Généralités sur les granulats routiers

Définitions et présentation générale La norme française définit le granulat comme un ensemble de grains minéraux, de dimensions comprises entre 0 et 80 mm, destiné notamment à la confection des mortiers et des bétons ainsi qu’à celle des couches de roulement, de base et de fondation des chaussées et aux voies ferrées. Ils sont appelés fillers, sablons, sables, gravillons, graves ou ballast suivant leurs dimensions. Les granulats peuvent être d’origines diverses :- Naturelle comme les alluvions ou les formations résiduelles, – Provenir du concassage des roches massives comme le basalte, le calcaire, les grès ; – Artificiels ou provenant de sous-produits industriels. – GNT type B obtenue par mélange de deux (ou plusieurs) fractions granulométriques différentes. Elles sont malaxées et humidifiées en centrale, permettant d’obtenir une compacité minimale à l’OPM de 80 % pour la catégorie B1 et 82 % pour la catégorie B2. Ce type de GNT permet d’obtenir une meilleure qualité de mise en oeuvre.

Les différentes approches pour l’étude des matériaux non liés

En fonction de l’échelle d’observation, il y a différentes approches qui peuvent être adoptées pour la détermination et l’étude des caractéristiques mécaniques des matériaux de chaussées.  L’approche microscopique L’observation pour cette approche se f ait à l ’échelle des granulats. On observe les caractéristiques géométriques et physiques des grains (Gidel, 2001 et Habiballah, 2005). Les observations à relever à l’échelle granulaire afin de déterminer les caractéristiques mécaniques de la grave non traitée sont les suivantes :- Les caractéristiques mécaniques des grains sont évaluées selon leurs duretés et leurs résistances. La dureté des granulats est un facteur à p rendre en compte dans la classification des matériaux non liés des chaussées souples. En absence de liant, les granulats sont amenés à supporter plus d’efforts d’attrition et de fragmentation. La résistance à ce g enre d’agression repose sur la nature minéralogique des granulats. Cette résistance est mesurée par l’essai Los Angles (LA) et par l’essai Micro-Deval en présence d’eau.

– L’approche macroscopique L’échelle de l’observation est celle d’un échantillon homogène dont les dimensions sont suffisamment supérieures au diamètre maximal des grains afin de pouvoir assimiler l’échantillon à un milieu continu (Gidel, 2001 et Habiballah, 2005). Grâce à cette approche, il est facile de simuler des sollicitations et de relever les réponses de l’échantillon. Cette approche est l’une des bases des méthodes de dimensionnement rationnel des chaussées. Parmi les essais utilisés, il y a l’essai CBR (Californian Bearing Ratio) et l’essai triaxial à chargements répétés (TCR).- L’approche globale Pour cette approche, l’observation des phénomènes se f ait à l’échelle des couches (Gidel, 2001 et Habiballah, 2005). Elle permet l’étude du comportement de l’ensemble d’une structure de chaussée en prenant en compte les conditions in situ non réalisables dans les deux premières approches. Dans le cas d es chaussées souples, l’approche globale de l’étude du comportement mécanique des matériaux à l’échelle des couches est basée sur la mesure de la déformation verticale en surface de la chaussée. La méthode réglementaire consiste en une évaluation globale de l’état de la structure et du sol support à partir de la comparaison de la déflexion mesurée avec des seuils prédéfinis (exemple de la structuration du code de calcul Alizé 3). L’approche globale s’appuie sur des essais réalisés sur l’ensemble chaussée-sol support, notamment l’essai de plaque statique et cyclique, la dynaplaque, le manège de fatigue et les chaussées instrumentées.

Caractéristiques géométriques des granulats routiers (Tourenq et Denis, 1982 in Gaye, 1995)

Les matériaux constituant les différentes couches d’une chaussée peuvent être des matériaux concassés ou roulés. Cependant, afin de disposer d’un angle de frottement le plus fort possible, il est nécessaire d’exiger un indice de concassage d’autant plus élevé que le trafic est plus important et la charge légale à l’essieu plus lourde. Les caractéristiques géométriques principales des granulats routiers sont : l’état de surface, l’angularité, la forme et la granularité. 5.1. – Etat de surface des granulats Dans le cas des roches polycristallines (Ø > 1 mm), la rugosité dépend de la structure de la roche. Si le grain est monominéral (Ø < 1 mm), la surface est généralement lisse. Pour les roches polycristallines, la rugosité dépend de la dimension « d » des cristaux. Plus une roche a un « grain fin », plus sa cassure est lisse. Par contre, les roches à « gros grain » ont toujours des surfaces rugueuses. L’état de surface des grains joue un rôle au niveau de la maniabilité des matériaux, de la stabilité des assises non traitées et de la microrugosité des couches de surfaces. Cependant, l’action du trafic tend à polir la surface des grains, mais il est admis qu’une bonne microrugosité assure généralement une bonne adhérence à faible vitesse. 5.2. – Angularité des granulats Elle joue un rôle important pour les gravillons de la couche de roulement, en améliorant l’adhérence, et pour ceux des assises de chaussée, dont elle améliore la stabilité. Pour un granulat de roche massive, elle est égale à 100 %. Pour un granulat d’origine alluvionnaire, elle est définie par deux données .