprouvette sur plaques de base 14 Couche de 1.5 cm de BB au soufre préfissuré simu lant l'ancienne chaussée fissurée 15 Préfissure (feuille carton) 16 Interface éventuelle (géotextile, membrane, ponta ge) 17 Corps d'éprouvette, couche de roulement 18 Clinquant collé interdisant les mouvements verti caux des extrémités de l'éprouvette tout en permet tant un mouvement horizontal (par rapport aux pla que de base) 19 Réseau de détection de fissure Les éprouvettes à tester ont été préparées à la table de compactage. Elles sont constituées des couches suivantes a) couche support pré-fissurée constituée d'un com plexe sable/bitume soufre préfissuré d'une épais seur de 15 mm simulant l'ancienne chaussée fissu rée. b) couche conforme à l'invention à tester, d'une épaisseur de 20 mm, c) couche de roulement : béton bitumineux de classe 0/1Q de 60 mm d'épaisseur. Les éprouvettes ont été fixées sur la machine conformément au schéma figurant en annexe 1. Trois compositions conformes à l'invention ont été étudiées dans le cadre de cette étude. Composition 1 : - sable calcaire 0/2 60 % - sable silico-calcaire 0/2 40 % - bitume de classe 180/220 9,8 % - fibres synthétiques 0,52 % - fines totales du mélange 12 % Composition 2 - sable calcaire 0/2 60 % - sable silico-calcaire 0/2 40 % - bitume de classe 180/220 12 % - fibres synthétiques 0,63 % - fines totales du mélange 12 % Composition 3 - sable calcaire 0/2 60 % - sable silico-calcaire 0/2 40 % - bitume de classe 180/220 10 % - fibres synthétiques 0,50 % - fines totales du mélange 15 % Les paramètres variables sont donc la teneur en fines totales du sable, la teneur en fibres et la teneur en bitume. Le comportement de chacune des compositions en cours d'essai peut se décomposer ainsi - période sans fissure (de l'origine au temps amorça ge) - apparition de la fissure en fond de couche (temps amorçage) - période de remontée de la fissure - rupture du système (temps fissuration totale). Les résultats pour chaque composition étudiée sont représentés sur un graphique joint en annexe 2 qui fournit directement la progression de la fissure en fonction d'un temps réduit ; chaque courbe corres pond en fait au comportement moyen de trois éprouvettes. L'essai, bien que simulant les sollicitations auxquelles est soumise la chaussée, ne peut être interprété qu'en établissant des comparaisons avec des systèmes témoins connus. Les témoins utilisés dans cet essai sont, d'une part, des bétons bitumineux à base de bitume 60/70 directement collés sur le support fissuré et, d'autre part, un système béton bitumineux à base de bitume 60/70 + sable - bitume à base de bitume 80/100 lui-même collé sur le support. Chaque composition est comparée au témoin bicouche conformément au tableau ci-dessous Temps de fissuration des couches testées qvis syr. r & mpfsSStisrdSionOUhtem5otinStS = la teclmlque Temps de fissuration du témoin r 0,7 efficace r > 0,9 Très efficace En outre, le tableau suivant indique des points caractéristiques de chacune des courbes figurant en annexe 2 : période d'amorçage en bas du complexe, vitesse de la fissure dans le premier centimètre du sable, temps de rupture du complexe et efficacité r du complexe. TABLEAU B I I I I Composition Temps Vitesse Temps r N amorçage ler cm rupture (mn) pm/mn (mn) 1 135 47 600 1,3 2 75 59 660 1,43 3 100 54 525 1,14 Il est à remarquer que les vitesses de progression de la fissure dans le premier centimètre du complexe sont particulièrement basses. En effet, les valeurs généralement mesurées avec ce type de complexe varient de 70 à 110 pm/mn. On note aussi que cette vitesse initiale reste constante avec une grande régularité plus ou moins longtemps suivant les compositions - composition ne 1 : 47 pm/mn en moyenne sur 1,6 cm - composition n" 2 : 59 pm/mn en moyenne sur 2,2 cm - composition n0 3 : 54 pm/mn en moyenne sur 0,8 cm Il est en outre clair que les trois compositions ont une efficacité r élevée malgré des périodes d'amorçage plutôt faibles. Par ailleurs, il a été vérifié que la mise en oeuvre de ces compositions n'induisait pas de phénomène d'orniérage pouvant être source de perturbations importantes. REVENDICATIONS 1 ) Composition anti-remontée de fissures destinée à être interposée entre les couches d'assise et la couche de roulement d'une chaussée ou entre la couche de fondation et les couches supérieures et comportant un mélange de sable et de bitume pur ou modifié, composition caractérisée en ce qu'elle comporte environ 6 à 15 % d'un bitume mou dont la pénétrabilité est de l'ordre de 100 à 220 1/lOe de mm à 25 C et entre 0,2 et 2 % de fibres de grande longueur. 2") Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fibres synthétiques ont une longueur de l'ordre de 10 à 50 mm et un diamètre de l'ordre de 25 à 100 microns. 3 ) Composition selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les fibres synthétiques sont des fibres acryliques notamment des fibres polyacrylonitriles. 4") Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le sable contient entre 8 et 15 % de fines. 5 ) Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle est interposée entre les couches d'assise et la couche de roulement d'une chaussée ou entre la couche de fondation et les couches supérieures de manière à former une couche anti-remontée de fissures ayant une épaisseur de 15 à 25 mm.