Les différents composants des enrobes phoniques

Introduction

La composition des enrobés phoniques est identique à celle des autres enrobés par référence à ses constituants qui sont principalement les granulats, le liant et éventuellement des additifs.
Ces différents éléments, outre leurs propriétés mécaniques, doivent posséder des caractéristiques permettant de rendre le revêtement de la chaussée silencieux.

Granulats utilisés dans les enrobés phoniques

Les granulats sont des matériaux rocheux concassés ou sableux. Les granulats sont criblés et ensuite mélangés à un bitume pour obtenir des enrobés. Les enrobés phoniques doivent être constitués de granulats à granularité fine, si possible inférieure à 8 mm. L’idéal est une granularité de 3 à 5 mm avec peu de sable afin d’offrir une texture ouverte facilitant la circulation de l’air et diminuant ainsi l’effet de pompage d’air. Les granulats des enrobés silencieux sont particulièrement caractérisés par l’absence d’une classe granulométrique. Par exemple des granulats de dimensions comprises entre 0 et 10 mm et dépourvus d’éléments de dimensions de 2 à 6 mm. C’est la granularité 0/10 discontinue 2/6.
L´absence d’une classe granulaire permet de minimiser l’épaisseur du revêtement, ce qui justifie ce procédé dans la famille des BBM et BBTM. Ce procédé favorise la création d’interstices et donc des performances acoustiques ainsi que les propriétés d’adhérence. Le tableau III donne la composition des BBTM et des BBUM.

Liants utilisés dans les enrobés phoniques

Le liant des enrobés phoniques est constitué d’un bitume pur ou modifié et représente généralement 4 à 7 % environ du poids. Il a une double fonction : agglomérer les différents composants et, en fonction de la compacité du matériau, assurer l’étanchéité des couches inférieures.
En règle générale, le bitume routier constitue la sélection de base pour le liant des revêtements de chaussée souple. Toutefois, pour des conditions particulières de trafic, de chargement, de mise en œuvre, d’environnement, d’esthétique, de sécurité…, il peut s’avérer nécessaire de s’orienter vers un autre type de liant (Bruitparif, 2011). Ainsi pour les BBTM, lorsque le trafic est important, les classes de bitumes purs les plus utilisées sont le 50/70 et le 70/100, quelquefois 35/70 ; mais dans ce cas, les liants utilisés sont modifiés par des polymères et/ou par l’incorporation de fibres.
Les classes des bitumes purs et modifiés doivent être respectivement conformes aux normes EN 12591 et EN 14023.

Exemples de liants des enrobés phoniques

 Le Biprène, d’après Eiffage Travaux Publics (2008) est un bitume modifié utilisé dans certaines variétés de BBTM (Microprene, Renfoprene…).
Il est obtenu par mélange d’un bitume routier et de polymères synthétiques. Eiffage Travaux Publics a conçu ce liant et le fabrique dans ses usines pour le livrer prêt à l’emploi aux centrales d’enrobage. Les unités de fabrication sont certifiées ISO 9001. Ce bitume élastomère, par référence au bitume routier traditionnel, présente un degré de modification élevé qui se traduit par :
– une susceptibilité thermique réduite conduisant à de bonnes résistances à la fissuration à froid et à l’orniérage accrues ;
– une cohésion plus forte sur une plage élargie de températures se traduisant par un meilleur comportement des enrobés sous trafic agressif ;
– une élasticité accrue même à basse température améliorant la résistance en fatigue des enrobés.
 Viaphone (Eurovia et VINCI, 2010) est un microbéton bitumineux silencieux qui utilise comme liant un bitume pur avec ajout de fibres organiques. Suivant le trafic et les contraintes supportées par la chaussée, le bitume pur peut être modifié par des polymères pour donner le Polybitume.
 Bitupolysem 50 est le liant utilisé dans le Microsem (une variété de BBTM), il procure une résistance élevée aux cisaillements et un maintien durable de sa texture.

Détermination de la teneur en liant

La teneur en liant (TL) est fonction de la surface spécifique conventionnelle (Σ), du module de richesse (K) et du coefficient correcteur (α) de la masse volumique des granulats (AFNOR 1999).

Additifs utilisés dans les enrobés phoniques

Selon l’Association Mondiale de la Route (1999), les additifs sont des agents chimiques qui s’ajoutent dans le malaxeur lors de la fabrication du mélange constituant les enrobés. Ils visent à améliorer les caractéristiques du mélange. Il ne faut pas confondre cet ajout avec l’addition de polymères pour l’obtention de bitume modifié dont l’agent chimique est introduit dans le  bitume de base.
Il convient de distinguer les additifs naturels et les additifs préfabriqués :
 Parmi les additifs naturels, il y a l’Uintate (Gilsonite) qui est un matériau pur, noir et brillant originaire du bassin Uintah (USA). Il confère une résistance élevée aux déformations aux hautes températures de service (CCR-BAC 1, 2006).
 Plusieurs additifs préfabriqués de caractéristiques diverses sont présents sur le marché :
– additif haut module : permet une augmentation du module d’élasticité, la résistance à l’orniérage, la déformation admissible en fatigue ;
– additif anti-orniérage : augmente la résistance à l’orniérage avec amélioration du module ;
– additif anti-poinçonnement : lutte contre les fissures dans la chaussée, zones de stockage de containers, aires aéroportuaires, et couloirs lents des bus ;
– additif haute cohésion : accroît la cohésion et la souplesse des couches de roulement ;
– additif anti-bruit.

Mise en œuvre

La pose d’un revêtement de chaussée silencieux est une opération délicate (Bruitparif, 2011).
Il faut être attentif aux spécificités du site, aux circonstances météorologiques et aux compétences de l’équipe de pose du revêtement.
L’application des BBTM s’effectue à l’aide d’un finisseur traditionnel, généralement réglé en mode « vis calée », et précédé d’une répandeuse réalisant la couche d’accrochage. Pour le choix de la nature et du dosage de la couche d’accrochage-imperméabilisation, il est recommandé l’emploi d’une émulsion modifiée pour des trafics supérieurs ou égaux à T1, au dosage minimum de 400 g/cm2 de liant résiduel. Ceci reste, pour l’instant, une pratique exceptionnelle et, à ce jour, les réalisations courantes (300 à 400 g/cm2 de bitume résiduel à partir d’une émulsion de bitume pur) n’ont posé aucun problème d’accrochage, quelque soit le site ou le trafic.
La mise en œuvre des BBUM fait le plus souvent usage, soit d’un matériel spécifique, soit d’un finisseur équipé d’une rampe intégrée et de son dispositif de stockage et de dosage associé, mais certaines formulations ou procédés emploient un matériel tout à fait classique.
Dans ce dernier cas, il faut utiliser des liants de couche d’accrochage particuliers ou réaliser sur celui-ci un gravillonnage clairsemé.
Le compactage des BBTM et BBUM est effectué le plus souvent par des cylindres lisses, disposant d’une largeur de bille importante, sans vibration. En général quatre à huit passes suffisent pour obtenir une bonne cohésion et densification. Ce compactage doit s’effectuer rapidement.
L’ouverture de la circulation devient possible dès que le revêtement est froid. Les épaisseurs étant très faibles, le délai de remise en service est assez court, généralement moins d’une heure.

Conclusion partielle

Les enrobés phoniques nécessitent l’utilisation de granulats de petite taille avec une discontinuité granulaire et un bitume pur ou modifié. L’emploi de bitume modifié par des polymères est nécessaire pour les trafics importants (plus de 1000 véhicules lourds/jour) et à vitesses élevées.

Mise en œuvre

La pose d’un revêtement de chaussée silencieux est une opération délicate (Bruitparif, 2011).
Il faut être attentif aux spécificités du site, aux circonstances météorologiques et aux compétences de l’équipe de pose du revêtement.
L’application des BBTM s’effectue à l’aide d’un finisseur traditionnel, généralement réglé en mode « vis calée », et précédé d’une répandeuse réalisant la couche d’accrochage. Pour le choix de la nature et du dosage de la couche d’accrochage-imperméabilisation, il est recommandé l’emploi d’une émulsion modifiée pour des trafics supérieurs ou égaux à T1, au dosage minimum de 400 g/cm2 de liant résiduel. Ceci reste, pour l’instant, une pratique exceptionnelleet, à ce jour, les réalisations courantes (300 à 400 g/cm2 de bitume résiduel à partir d’une émulsion de bitume pur) n’ont posé aucun problème d’accrochage, quelque soit le site ou le trafic.
La mise en œuvre des BBUM fait le plus souvent usage, soit d’un matériel spécifique, soit d’un finisseur équipé d’une rampe intégrée et de son dispositif de stockage et de dosage associé, mais certaines formulations ou procédés emploient un matériel tout à fait classique.
Dans ce dernier cas, il faut utiliser des liants de couche d’accrochage particuliers ou réaliser sur celui-ci un gravillonnage clairsemé.