Granulats à moindre empreinte écologique pour la construction d’infrastructures de transport

Responsable : Yannick Descantes (Ifsttar/MAST/GPEM)

Durée : 4 ans (2009-2012) + année 2013 de valorisation

Enjeux et objectifs

Le niveau d’activité économique d’un pays repose dans une large mesure sur la qualité de son réseau d’infrastructures de transport, qu’il convient de développer et de préserver à un coût économique et environnemental supportable. En France, ce réseau est constitué principalement de routes et de voies ferrées, dont la construction et l’entretien produisent des déchets, consomment de grandes quantités de granulats extraits à plus de 95% du milieu naturel (lit majeur et estuaire des cours d’eau, sous-sol), enfin génèrent un trafic lourd agressif vis-à-vis des infrastructures de transport et de leur environnement. Dès lors, maîtriser les dépenses ainsi que l’empreinte écologique relatives aux travaux de construction et d’entretien routiers ou ferroviaires impose de limiter le prélèvement de ressources naturelles non renouvelables, la mise en décharge de matériaux potentiellement utilisables comme granulats alternatifs, ainsi que le transport de granulats (consommation d’énergie, émission de CO2, …).

A cette fin, la présente opération de recherche avait pour objectifs de développer ou d’améliorer des outils et méthodes permettant de sanctionner au plus juste l’aptitude de granulats à un usage donné, de modéliser l’influence de caractéristiques usuelles des granulats sur les propriétés d’un mélange granulaire, de réévaluer expérimentalement la pertinence de certaines spécifications « granulats » vis-à-vis des performances de matériaux routiers, enfin d’intégrer des critères environnementaux dans le coût de l’approvisionnement en granulats en s’appuyant sur le concept de transportabilité.

Partenariats

  • Commission européenne (projet européen DIRECT-MAT, 2009-2011)
  • SNCF (contrat « Impact du bourrage sur les caractéristiques géométriques du ballast » en 2010 ; contrat « étude de faisabilité du tri du ballast selon son angularité à l’aide d’un plan incliné » 2009-2013)
  • Union Nationale des Producteurs de Granulats - UNPG (2 conventions de recherche partenariale en cours, voir « perspectives » ci-après)
  • Organismes de recherche : Institut de physique de Rennes (UMR CNRS 6251), INSA de Strasbourg, 18 organismes européens impliqués dans le projet européen DIRECT-MAT, ECN, LMGC Montpellier
  • Réseau scientifique et technique : CECP de Rouen, CER de Rouen, CETE IdF/LEM, ERA 36, LR d’Aix-en-Provence, LR d’Angers, LR d’Autun, LR de Clermont-Ferrand, LR de Nancy, LR de Rouen, LR de Saint-Brieuc.

Principaux produits (valorisation)

  • Nouveau logiciel du vidéogranulomètre intégrant un module de caractérisation de l’angularité du ballast (prochainement commercialisé)
  • Base de données européenne DIRECT-MAT (présentée aux JTR 2011 et en ligne à l’adresse www.direct-mat.eu)
  • Publications (voir ci-après), 1 manuscrit de thèse et nombreux rapports.

Quelques perspectives (travaux lancés)

  • Étude physico-chimique des possibilités de valorisation des sables argileux de carrière non conformes dans des mélanges bitumineux routiers (thèse de C.W. Chen, 2012 – 2015, bourse Ifsttar)
  • Identification et caractérisation de différentes natures d’argiles présentes dans des sables de carrière en vue du développement de relations entre natures d’argiles et valeurs de bleu correspondantes (contrat de recherche partenariale UNPG/Ifsttar, 2012-2015)
  • Étude expérimentale des effets de différents facteurs potentiellement responsables de l’incertitude entachant la méthode de mesure du coefficient PSV selon la norme européenne EN 1097-8 (convention de recherche partenariale UNPG/Ifsttar « Modes opératoires d’essai PSV », 2013-2014)
  • Modélisation physique et optimisation du concassage de granulats (thèse d’A. Neveu, 2013-2016, bourse Ifsttar)

Quelques publications

La liste de publications ci-dessous n’est pas exhaustive, mais donne une idée de quelques travaux marquants de l’opération.

 

  • Camenen J.F., Descantes Y. and Richard P. (2013), Confined packings of frictionless spheres and polyhedral, AIP Conference Proceedings, Volume 1542 / 3. GRANULAR SOLIDS / 3.1. Packing, Jamming and Related Properties (http://proceedings.aip.org/resource/2/apcpcs/1542/1/321_1).
  • Thogersen F., Grégoire C., Stryk J., Hornych P., Descantes Y., Chazallon P., Blasl A., Broere P., Bizjak K., Hellman F., Arm M. (2013), Recycling of road materials into new unbound road layers – Main practice in selected European countries, Road Materials and Pavement Design, Volume 14, Issue 2.
  • Arm M., Descantes Y., Thogersen F., Gaspar L., Mollenhauer K., De Bock L., Gobert J.B., Lumière L. (2012), The DIRECT-MAT Web Database–A Source of Knowledge in Road Recycling, Procedia - Social and Behavioral Sciences 48, 1785 – 1793.
  • Azéma E.; Descantes Y., Roquet N.; Roux J.N. et Chevoir F. (2012), Discrete simulation of dense flows of polyhedral grains down a rough inclined plane, Phys. Rev. E. 86, 3.
  • Camenen J.F., Descantes Y. and Richard P. (2012), Effect of confinement on dense packings of rigid frictionless spheres and polyhedra, Phys. Rev. E. 86, 6.
  • Péralès R., Saussine G., Milési N., Descantes Y. (2011), On the damaging effects of the ballast tamping operation, Actes du congrès WCRR2011, 23-26 mai 2011, Lille.
  • Coulon N., Yazoghli-Marzouk O, Badrouillet C., Descantes Y., Hammoum F., Duc M., Dupont P., Sainte P., Dey P., Afchain B., Boyer N. (2011), Valorization of sand with high methylen blue value into bituminous mixtures for wearing courses, Actes du XXiVe congrès mondial de la route, 26-30 septembre 2011, Mexico (Mexique) (Prix 2011 du comité français de l’Association mondiale de la Route)
  • François D., Martaud T., Ropert T., Rayssac E., Jullien A. and Proust C. (2010), Natural and alternative Materials for Road Construction – Environmental Optimization of Resources Management in a Territory, 2nd International Conference on Transport Infrastructures (ICTI), p. 309-316.