Le traitement aux liants hydrauliques

Le traitement aux liants hydrauliques

Un liant hydraulique se caractérise par sa faculté à réagir chimiquement en présence d’eau. Dans le domaine des matériaux, on parlera alors d’un « traitement » où l’additif est incorporé afin de modifier les propriétés du matériau. Une amélioration aux liants hydrauliques aura pour effet de modifier les propriétés, mais de manière superficielle, c’està-dire sans pour autant changer la nature du granulat récepteur. Toutefois, lorsque l’on parle de stabilisation, la nature du matériau change complètement et ses propriétés mécaniques ainsi que ses interactions vis-à-vis du gel et de l’eau seront hautement modifiées (CRR, 2009b). Au Québec, le terme « retraitement en place » est couramment utilisé pour définir le décohésionnement suivi du malaxage d’un enrobé bitumineux en fin vie qui sera par la suite incorporé d’additifs hydrocarbonés et/ou hydrauliques. Pour clarifier les origines de ces méthodes, la section suivante présentera l’historique du traitement au Québec, puis la définition des liants hydrauliques et leurs applications.

Historique du traitement au Québec 

Les premières échafaudées de l’étude des traitements cimentaires au Québec remontent autour de 1982. Bien que la technologie d’intégration d’un additif aux infrastructures et aux fondations routières est constatée dès la construction des premières routes par les Romains avec de la chaux, le traitement moderne fait son apparition dans les années 1950 aux États-Unis (Holt, 2010) avec la démocratisation des industries minières. Il faut attendre jusqu’aux années 1980 pour observer une tendance en Ontario et au nord des États-Unis vers un recyclage des chaussées, la réutilisation des matériaux et leurs valorisations. Ce fut sous cette foulée environnementale que le Québec commença à vérifier l’applicabilité des additifs sur son territoire dans une optique de développement durable.

Quelques informations retrouvées à l’intérieur d’un rapport du ministère des Transports du Québec (aujourd’hui MTMDET) font la mention de projets de recherches sur les additifs minéraux ayant été respectivement débutés en 1982, 1984 et 1986 (Flon & Besner, 1987). L’étude explore les dosages, notamment en chaux et en ciment, ainsi que leurs combinaisons sur des sols argileux et sableux à l’intérieur d’un contexte routier. Il en ressort une efficacité supérieure lors de la combinaison des additifs pour un seul traitement ainsi qu’une meilleure performance de la chaux vis-à-vis des argiles (sols cohérents) et du ciment pour les sables (sols pulvérulents). De plus, les recommandations du rapport soulignent l’importance de la densification aux optimums Proctor. Cette recommandation incite également à l’étude des teneurs en eau retrouvées in situ pour les travaux futurs.

De cette étude et par les nouvelles tendances de l’industrie vis-à-vis de la réutilisation des matériaux, le ministère des Transports intègre dès 1991 un procédé de traitement dont les fondements sont ceux d’une réutilisation de la chaussée dégradée en guise de fondation supérieure. Vient alors la poussée de la technologie du « retraitement en place », autrement appelée « décohésionnement-stabilisation » ou « pulvérisation-stabilisation ». Ladite technologie consiste à broyer la surface dégradée d’enrobé bitumineux en la malaxant avec une portion de sa fondation supérieure. Par la suite, aucun, un seul ou plusieurs additifs sont incorporés au mélange. Notons que le retraitement en place utilise principalement un liant hydrocarboné sous forme d’émulsion de bitume à un dosage moyen de 2,2% et que les apports en ciment et en chaux sont restreints à des mélanges combinés pour moins de 1,5% de la masse sèche des granulats (Bergeron, 2000). Ainsi, avec les travaux menés par le Ministère des Transports pendant les années 1990, le retraitement en place est instauré dans le milieu de la construction avec ses nombreux avantages techniques et économiques.

C’est seulement en 1996 qu’un projet exploratoire, employant uniquement du ciment, est mené sur la rue Borne, dans la ville de Québec (Marchand J., Boisvert L., Ouellet É., & Machabée Y., 1997). Ce projet fait l’objet de l’application d’un retraitement « haute performance » (RHP) dans un contexte fortement sollicité en camions lourds. S’en suit une autre planche d’exploration en 2000 sur le chemin Benoît, également dans la ville de Québec (Thébeau, 2000). Les conditions des lieux, l’agressivité du trafic et le dosage (variant de 7% à 9% en ciment) sont similaires dans les deux cas. Selon un rapport émis par le ministère des Transports faisant mention de ces deux projets (Pouliot et al., 2004), les mélanges d’enrobés bitumineux et granulaires traités présentent de la fissuration longitudinale, de la fatigue, des faiblesses de joints longitudinaux et de la fissuration transversale après quatre ans de mise en service.

La méfiance occasionnée par ces résultats a servi à retenir l’exploration d’autres applications de traitement aux liants hydrauliques. Toutefois, un autre projet a été mené en 1998, toujours avec le ministère des Transports, mais cette fois sur une route nationale dans la municipalité de Saint-Célestin (Pouliot et al., 2004). Deux planches de références ont été construites, l’une au moyen d’une grave-ciment (procédé de traitement au ciment en fondation supérieure) et par chaussée conventionnelle. Les recommandations finales du rapport n’abondent pas dans le sens de l’utilisation de la grave-ciment au contexte du Ministère. Toutefois, le rapport fait mention de l’utilisation du traitement sous forme de « coulis cimentaire » où la poudre de ciment est préalablement mélangée à l’eau avant d’être injectée à l’intérieur de la fondation. De plus, le dimensionnement de la grave-ciment par le partenaire français a été spécifiquement fait pour que des dégradations apparaissent en bas âges afin d’en observer les mécanismes. Les conséquences de la fatigue structurale sont apparues dès la première année.

Par la suite, l’utilisation du retraitement en place est préconisée et devient une méthode de réhabilitation couramment employée par le MTMDET. En 1994, 108 km de routes ont fait l’objet de l’application de la méthode et 968 km entre 1991 et 2004 (Bergeron, 2006). Le ciment et la chaux dans les fondations routières est alors décalé vers une application au niveau des chemins d’accès industriels, aux routes forestières et locales, notamment en recherches (Légère, 2001; Pelletier, 2007).

Imperméable aux autres technologies des territoires à proximité de celui-ci, le Québec tarde à explorer les alternatives de l’utilisation du traitement hydraulique au niveau des infrastructures et remblais. Beaucoup plus courante en Ontario et dans le nord des États-Unis, son applicabilité devient également valable pour les conditions climatiques du Québec qui en sont similaires (Holt, 2010). Quelques projets font leurs apparitions dans les années 2010, mais restant principalement dans les sphères de recherches, entre autres pour ce qui a trait au recyclage à froid (Diffiné, 2012).