Les premières proportions de référence de l’enrobé SMA

L’origine des SMA 

Au début des années 60, suite à l’apparition d’une nouvelle technologie, les pneumatiques «cloutés», les conditions des chaussées se dégradèrent très rapidement, spécialement dans les sillions des roues des véhicules. A l’époque, cette nouvelle technologie devait s’avérer un ajout sécuritaire mais tel ne fut pas le cas puisqu’il devenait désormais très dangereux de circuler sur ces chaussées à cause de l’apparition d’ornières   majeures. En effet, dans le Sud de l’Allemagne, au cours de la période hivernale, on observa des ornières pouvant jeu jusqu’à 10 mm de profondeur (VIATOP, site internet).

Pour essayer de pallier à cette problématique, plusieurs entrepreneurs décidèrent d’appliquer des couches de resurfaçage d’enrobés standard selon les méthodes de pose habituelles. Mais, malgré ce travail, le même phénomène fut à nouveau observable les hivers subséquents.

C’est alors qu’une méthode se démarqua des autres techniques préalablement utilisées. Ce nouveau procédé demandait simplement l’utilisation et l’épandage d’un «traitement mastic». Il s’agissait de remplir les ornières d’un mélange asphaltique liquide extrêmement chaud dans lequel on venait insérer une proportion importante de granulats grossiers concassés de bonne qualité. Le tout était étendu puis compacté à l’aide d’un petit rouleau d’acier lisse.

Cette méthode s’avérait très efficace mais elle possédait deux inconvénients majeurs: coûts élevés de main-d’œuvre (pose manuelle), non applicable sur de grandes surfaces (processus très lent de mise en place).

Les premières proportions de référence de l’enrobé SMA 

Au milieu des années 1960, partant de ces travaux et de ces résultats, le Directeur du Laboratoire Central de la Construction des Routes en Allemagne (Zentrallaboratoriums der STRABAG BAU AG), le Docteur Gerhard Zichner commença à se pencher sur le problème. Il chercha à mécaniser et à optimiser une telle méthode pour la rendre applicable sur de longue distance.

Le Docteur Zichner arriva à la formulation suivante : il est nécessaire d’avoir de 12 à 15 kilogrammes de mastic asphaltique liquide chaud par mètre carré de chaussée. Le tout devait être recouvert de 28 à 35 kilogrammes de matériaux granulaires concassés 5/8 mm de bonne qualité. L’ensemble serait ensuite compacté à l’aide d’un rouleau d’acier lisse.

Suite à des essais sur chantier de ce type d’enrobé, on remarqua rapidement qu’il était impossible de produire et de transporter en grande quantité ce type de « bouillie» puisque ce dernier générait une perte de bitume par séparation (draindown): le mélange était trop liquide et n’offrait pas assez de cohésion étant donné la proportion élevée de bitume et la proportion réduite en particules fines.

C’est donc avec une certaine déception que le Docteur Zichner retourna en laboratoire. Avec l’aide d’ingénieurs, dans le milieu de l’hydraulique, spécialisés en transport, il décida d’utiliser la fibre d’amiante pour augmenter la cohésion du mélange. L’ajout de la fibre fit en sorte de créer un mélange qui s’apparentait aux autres enrobés bitumineux en terme de facilité de transport, de mise en place et de compaction en chantier. Les proportions furent alors révisées et on ajouta jusqu’à 1% de la masse totale en fibres. Ultérieurement, le pourcentage en fibres fut à nouveau révisé et on détermina la plage suivante comme valeurs idéales : 0,5 à 0, 7% de la masse totale.

Le «MAST/MAC» … le premier SMA

C’est ainsi que le Docteur Zichner mit au point le premier mélange de type SMA. À l’époque, le mélange ne portait pas la mention SMA mais plutôt le nom de «MAST/MAC ». Car ce dernier était composé en priori du mélange d’un liant asphaltique, le « MAST/X», et d’une composition squelettique granulaire basée sur le principe du« MACADAM». C’est donc de la jonction de ses deux termes qu’est née la « MAST/MAC ». La force du « MASTIMAC » est liée au fait que chaque granulat est enrobé d’un mince film de bitume lui assurant ainsi une excellente cohésion intergranulaire.

Suite à une batterie de tests standardisés et à de nombreux développements en laboratoire, le « MASTIMAC » fut testé en premier lieu sur diverses routes et voies d’accès de différentes usines de fabrication d’enrobés bitumineux de la compagnie STRABAG 1 DEUT AG en Allemagne. La première « apparition publique » du «MASTIMAC » eut lieu, le 30 juillet 1968, à Freiligrath-Strabe dans la ville de Wilhelmsahven, en Allemagne. Le résultat fut tellement impressionnant que plusieurs autres petits projets furent exécutés sur toutes sortes d’autres types de chaussées.

Étant donné que le « MASTIMAC » était riche en liants et en granulats, de nombreux sceptiques du milieu de la construction routière doutèrent de l’utilisation de cet enrobé dans des conditions climatiques hivernales. Mais, après avoir été soumis aux conditions hivernales, la majorité des dissidents se rangèrent du côté de cette nouvelle génération d’enrobés.

Le SMA d’aujourd’hui 

Aujourd’hui, peu importe le nom qui le désigne, soit la vieille désignation allemande «SPLITTMASTIASPHAL T » ou les nombreuses traductions : « stone-filled mastic », « grit mastic asphalt », « skeleton asphalt » ou plutôt les termes qu’on connaît davantage aujourd’hui soit ceux de « Stone Mastic Asphalt » ou « Stone Matrix Asphalt », l’enrobé SMA demeure un matériau de chaussée présentant les caractéristiques suivantes :

a. augmentation de la stabilité et de la résistance à l’orniérage et aux déformations générées par le contact pierre sur pierre et l’utilisation de matériaux de bonne qualité (Brown et Cooley, 1999; EAPA, 1998; Kandhall, 1998; Kennepohl et Davidson, 1992);

b. augmentation de la résistance au glissement (adhérence pneu-chaussée) causée par une texture de surface plus grossière (EAPA, 1998; Julien et coll., 1994; Kennepohl et Davidson, 1992);

c. diminution d’éclaboussures et de bruines fines générés par le passage des véhicules sur les surfaces mouillées principalement à cause de la texture de surface et la capacité de drainage des SMA (EAPA 1998; Kennepohl et Davidson, 1992);

d. réduction du niveau sonore de la circulation automobile dû à l’utilisation de haut taux de bitume et à la texture de surface de l’enrobé (Schmiedlin et Bischoff, 2002; EAPA, 1998; Kennepohl et Davidson, 1992);

e. augmentation de la durabilité au désenrobage, à l’arrachement et augmentation de la durée de vie de l’enrobé principalement causée par le haut taux de bitume et les critères de qualité des matériaux (GDOT, 2002; EAPA, 1998; Kennepohl et Davidson, 1992);

f. amélioration des performances à basse température générées par l’utilisation de haut taux de bitume et de bitume modifié (Kennepohl et Davidson, 1992);

g. amélioration des propriétés suite au vieillissement de la chaussée principalement dues encore à l’utilisation d’un haut taux de bitume (Kennepohl et Davidson, 1992).