Les bases d'un compactage d'asphalte réussi

Le compactage de l'asphalte est une étape essentielle du processus de pose de revêtements souples. La production, la pose et le compactage de l'enrobé bitumineux à chaud (HMA) ou de l'enrobé tiède (WMA) sont soumis à des contraintes de temps : c'est pourquoi les retards ne peuvent vraiment pas être tolérés dans ce processus de construction. Même des retards modérés peuvent nuire à l'atteinte de l'objectif ultime de chaussées durables.

Il est important de savoir comment exécuter chaque étape du processus de compactage de l'asphalte, mais le respect des meilleures pratiques demeure essentiel. Voici les éléments les plus importants à connaître pour chaque étape.

LES TROIS PHASES DU COMPACTAGE DE L'ASPHALTE

Historiquement, l'industrie du pavage a reconnu que plusieurs opérations contribuent à l'élimination des vides d'air dans les matériaux d'enrobé. Cela s'effectue au cours des trois phases du compactage de l'asphalte :

1. La table de la finisseuse est le premier outil utilisé pour améliorer la capacité portante des matériaux de revêtement lors du processus de pose.
2. Le compactage au rouleau constitue la phase suivante. Selon l'application, les spécifications des matériaux, le type de finisseuse et d'autres variables, un ou plusieurs compacteurs sont utilisés pour accroître davantage la densité de la chaussée.
3. La phase finale est le compactage par la circulation des véhicules routiers. L'industrie reconnaît qu'un volume élevé de camions lourds réduit encore davantage les vides d'air du revêtement. Cela s'avère même lorsque la chaussée a été correctement compactée lors des phases de pose et de compactage au rouleau.

Examinons de plus près les procédures de chaque étape.

PROCESSUS DE COMPACTAGE PAR LA TABLE DE LA FINISSEUSE

De nombreuses variables influencent la capacité de la table de la finisseuse à éliminer les vides d'air du mélange d'enrobé bitumineux. Selon le type de table, sa masse, la vitesse de pose et d'autres facteurs, la densité relative du matériau après la pose peut varier d'aussi peu que 70 pour cent jusqu'à 90 pour cent, voire plus dans certains cas. Les tables vibrantes produisent généralement une densité globale légèrement inférieure, mais permettent des vitesses de pose plus élevées pour les applications où la productivité prime. Les tables vibrantes autorisent des vitesses de pose pouvant atteindre 100 pieds (30 mètres) par minute.

Les tables dameuses équipées de barres de damage simples ou doubles produisent généralement une densité supérieure, mais à des vitesses de pose plus faibles. La vitesse d'avancement des tables dameuses est limitée par la fréquence des dameurs et par la largeur de la barre de damage, qui correspond à la surface de contact. Les vitesses de pose avec une table à barre dameuse dépassent rarement 33 pieds (10 mètres) par minute. Ce rythme est généralement jugé trop lent pour les types de travaux d'asphaltage couramment effectués en Amérique du Nord.

La température à laquelle l'enrobé est posé par la finisseuse est essentielle pour réussir le compactage, mais elle dépend du matériau. Les mélanges de type SMA (Stone Mastic Asphalt) sont produits avec des liants relativement rigides et des granulats souvent cubiques et grossiers. Le SMA est régulièrement produit à des températures supérieures à 350° Fahrenheit (176° Celsius) et posé avant que le mélange ne refroidisse sous 300° Fahrenheit (149° Celsius).

Les enrobés Superpave contenant des liants modifiés aux polymères sont produits et mis en œuvre à des températures élevées similaires. Les mélanges Marshall avec bitumes purs sont préparés à des températures un peu plus basses pour éviter d'endommager le liant par surchauffe. Ces mélanges sont généralement posés à des températures comprises entre 250° et 300° Fahrenheit (121° à 149° Celsius). Les mélanges de technologie plus récente, appelés enrobés tièdes (WMA), permettent de réduire les températures de malaxage jusqu'à 100° Fahrenheit (38° Celsius), générant ainsi d'importantes économies d'énergie lors de la production.

Le temps de mise en œuvre de tous ces mélanges est d'une durée similaire. L'uniformité de la température pendant la pose est primordiale pour obtenir une teneur en vides d'air et une capacité portante homogènes sur toute la chaussée.

PROCESSUS DE COMPACTAGE AU ROULEAU

Le compactage au rouleau fait partie intégrante de la construction de revêtements souples de haute qualité. Lorsqu'ils suivent des finisseuses équipées de tables vibrantes, les compacteurs doivent augmenter la densité du matériau de 20 pour cent en moyenne. Cette opération doit être achevée avant que la température de l'enrobé ne descende sous sa limite de maniabilité. Selon les propriétés du mélange et d'autres variables, cette limite inférieure de température peut se situer entre 175° Fahrenheit (80° Celsius) et 120° Fahrenheit (50° Celsius), en fonction de la formulation du mélange et des caractéristiques du liant bitumineux.

Le compactage de tête est la partie la plus importante du processus de compactage de l'asphalte et permet d'éliminer la majeure partie des vides d'air de la structure de chaussée. Il est essentiel de choisir le type et la taille d'équipement de compactage appropriés pour le compactage de tête et de couvrir uniformément toute la surface du revêtement.

Le choix d'un compacteur de tête repose souvent sur sa largeur de cylindre et sur l'optimisation d'une couverture uniforme de la bande de pose. Par exemple, si la largeur de pose est de 12 pieds (3,66 mètres), un compacteur de tête doté d'un cylindre de 79 pouces (2 mètres) de largeur peut couvrir la largeur de la bande en deux passes côte à côte avec un débordement suffisant sur les rives et un chevauchement au centre.

Choisir un compacteur de tête avec un cylindre plus étroit réduira la productivité, car trois passes côte à côte seront nécessaires pour bien couvrir la bande. Choisir un compacteur de tête avec un cylindre plus large n'augmentera pas la productivité. En réalité, cela peut causer une densité non uniforme de la bande lorsqu'un chevauchement excessif se produit dans le schéma de compactage.

Les compacteurs qui suivent le compacteur de tête doivent également être choisis de manière à ce que le train de compactage atteigne les objectifs de densité et d'uni tout en maintenant l'équilibre de productivité fixé par le train de pose.

PROCESSUS DE COMPACTAGE PAR LA CIRCULATION

Une semi-remorque cause plus de dommages à la chaussée que >50 000 voitures de tourisme.

Des organismes et des groupes de recherche de l'industrie de la construction de chaussées souples ont démontré que les revêtements subissent une réduction supplémentaire des vides d'air sous l'effet du poids de la circulation. L'essai routier de l'AASHO était une série d'expériences menées par l'American Association of State Highway Officials à la fin des années 1950 afin de déterminer le comportement des structures de chaussée sous charge. Le rapport spécial publié à la suite de ces essais a démontré que les dommages les plus importants étaient causés par la circulation des camions sur autoroute. La charge légale pour les camions à essieu tandem était de 48 000 livres (21 770 kg) sur les essieux de la remorque et de 12 000 livres (5 440 kg) sur les essieux du tracteur. Il a été établi qu'une seule semi-remorque, équipée à l'époque de pneus à carcasse diagonale gonflés à 70-80 psi (4,8-5,5 bar), causait plus de dégradations à la chaussée que plus de 50 000 voitures de tourisme et camionnettes.

La capacité de bien concevoir et de bien construire les structures de chaussées souples permet au compactage par la circulation de s'effectuer sans provoquer de défaillance précoce ni de dégradation excessive de la surface. Le souci du détail lors de la sélection des matériaux, de la conception de la chaussée et des activités de construction sur le chantier permettra d'obtenir des revêtements souples durables qui ne nécessiteront qu'un entretien de routine. Un compactage d'asphalte réussi favorise la responsabilité financière, assure la satisfaction des usagers de la route et contribue à éviter les ralentissements de circulation dans les zones de travaux.