Application aux enrobés drainants

Les enrobés drainants sont des couches de roulement placées en partie supé­ rieure de la chaussées, en contact direct avec les véhicules. Cette technique qui apparaît pour la première fois au début des années cinquante en Angleterre fut par la suite l’objet de quelques campagnes d’expérimentations aux USA et en France. Après une période de balbutiement et encouragée par le développement des revêtement poreux dans les pays voisins (Belgique, Autriche, Pays Bas) cette méthode fut introduite en France au niveau de développement industriel depuis 1987. En 1992, on estimait que plus de 30 millions de mètres carrés ont été mis en oeuvre sur l’ensemble du réseau routier français. Cette technique avait comme objectif initial d’offrir un maximum de sécurité aux usagers du réseau routier en supprimant l’aquaplanage et les projections d’eau par temps de pluie par une bonne évacuation des eaux. Il s’est avéré par la suite que ce type de revêtement a également des propriétés acoustiques intéressantes en réduisant le bruit de roulement à la source et en absorbant une partie avec un gain de l’ordre de 3 à 6dEl. Il est maintenant admis qu’au delà de 50 km/h, le bruit de roulement est prédominant et que les contributions des bruits moteur, d’échappement et aérodynamiques deviennent négligeables, du moins pour les véhicules légers.

Après une multitude d’expérimentations et devant le succès des enrobés drai­ nants, une étude théorique fut menée par l’INRETS [Hamet, 1988] en collabo­ ration avec le LCPC. Ce modèle qui repose sur une approche macroscopique où le squelette est considéré rigide, montre que les phénomènes thermiques ne peuvent être négligés, en particulier pour les hautes fréquences [Hamet, 1992]. Cette modélisation met également en évidence que les performances acoustiques des enrobés drainants augmentent avec l’épaisseur jusqu’à une super-épaisseur (40 à 60 cm) an delà de laquelle on ne peut plus espérer une absorption supplé­ mentaire. Après une description du milieu poreux considéré, nous proposons d’appliquer le modèle microscopique établi au second chapitre afin d’optimiser les propriétés acoustiques de revêtements routiers poreux. Nous utiliserons plus précisément le modèle classique qui assimile le milieu poreux à un matériau à squelette ri­ gide perforé par des conduits cylindriques identiques, non connectés et de section circulaire uniforme (§2.6.1). Nous étudierons ainsi l’influence des paramètres ca­ ractérisant physiquement l’enrobé drainant (épaisseur, tortuosité, résistance au passage de l’air et porosité). Nous introduirons pour célale coefficient d’absorp­ tion en incidence normale qui est une bonne mesure des performances acoustiques d’un milieu poreux. Nos résultats seront comparés à ceux de l’INRETS puis va­ lidés expérimentalement.

Description d’un enrobé drainant

Les enrobés drainants sont des couches de matériau placées en partie supé­ rieure de la chaussée, directement en contact avec les véhicules circulant. Cette couche est constituée d’un empilement de grains rigides « collés » les uns aux autres à l’aide d’un bitume enrichi de produits élastomères (COLFLEX) de manière à obtenir une bonne tenue mécanique de l’ensemble. La composition granulaire est généralement de l’ordre de 0/10 mm ou 0/14 mm avec une coupure 2/6 ou encore 2/10 selon les cas, dans la courbe gramilométrique. Le matériau est donc composé de petites particules 0/2 (maximum 15%) et de gros grains 6/10 (ou encore 6/14, 10/14 lorsque l’intervalle de formulation est 10/14). Les gros grains occupent généralement 80% du volume, le liant 4 à 5%. Cette composition granulaire constitue donc un squelette rigide qui laisse apparaître un réseau po­ reux. Les vides communicants présentent des avantages sur ie plan hydraulique et acoustique en permettant l’évacuation des eaux vers la couche d’étanchéité et la réduction du bruit de roulement par dissipations visqueuses et thermiques. Nous proposons d’étudier l’influence de l’épaisseur sur les qualités acoustiques d’un enrobé drainant dont la résistance au passage de l’air, la porosité et la tortuo- sité sont maintenus constants. Nous avons choisi pour ces grandeurs des valeurs standards que nous pouvons retrouver dans des couches de roulements réelles (Ra = 2QkNs/rn4, fi = 0.2, ks — 3). Les résultats sont illustrés par la figure (3.1) où nous présentons l’évolution du coefficient d’absorption pour quatre épaisseurs (2, 4, 10 et 20 cm) et pour des fréquences allant jusqu’à 10kHz.